邢德峰團隊開展微生物電化學產(chǎn)氫研究。哈爾濱工業(yè)大學供圖

僅憑人眼看不到的微生物，能為實現(xiàn)低碳生活帶來什么？近日，哈爾濱工業(yè)大學環(huán)境學院副院長邢德峰給出了“哈工大答案”。

“我們利用自養(yǎng)細菌和藻類，可以捕獲空氣中的二氧化碳，與之進行反應，從而減少二氧化碳的含量。”邢德峰介紹，一些重工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中會排放大量二氧化碳或者氮氧化物，他們自養(yǎng)的這些小小的微生物，可以把溫室氣體固定下來，產(chǎn)生具有附加值的生物產(chǎn)品。

近年來，我國積極應對全球變暖，推進綠色低碳發(fā)展，2020年9月，我國宣布將采取更加有力的政策和措施，力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)“碳中和”。

事實上，早在我國“碳中和”戰(zhàn)略提出之前，哈爾濱工業(yè)大學就已經(jīng)開始相關研究，為日后成立碳中和研究中心打下了基礎。

20世紀80年代末，任南琪在哈爾濱建筑大學（后與哈爾濱工業(yè)大學合并）做博士課題，他在污水處理過程中無意發(fā)現(xiàn)，科研人員設計的反應器內(nèi)產(chǎn)生了大量氫氣。

“有機廢水處理可以產(chǎn)生氫氣，這無疑為實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保找到了一條新路。”在與導師商量后，任南琪開始專注研究有機廢水發(fā)酵法生物制氫技術(shù)。

當時在國際上，大部分國家對于生物制氫方法都采用培養(yǎng)純菌的方式，不僅成本高且難以廣泛應用。而任南琪要做的，是利用生活中隨處可見的有機廢水制氫。

“東北農(nóng)村有大量秸稈，在燃燒過程中會釋放大量二氧化碳造成污染。但同時，秸稈中含有的木質(zhì)纖維素可以轉(zhuǎn)化成糖，如果將它們轉(zhuǎn)化成氫氣，產(chǎn)量是非常大的。”任南琪說。

設計設備、處理好流態(tài)問題、建立好微生物生態(tài)……在一系列摸索調(diào)試之后，任南琪所在的科研團隊設計出一種特殊的反應器，一開始只能生成百分之十的氫氣，后來比例逐漸增加。

1992年，任南琪發(fā)明的成果獲批了國家發(fā)明專利，其發(fā)表的相關論文也首次在國際上為生物制氫技術(shù)提出了“新解法”。后來，任南琪當選為中國工程院院士，他和團隊繼續(xù)深耕有機廢水發(fā)酵法生物制氫技術(shù)，成立了環(huán)境生物技術(shù)研究中心，在發(fā)酵產(chǎn)氫理論、調(diào)控技術(shù)與設備方面取得了一系列突破，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的綠氫技術(shù)。

在國家提出“碳中和”戰(zhàn)略后，哈爾濱工業(yè)大學環(huán)境學院成立碳中和研究中心，進一步拓寬、拓深了對“減碳”“降碳”的相關研究。

“發(fā)達國家從工業(yè)化進程到碳達峰用了一兩百年，而中國可能只需用50多年；從碳達峰到碳中和，歐盟計劃用71年，美國計劃用43年，日本計劃用37年，而中國給自己定的目標是30年。”在邢德峰看來，哈爾濱工業(yè)大學在已有的基礎上成立碳中和研究中心，是緊跟國家戰(zhàn)略的具體實踐，更是百年老校的一種責任和擔當。

黑龍江位于我國東北部，冬季供暖時間長達半年，哈爾濱工業(yè)大學結(jié)合區(qū)域特點，立足東北嚴寒地區(qū)城市群開展了特色研究，致力于構(gòu)建碳中和與空氣質(zhì)量改善相協(xié)同的新一代大氣污染防治體系。

“東北地區(qū)由于冬季供暖，空氣污染程度相應提高，同時綠色植物的光合作用在冬季嚴寒地區(qū)也相應減少，在這一點上需要因地制宜開展特色研究，答好哈工大的‘生態(tài)卷’。”邢德峰說。

除了針對寒區(qū)特點進行研究外，哈爾濱工業(yè)大學還將研究方向放在了海綿城市的建設發(fā)展上。“目前我們正在開展城市水務行業(yè)碳足跡核算，并完善海綿城市理念驅(qū)動下的低碳城市建設與運維機制。”邢德峰介紹。

2015年，哈爾濱工業(yè)大學環(huán)境學院海綿城市研究組與長春、南寧等城市合作，為其提供智庫研究服務。在長春建設海綿城市和治理黑臭水體時，哈爾濱工業(yè)大學參與了整體系統(tǒng)方案論證和水生態(tài)治理設施的方案設計。

作為項目核心骨干的王秀蘅，親眼見證了海綿城市建設前后的變化。

以長春市為例，哈爾濱工業(yè)大學針對海綿城市建設提出了“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，不僅減少了水的收集輸送和處理，還從全生命周期減少了碳的排放。

“海綿城市所構(gòu)建的下沉式綠地、雨水花園、生態(tài)植草溝、生態(tài)景觀水體等綠色空間，不僅實現(xiàn)了雨水徑流及源頭污染的控制，減少了污染治理的能源和藥劑消耗，間接減少了溫室氣體排放，還為城市碳匯提供了大容量的空間載體。”王秀蘅表示，該校所研究的海綿城市建設的理論和評估法，以及城市水系統(tǒng)與碳中和的關系，為不少城市帶來了明顯變化。

今年4月，長春市人民政府發(fā)布的海綿城市建設情況匯報提到，2016年到2018年，長春市經(jīng)過3年海綿城市建設，生態(tài)環(huán)境得到顯著提升，通過衛(wèi)星航拍及分析，長春市熱島效應逐年降低，2016年到2019年地表溫度平均下降3.42攝氏度。

長春市熱島效應的有效緩解，為哈爾濱工業(yè)大學海綿城市研究組帶來了更多信心。（記者 韓榮）