1、致力科研, 助力生态文明“中国梦”记广东工业大学轻工化工学院副教授林晓清 李旭丰 党的十八大以来, 以习近平同志为核心的党中央, 深刻总结人类文明发展规律, 将生态文明建设纳入推进中国特色社会主义事业作出经济建设、文化建设、政治建设、社会建设、生态文明建设“五位一体”的总体布局。我国的科研工作者们也应与时俱进, 将国家发展的总体目标与自身本领和奋斗方向相结合, 更好地为国家发展做出贡献。林晓清博士就是这样一位心系国家, 时刻谨记自己使命的科研工作者。清洁制备, 保护生态文明1987 年 4 月, 林晓清出生于福建泉州;2013 年 6 月, 博士毕业于南京工业大学材料化学国家重点实验室生物化工
2、专业, 师从国家生化工程技术研究中心常务副主任、博士生导师应汉杰教授;2013 年 7 月, 就职于中国科学院广州能源研究所, 担任助理研究员;2015 年 12 月, 晋升为副研究员;2017 年 3 月, 工作调动至广东工业大学轻工化工学院, 担任副教授, 硕士生导师。针对当前中国及世界的发展状况, 受世界人口增长, 不可再生资源枯竭、环境污染等因素的影响, 发展类似于海洋能、风能、太阳能和生物质能等可再生能源是全球可持续能源发展的趋势, 也是中国未来能源发展的必由之路。攻读博士学位期间, 林晓清在导师应汉杰教授的悉心指导下, 结合自己的专业背景, 选择了生物质资源的高效清洁制备为研究方向
3、, 志在为新能源开发以及经济、环境和社会的可持续发展贡献力量。生物质资源一般具有来源广泛, 价格低廉, 储量丰富等特点, 因可以成为理想的替代资源而受到广泛关注。生物丁醇作为一种生物质能源, 针对传统生物丁醇分离工艺存在的能耗高、废水量大等问题, 林晓清博士开展了连续吸附和反应分离耦合集成技术的研究, 实现了生物丁醇的高效制备。根据生物丁醇分离体系中各分子结构与理化特性的差异, 设计新型高效的丁醇专用吸附介质, 丁醇的吸附容量可达 300mg/g 湿树脂, 比活性炭高 20%, 比硅胶高近 70%;这种专用吸附介质对目标产物丁醇与副产物的分离因子均达 4 以上, 且树脂较易洗脱再生, 重复利用
4、性能优越。同时采用自主开发设计的连续色谱分离系统分离丁醇发酵液, 使得发酵液中丁醇的浓度从 1.2%提高到 20%30%, 能耗下降 25%30%、水耗下降 30%40%, 为丁醇的高效清洁制备奠定了基础。该工艺相关技术目前已获得 3 项美国发明专利授权和 3 项中国发明专利授权, 得到了国内外同行的充分认可。生物丁醇发酵行业耗水量大, 每生产 1 吨总溶剂就会产生 4550 吨废水, 化学需氧量 (COD) 高达 1500025000mg/L, 排放废水污染严重等问题一直制约生物丁醇生产企业的可持续发展, 尤其对中国西部具有丰富秸秆资源, 但水资源十分紧张的地区, 该问题尤为突出。任职中国科
5、学院广州能源研究所期间, 林晓清博士选择在研究生阶段工作的基础上进一步加深和拓宽, 开展了新型功能基修饰超高交联吸附树脂的开发及在工业废水处理及资源化应用方面的研究。利用功能基修饰超高交联吸附树脂去除生物丁醇发酵废水中有机酸、色素等抑制剂, 同时回收生物丁醇发酵废水中的残糖。经树脂处理后的发酵废水经补糖后能够进行循环利用, 底物糖利用率提高 1.95 倍, 溶剂产量提高 4.08 倍。该废水处置方式和高效的资源综合利用模式实现生物丁醇发酵废水的循环用和有机物资源回收, 不仅能明显提高丁醇生物制造的效率, 减轻环境污染, 减少新鲜水的用量, 降低生产成本, 而且还能提高企业经济效益, 使整个生物
6、丁醇产业向绿色制造方向的转型。将这种组合思想应用于其他生物制造体系, 可明显降低能耗、污染物的排放以及生产成本, 对推动大量工业产品的生物制造走向经济和环境可持续发展的道路具有十分重要的意义。这也是林晓清博士为国家的生态文明“中国梦”的一次强有力的助力。脱毒水解液, 促进可持续发展木质纤维素作为一种生物质资源, 因可以成为一种理想性的代替资源, 而受到广泛的关注。如何经济、安全、高效地将木质纤维素转化为碳水化合物, 进而转化为其他高附加值的工业品或平台化合物已成为国内外材料、能源和化工领域的研究热点之一。与双相体系、有机溶剂体系和离子液体体系相比, 水作为反应体系的优势是绿色、高效, 具有工业
7、化潜力。然而, 木质纤维素稀酸水解制糖的过程中会同时产生一定量的酸类、醛类和酚类等抑制水解液发酵的毒性物质, 所以, 在发酵前需对水解液进行脱毒处理, 改善水解液发酵性能, 提高发酵产品得率。在目前常用的木质纤维素水解液脱毒技术中, 色谱吸附法较其他几种分离技术在经济效益和能耗等方面具有显著优势, 然而色谱吸附法的一些缺陷制约了它在工业上的推广应用。因此, 亟需深入开展高性能聚合物分离介质的合成制备及低成本、低能耗、安全和高效的生物质资源水解液脱毒工艺的研究。林晓清博士带领他的课题组在这方面进行了更具深度的研究。根据生物质水解液中组分的特性, 合成一系列可控亲-疏水转换的聚合物。这种聚合物是由
8、两种或多种各自交联和相互穿透的聚合物网络组成的高分子混合物, 简称IPNs。初步研究了 IPNs 对生物质解溶液的脱色, 脱醛, 脱酸的工艺过程。实验结果表明, 总糖的损失率85%, 甲酸的去除率70%, 5-HMF和糠醛的去除率均达到了 100%。经过这种脱毒方法处理后的水解液直接进行生物丁醇发酵, 底物糖的利用率比脱毒前水解液直接利用发酵提高了 37.3%;溶剂产量提高了 15.49 倍, 总溶剂得率提高了 8.42 倍。木质纤维素水解液脱毒技术的研究, 能够使农作物废弃物资源更加快速高效地转化成高附加值产品, 降低农作物废弃资源对环境的污染, 从而实现农业及生态环境的可持续发展。在党的“
9、中国梦”指导思想的指引下, 林晓清博士坚持不懈地进行科学研究, 为生态文明的建设贡献自己的力量。坚持不懈, 建设生态文明功不可没林晓清博士近年来一直从事生物炼制相关领域的研究, 重点开展工业化色谱分离过程集成领域的研究, 包括多孔聚合物介质的设计、合成及应用;色谱分离过程的设计、建模及优化。主要涉及生物丁醇、有机酸、5-羟甲基糠醛等物质的分离与纯化, 工业废水治理及其资源化等。近五年来, 已在一系列 SCI 期刊上发表学术论文 30 余篇, 其中 JCR 一区论文 10 篇, h-index 为 9;申请 PCT 国际专利 4 项, 其中有 3 项获得美国发明专利授权;申请国内发明专利 28 项, 其中有 14 项获得授权。目前主持国家自然科学基金青年基金 1 项、广东省科技计划2 项、广州市珠江科技新星 1 项、淮安市科技计划 1 项、广东工业大学“青年百人计划”启动基金 1 项, 其中包括利用生物质废弃物资源制备高附加值平台化合物及废水处置及其资源化这样有利于生态文明建设的课题。2017 年, 他荣获“广州市珠江科技新星”光荣称号;同年, 他成为广东工业大学“青年百人计划”A 类引进人才。可以说林晓清博士运用自己的专长, 在党的生态文明“中国梦”的指导下, 坚定不 国梦 移”。
