新闻中心

从事城市固废处置与资源化、行业碳减排系统工程研究,清华大学教授温宗国——科学研究就是要奔着问题去

2023-06-21 | 谷业凯 | 来源 《人民日报》2022年12月19日 |

人物简介:

温宗国,1978年出生,1995年至2005年在清华大学环境科学与工程系学习,获得工学学士、硕士和博士学位,现为环境学院长聘教授、博士生导师,清华大学环境学院循环经济产业研究中心主任、工业节能与绿色发展评价中心主任。主要从事城市固废处置与资源化、行业碳减排系统工程研究,主持国家课题20多项,成果获国家科技进步奖二等奖。

温宗国在实验室分析污染物组成和来源。孙波 摄

近年来,我国生态文明建设大力推进,环境科学与工程学科迅速发展,成为多学科综合交叉的结合点和协同创新的前沿。一批青年科研人员矢志不渝、持续创新,正在把我国环境科学与工程研究不断推向更高水平。

温宗国是这一领域青年学者中的佼佼者。

把科学研究与国家需求真正结合到一起

每次点外卖,清华大学环境学院博士生张宇婷都会格外留心包装材料。从2017年开始,她就和导师温宗国一起,尝试从3500万份外卖订单中,分析外卖包装的材料组成和环境影响。

这是温宗国所从事研究的一个典型案例。“塑料废物管理是当前世界面临的重要环境问题之一,厘清塑料包装代谢机理,识别材料回收替代路径,是推动绿色低碳包装、控制环境泄漏率的一个基础性科学问题。”温宗国说。

针对10多种细分包装材料,建立本地化环境影响科学数据,进行支撑绿色低碳包装的生态设计;开展万余次实证检测,精准刻画城市级500米网格化废弃规律;应用高清摄像和光谱图像识别算法,开发塑料包装废物智能化分选技术……小小的外卖包装废弃物,就这样被温宗国吃干榨净,变成极具研究价值的课题方向。

温宗国说:“从根本上来讲,环境科学与工程是典型的问题导向学科。因为人类活动会在环境中产生各种废弃物,未经处理就构成了问题,对经济社会发展又会产生各种影响。我们作为科研人员,研究就是要奔着解决问题去。”

1995年,17岁的温宗国考入清华大学,开启了他的学习、科研之路。在清华,他得到了专业的学习和锻炼,并在导师的带领下逐渐接触到环境系统工程的学术前沿,对城市固废资源化与循环经济、行业碳减排系统模拟与工程应用产生了浓厚的兴趣。读博期间,他开发了系统动力学模型,探索经济社会活动与资源消耗、污染排放的演变规律。同时,他开始关注城市循环经济这一当时前沿的研究方向。

2007年,温宗国留校工作。从学生到教师,温宗国开始深入思考如何把象牙塔里的科学研究与国家、行业的需求真正结合到一起。当时,从国家到地方,对循环经济日益重视,但是循环经济怎么搞,国内没有现成的模式可供借鉴。

后来,温宗国参与了国内首个城市循环经济国家科技支撑计划项目。“这个项目的核心问题,是解决城市对资源的消耗如何与经济社会发展实现‘解耦’的问题。换句话说,就是城市经济社会的发展怎么能够不建立在资源密集型的方式上。”温宗国说。

在项目所在地江苏苏州,温宗国经常一待就是一个多月。在与地方政府和企业的沟通交流过程中,他深感当时城市发展循环经济大多着眼于孤立分散的单项技术,系统集成化技术供给不足。抓住这些薄弱环节,温宗国提出了城市循环经济系统集成共性方法,助力完成苏州市循环经济规划的修编。

温宗国说:“我们首先建立一个能够把城市物质代谢进行精细化模拟的模型,通过物联网、互联网等智慧化手段实现城市废弃物的回收,再用循环利用的技术把其中的资源清洁高效地提取出来,包括稀贵金属、高分子材料和有机质等。”

这一前瞻性项目所形成的经验、标准、管理办法,在全国进行了推广。2016年,城市循环经济发展共性技术开发与应用研究获国家科技进步奖二等奖。

坚持基础研究与工程开发“两条腿走路”

在河北武安市新峰水泥厂,生活垃圾融入工业生产环节:所有运至车间的生活垃圾首先会经过一次初级破碎,之后会通过特殊的磁选装置分离金属物质,再进入滚筒筛进行初次筛分;第二轮更精细的筛分借助定量的风速,将较轻的垃圾筛出;筛上物还要经过两次破碎程序,将其体积控制在25毫米以下;旋转窑中封闭化高温焚烧后,压缩的垃圾筛下物和筛上物会被转运到6公里外的水泥厂区作深度处理,其中筛上物将会成为制作水泥的燃料,而筛下物则直接作为制作水泥的原料……

这套工艺流程既为企业提供了廉价的原料和燃料,降低了生产成本,也让垃圾变废为宝,真正实现了循环利用。目前,这套工艺包及装备已在25条生产线应用,并实现了成套出口。

这套装备的成功研发,与温宗国的努力分不开。从事环境科学与工程研究伊始,他就坚持基础研究与工程开发“两条腿走路”,利用数值模拟和人工智能等先进方法,研制出废弃物协同处置和资源化开发相关的工艺和装备。

“如果单纯应用一项技术,它只能在某一个点上起作用。我们一定要树立系统思维,把基础研究、工程开发、管理手段结合起来解决实际问题。”温宗国说。

科技进步带来了环境管理手段的创新。温宗国很早就关注互联网、大数据与环境管理的融合。

比如,在垃圾智能分类回收及时空代谢模拟方面,他通过研究图像光学识别的深度学习算法,开发垃圾智能分拣系统和视觉人工智能机器人,实现了再生资源高效分类,并基于海量交易信息大数据技术建立“互联网+回收平台。

温宗国认为,目前国际上环境科学与工程研究进一步呈现“高精尖”的趋势,特别是“双碳”目标提出后,各领域都在进行绿色化的转型升级。“从产品的生态设计,到废弃物、各种资源的回收再利用,环境科学与工程的交叉性越来越强。”

做科研,坚持比天赋更重要

温宗国认为,做科研,坚持比天赋更重要。

十几年前,环境科学与工程学科算不上热门,温宗国一度感受到明显的落差感。

“项目少,成果出得慢,评职称自然没有优势,当时我的压力也不小。”温宗国坦陈,“搞科研需要坚守,只要自己有兴趣,相信自己做的方向是正确的,每天都会保持着对研究的热情投入。”2010年前后,温宗国研究方向上的科技项目逐渐多了起来。正是依靠长期的坚持和积累,他迅速将研究心得运用到新的项目中,收获了丰富的研究成果。

多年来,温宗国一直活跃在本科生、研究生教学工作的一线,为环境学科培育人才。“培养学生要肯花时间。比如中午吃饭,我有时会拉着他们一块去。我们还有定期的课题组会,我会经常拿自己作例子,跟学生讲自己当年是怎么读硕士、博士研究生的。讲经验和心得之外,更多的是分享自己在科研上有过的教训。”温宗国说,“学生们很有创造力。培养学生的过程中要尊重他们的兴趣、爱好,一旦有了兴趣,他们就会坚持、就会投入。”

平日里工作虽忙,温宗国还是会坚持每周打12次羽毛球,这是他从读书时就有的爱好,甚至在学校的比赛中拿到过不错的名次。

“搞研究要有忘我的状态,但是高强度的投入也要有健康的身体做基础。”温宗国微笑着说。



相关新闻

  • 072022.01

    庆祝李政道先生95华诞暨清华大学艺术与科学研究中心成立20周年学术活动举办

    2021年12月30日上午,“艺科日新 与时偕行”——庆祝李政道先生95华诞暨清华大学艺术与科学研究中心成立20周年学术活动在清华大学美术学院召开。活动以学术研讨会的交流方式,回溯艺术与科学研究中心廿年发展历程,共话学科创新之路。清华大学副校长彭刚出席会议,来自中国科学技术协会、中国科技馆、中国科学院高能物理研究所、中国工程院、上海交通大学、上海交通大学李政道图书馆、李可染画院等专家代表,清华大学文科资深教...

  • 032011.03

    清华大学临床神经科学研究院成立

    国家最高科学技术奖获得者王忠诚院士出任院长 3月2日上午,清华大学与北京市神经外科研究所宣布合作成立清华大学临床神经科学研究院,北京市神经外科研究所所长王忠诚院士出任临床神经科学研究院院长。

  • 122022.10

    清华大学化学工程系教授张强——“我们的研究要面向国家重大需求”

    “我更看重的是解决研究领域的真问题,这才是科研价值所在。”清华大学化学工程系教授张强(2000级化工)说。组建了一支50多人的团队,多次获得各项奖励,38岁的张强已是国际锂电池研究领域的知名学者。张强很早就下定决心研究锂电,在清华大学读完博士,他又前往美国、德国完成了博士后研究。2011年,张强刚回国,就一头扎进实验室。当时,学术界正寻找能量密度更高、成本更低、使用寿命更长的电池体系,锂硫电池体系被认为是...

  • 102010.03
  • 212023.03

    中国水利水电科学研究院高级工程师陈厚群——为筑就巍峨大坝添砖加瓦

    陈厚群,1932年5月出生于江苏无锡,中国水利水电科学研究院教授级高级工程师,中国工程院院士,南水北调工程专家委员会主任。作为水利水电工程抗震专家,主编我国第一部水工建筑物抗震设计规范和国家标准,负责研制我国第一台大型三向六自由度宽频域模拟地震振动台,攻克东江、二滩、小浪底、三峡、龙羊峡、小湾等众多大型水利水电工程关键技术。陈厚群在参加学术会议。受访者供图长江三峡,大坝卧江;南水北调,翻山越...

  • 242024.06

    清华大学教授薛其坤获得国家最高科学技术奖

    6月24日上午,全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会在京召开。2023年度国家最高科学技术奖揭晓,清华大学教授、南方科技大学校长、中国科学院院士、著名凝聚态物理学家薛其坤获此殊荣。回应百年关切,于中国本土实验室中,在实验上发现量子反常霍尔效应,实现“世界首次”;挑战世界难题,带领中国科学家团队,在高温超导研究中大胆提出与主流不同的学术思想。团结协作集智攻关、不惧成为“拓荒者”,培育青年创新...

  • 082024.05

    智能时代系统工程学科发展论坛暨系统工程研究所(室)成立45周年座谈会顺利举行

    2024年4月27日下午,智能时代系统工程学科发展论坛暨系统工程研究所(室)成立45周年座谈会活动在工会俱乐部举行。清华大学自动化系党委书记古槿,清华大学工会常务副主席、自动化系党委原书记张佐,系统工程研究所(以下简称“系统所”)所长贾庆山、党支部书记封硕,历任所长、党支部书记,部分在职教师、自动化系校友、在读研究生参加了活动。活动由自动化系研究生周翰辰主持。古槿讲话古槿对系统所校友的到来表示热烈欢迎,...

  • 102017.11

    清华大学本科教学审核评估专家组成员、香港城市大学校长郭位:清华要达成2050目标,必须注意加强硬件、软件、心件

    郭位,1951年出生于台北,1972年取得新竹清华大学核子工程学士学位,1980年在美国堪萨斯州立大学取得工业工程博士学位。现为香港城市大学校长、大学....

  • 292021.11

    二十载追梦不止 展未来静心致远——记“全国杰出专业技术人才”称号获得者、中国环境科学研究院总工程师席北斗

    第六届全国杰出专业技术人才表彰会近日在京召开,中国环境科学研究院(以下简称环科院)总工程师席北斗研究员荣获“全国杰出专业技术人才”称号。二十多载投身于环境科研领域,席北斗践行着一名生态环境保护工作者的初心使命,他以做好环境科研工作、解决人民群众身边的生态环境问题为己任,埋头苦干、敢为人先,为生态文明建设添砖加瓦。席北斗,清华大学环境科学与工程系1999级博士校友,2002年毕业。中国环境科学研究院研究...

  • 182021.11

    清华大学5位教师2位校友当选中国科学院、中国工程院院士

    11月18日,中国科学院、中国工程院公布了2021年院士增选结果。清华大学化学系教授王梅祥、能源与动力工程系教授姜培学共2位教师当选为中国科学院院士。清华大学车辆与运载学院教授李克强、电子工程系教授罗毅共2位教师当选为中国工程院院士。清华大学智能产业研究院院长张亚勤当选中国工程院外籍院士。此外,还有2位校友获选中国工程院院士。新当选为中国工程院院士的校友为中国航天科技集团有限公司首席信息官王国庆(1988届本...