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变“废”为宝的故事——探寻风雪凉都队与煤层气碳捕捉清洁利用新工艺的故事
九个人，一个目标，从六盘水走到贵阳，他们花了五年的时间。在2022年第七届“创客中国”贵州省中小企业创新创业大赛决赛中，风雪凉都队凭借“煤层气碳捕捉洁净利用新工艺”这一项目摘得桂冠。他们是分别来自六盘水师范学院化学与材料工程学院化学工程与工艺专业、化学专业、环境工程专业2019级和2020级的学生陈美豪、安尤孝、唐彩凤、孙红梅、何思琴、周涛、宋亚希、黎敏颖、刘萍。
在这之前，研究如何把造成空气污染的煤层气进行有效的开发利用，转化为多种可循环使用的清洁燃料，他们用了两年时间。
“‘煤层气碳捕捉洁净利用新工艺’这个项目的意义主要有三个方面：保护环境、引领教育、推动乡村振兴。”项目负责人陈美豪告诉笔者，在老师的带领下做这个项目也是化学与材料工程学院培养化学化工专业性人才的实践之一；将所谓的“废气”转变为清洁燃料，在保护环境的同时带来经济效益，一定程度上实现了煤层气的综合利用。
近年来，由于全球气候不断变暖、温室效应加剧等气候问题引发国际关注。2020年9月22日，在第七十五届联合国大会一般性辩论上，“碳达峰、碳中和”被多次提到，中国政府在大会上提出将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。“碳达峰”和“碳中和”战略目标的提出是中国推进世界零碳排放进程，引领世界经济绿色复苏的核心战略，体现了中国的大国担当。这个事件引起了风雪凉都队成员的思考：自己学的专业正好与之相关，在现在这个没有战火硝烟的年代，作为新时代的青年，我们能为社会做些什么呢？
煤层气是什么？主要是指储存在煤层中的烃类气体，俗称“瓦斯”，以甲烷为主要成分，还含有少量的硫化物和氮氧化合物等，属于非常规天然气。煤层气以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生气体资源，是近二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。煤层气的开发利用具有多重价值，不但可以大幅降低煤矿瓦斯事故率、减少温室气体的排放，还可作为洁净能源产生巨大的经济效益，对保障能源安全和降低天然气对外依存度具有十分重要意义。在煤矿开采前须将煤层气抽出，否则低浓度的煤层气安全性能低，易引发爆炸。但是，目前煤层气的利用率并不高，据相关数据统计，低于9%浓度的煤层气被大量排空浪费，得不到有效利用。煤层气也是造成温室效应的主要气体之一，它的温室效应是二氧化碳的28倍，对臭氧层的破坏能力是二氧化碳的7倍，极易对空气造成严重污染，对于全球气候变暖具有显著影响。在一次“学习煤的资源”的课堂上，团队成员在了解煤层气的成分后，萌生了“寻找提高煤层气利用率，将其变害为宝”的想法。
有了这一想法后，项目团队主要负责人找到了张万贺和王克良两位老师。在两位老师的帮助和带领下，他们很快便成立了风雪凉都团队。团队成立后，便开始着手研究煤层气的综合利用。
经过两年时间的共同努力，团队终于设计出了一种能分离转化煤层气里中甲烷的工艺：首先对抽出的煤层气进行脱水、除尘、脱硫处理、再通过催化氧化实现将煤层气的化学能转化为热能，巨大的热能能够带动传动轴做功，使其转化为电能，对于产生的二氧化碳，选择用一种膜材料进行捕获，后期再进行专业的技术进行处理，使其得到有效利用。
“项目前期是最辛苦的，因为我们专业知识有限，所以需要不断向老师学习、查阅资料、交流想法。我们除了在课堂上课的时间外，基本上都待在实验室进行数据采集分析。”陈美豪提到，实验数据采集和分析十分重要，为此团队时常前往煤矿基层进行调研，如米萝煤矿、松河煤矿以及红果煤矿等。
“项目稳定推进的背后，离不开学院的支持”。团队成员所在的化学与材料工程学院除了为他们开展项目提供了技术答疑、经费采购实验设备外，学院领导也经常慰问关心团队成员。“对于老师的悉心指导，我们非常感激。”陈美豪说，两位老师都是在个人教学和科研之余抽空带团队一起做实验、定期询问项目开展情况并提出指导性意见。
“我们都是志同道合的、有着共同目标的好伙伴，所以团队的工作氛围是很融洽团结的，我们共同经历的时光是美好的。”陈美豪说，虽然这一路走来很辛苦，但是她和团队的伙伴们都觉得很有意义，团队成员在一起为了弄好这个项目，经常进行课外学习、交流讨论，彼此都提出自己的想法，不断创新。整个过程虽然很辛苦，但只要想到收获到的知识和友谊，就觉得很值得，这样的信念化为团队成员工作动力的源泉。除此之外，深夜的实验室亮起的灯光、团队成员们忙碌的身影、说笑着手拉手回寝室的经历，都是最美好的回忆。
2022年8月26日，风雪凉都团队的项目“煤层气碳捕捉洁净利用新工艺”在第七届“创客中国”贵州省中小企业创新创业大赛决赛中摘得桂冠，获得国赛晋级资格。
得知获奖消息，团队小伙伴们异常高兴，这不仅仅是对该项目的肯定，同时也是对团队成员的极大鼓励。陈美豪计划找个时间和团队的小伙伴一起举办个“庆功宴”。
目前，该项目仍在持续研发当中，不断完善各项技术，争取早日实现煤层气的资源化利用，以所学服务社会，为社会经济发展贡献自己力所能及的力量。
（作者 杨志连）
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