今天，2020年度国家科学技术奖励大会在北京隆重举行，共授予275个项目（人物）国家科学技术奖。青岛共有12个项目获奖，其中技术发明奖2项，科学技术进步奖10项。获奖项目中，青岛主持完成3项。
据统计，自2010年以来，青岛共斩获包括国家科技进步特等奖、一等奖等在内的国家科技奖累计116项，科技创新能力不断攀升。
下面，让我们看一看青岛主持完成的3个获奖项目的研发故事。
刚刚，由中国石油大学（华东）化学工程学院教授、博士生导师田原宇作为第一完成人完成的“农林废弃物快速热解创制腐植酸环境材料及其应用”项目获得2020年度国家技术发明二等奖。该项目在国际上首次实现了农林废弃物快速热解制高纯高活性生物腐植酸工业化生产；将生物腐植酸制成高值靶向腐植酸环境材料，在国际上首次实现污染退化土壤的可持续修复。同时，该技术广泛应用于农业还可以加快固碳，为我国实现“双碳”目标贡献更多力量。
此次获奖，距离田原宇团队上一次获得国家科技进步二等奖，已经整整过去了十年。十年磨一剑，田原宇团队再次获奖是把秸秆等农林废弃物变废为宝。
“项目主要包括两个部分，一是农林废弃物快速热解，二是利用液化产品制作腐植酸靶向环境材料。”田原宇说。他和团队人员从2003年开始了相关研究，为了让研究从“实验室”尽快走向“生产车间”，他一年三分之一的时间都“泡”在企业生产一线。他们原创性提出了“快速热解过程控氧控灰”思路，发明自混合下行循环床快速热解成套技术，完成了从“0”到“1”的跨越，在世界上首次实现了农林废弃物快速热解制取腐植酸万吨级工业化生产。该项目仅授权发明专利就有38件，其中美国专利7件。据介绍，农林废弃物快速热解产物除了制取腐植酸，还有半焦粉、木醋液、硅钾肥、热解干气等，这些产物都非常有利用价值。2012年，世界单套规模最大的20万吨/年工业化装置在广饶建成。“这套装置最初是制取液体燃料，2014年国际原油价格下降，装置经改良用来制取腐植酸，并实现长周期稳定经济运行。”田原宇说。该装置年处理企业剩余锯末、玉米秸秆和稻壳20万吨，仅腐植酸就可生产8万吨。目前国内外生物质快速热解装置不足10套，使用田原宇团队工艺技术的就有5套。“腐植酸是国际公认的绿色高效土壤修复环境材料，被称为‘土壤生态环境可持续发展的生命源泉’，简单说就是腐植酸可以促进土壤中微生物生长，促进土壤团粒化，增加孔隙度，使土壤具有良好通透性，有利于土壤中水、肥、气等调节，形成适合植物根系生长发育的良好土壤环境，提高作物产量。”田原宇介绍，团队合作企业生产的“澳佳”含腐植酸复合肥料等产品应用到了莱西、平度等地的生姜、西红柿、花生、桃的生产，提质增产效果非常好，其中生姜产量增加了一倍。
在此基础上，田原宇团队进一步研究创制了重金属污染土壤修复剂、盐碱地改良剂、可降解腐植酸地膜等系列高值靶向腐植酸环境材料，攻克了污染退化土壤可持续修复的世界性难题。目前，该材料系列产品已在山东、吉林和甘肃等20多个省市示范和推广应用，近年来在污染和退化土壤治理与修复使用面积均在300万亩/年以上。有两家与中石大合作的企业近三年新增产值3.95亿元、增收节支38.3亿元以上，社会和环境效益显著。2019年，中石大成为与农业农村部耕地保护中心“全国净土行动”签订战略合作协议的首家高校。
“我们国家提出力争到2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和目标。依靠植物光合作用进行生物固碳是一种非常重要有效的碳中和方式。”田原宇说，农林废弃物等制成的腐植酸用来改良土壤从而固碳；同时，可以强化农作物、太空芦竹等固碳生物的生长；固碳生物的秸秆还可以进一步加工，制取更高价值产品，比如太空芦竹可以提取出高纯度大豆蛋白、生物纤维等，从而形成闭环良性循环。他给记者算了一笔账：“现在我们国家因重金属污染、盐碱化和沙化等造成的污染退化土壤已高达73亿亩，如果拿出其中的10%来修复并种植高产的太空芦竹，按每亩地6吨的产量（含水18%）计算，可以实现8吨的固碳量，每年可以固定二氧化碳53亿吨，这个数字对于实现碳中和是非常可观的。”目前，系列高值靶向腐植酸环境材料产品正在东三省等地推广，用以改良黑土地。未来，他希望更多土地能够用上腐植酸系列产品，促进农业增产增收，更好助力国家“双碳”目标实现。“长江学者奖励计划”特聘教授、中国石油大学（华东）石油工程学院博士生导师孙宝江牵头，联合中海油研究总院有限责任公司等单位完成的“海洋深水钻探井控关键技术与装备”获得2020年度国家技术发明二等奖，该技术攻克了海洋深水钻探井控的世界性难题，项目成果国际领先。而早在2007年，孙宝江以第二完成人身份参与的“自振空化射流技术与应用”项目就曾获得国家科技进步二等奖。
钻探是发现和探明油气等海洋矿产资源储量及分布不可缺少的重要环节，是海洋资源勘探风险最高的作业阶段。钻探是在没有打过井的区域打井，打的是探井而不是开发井，当地质学家研究指出某一个地方有油气，就需要进行钻探，给地球局部“把脉”以确定该区域油气的具体存在，并进一步评价油气储量，因而难度更大。海洋深水钻探前通常会有一些有关安全的地层压力的预测数据，但受板块构造运动等影响，不同地层的压力仍有非常大的不确定性。如果打到高压地层，很容易就会发生业界称之为钻探“拦路虎”的井喷。据统计，近30年全球海上严重井喷事故超过了300起，其中仅2010年墨西哥湾井喷事故就造成超过680亿美元经济损失和生态环境灾难。因此，深水钻探井控安全成为行业公认的世界性难题。“打井打到异常高压时，地层里一般有气体进入到井筒，造成井筒多相流，而多相流的准确计算理论存在瓶颈，亟待突破。”孙宝江说，他和团队基于主动井控的思想，本着早发现、早预测才能早控制的思路，经过近10年研究创建了“超临界-气-液-固（水合物）”多相流深水井控理论模型，攻克了井筒压力预测误差大导致井筒压力控制困难的理论难题，发明的“精确计算井筒压力-早期识别井底气侵-即时处置井喷风险”井控方法实现了井控关键装备研发的源头创新。在理论支持下，他们发明了非体积膨胀原理的井下气侵早期监测方法，开发了基于海面综合录井信息的井喷预警模式识别专家系统，发明了多源信息融合的气侵早期监测装置。“简单说就是借助布设在钻柱等位置的传感器，实时监测地层、井筒各类时钻特征数据，通过专家系统对大量数据实时分析，及时掌控井底气侵情况，实现了‘侵入即发现’，避免大量气体升至海底防喷器以上才发现而容易导致的井涌井喷问题，为压井作业赢得宝贵时间。”孙宝江说。
他们还发明了可实现井筒环空压力自动控制的“动态压井钻进”井控装备，实现了“边钻边压”，解决了传统压井方法需停钻关井导致气侵处置不及时、井喷风险大的难题，一次压井成功率100%。该项目获授权发明专利35件，其中美国专利4件。同时，还培养了一批井控专业领域中青年科技人才，包括俄罗斯科学院院士、教育部长江学者特聘教授、国务院特殊津贴专家、“万人计划”科技创新领军人才等高层次人才9人次，为井控技术人才培养做出了贡献。据悉，项目成果自2011年投入市场应用，已全面应用到了我国南海及海外多个深水油气田。项目实施以来连续10年未发生深水井喷事故，经济效益显著。“项目成果重要性不仅仅在于经济效益，更在于它的社会效益，它推动了深水钻探井控技术装备跨越式发展，大幅提高了油气钻探、开采的安全性，保障了我国深水油气的自主开发。”孙宝江说。我国海洋国土面积约为300万平方公里，海洋矿物资源极其丰富，仅南海海域石油地质储量就有230-300亿吨，可燃冰资源量约为800亿吨油当量，其中70%以上蕴藏于深水区。项目成果突破了南海深水油气开发的关键技术，推动了南海油气资源的开发，助力我国海洋钻井作业能力迈入超深水行列，为国家能源安全贡献了关键技术力量，更好助力了我国海洋强国建设。据介绍，项目成果除了应用到海洋深水油气开发领域，还可以应用到我国陆上深层、超深层油气开发，海外深水油气开发，以及天然气水合物、稀有金属矿藏等其它海洋深水矿产资源钻探等领域，应用前景非常广阔。未来，孙宝江团队将继续聚焦深水/深层井控技术领域，进行控压钻井技术、非常规井控技术、可燃冰安全开发等研究工作。吃海参进补是许多人的冬季养生办法。《本草纲目拾遗》就有对海参药用价值的记载：“海参，味甘咸，补肾……足敌人参，故名海参。”然而作为中国人传统的保健品，多数人并不能说清楚，海参的营养成分到底是什么？功效成分有哪些？中国海洋大学食品科学与工程学院院长薛长湖教授领衔的团队第一个给出了确切的答案。此次，由中国海洋大学牵头完成的“海参功效成分解析与精深加工关键技术及应用”项目获得2020年度国家科学技术进步二等奖。
作为我国自主培养的第一个水产品加工与贮藏工程专业的博士，薛长湖自2001年就开始了关于海参加工的基础理论和应用技术的研究课题。他告诉记者，全世界有1100多种海参，其中40余种可食用，我国海参有140多种，其中20多种可供食用，海参是我国特色显著的养殖水产品种，从育苗、养殖到加工，达到千亿级的产值规模，其中海参加工是产业链中的重要环节。针对海参主要功效成分不清、加工技术装备落后、加工过程中营养成分流失严重、产品质量标准缺乏等问题，研究团队聚焦海参全产业链的可持续健康发展，瞄准了海参功效成分解析、营养保持与精深加工技术及装备研发等关键技术进行攻关。海参已经在地球上存活了3亿年，是化石性的动物。研究团队探明，海参中除了含有胶原蛋白，还有其他很多种功效成分，其中在海参中占比10%的海参硫酸多糖就是一种能增强免疫力的重要成分；海参经生物酶解后得到的海参胶原蛋白肽能有效清除皮肤中的活性氧和自由基，促进真皮内胶原蛋白的合成，抑制细胞黑色素合成；海参皂苷具有抑制肿瘤、抗氧化和刺激骨髓造血等作用。另外，项目组还发现海参中含有脑苷脂和神经节苷脂等独特的功效成分，这两种活性脂质的主要功能是保护神经组织，促进受伤神经组织修复与生长。此外，项目组还发现了海参含有有机钒、有机硒、卵黄素等其他功效成分。研究团队在探索海参功效成分的同时开发了一系列原创的检测技术。无论是口服液，还是片状、粉状剂型的海参营养食品，“海参功效成分指纹”技术都可精准地检测出其中包含哪种海参、海参含量是多少。
搞明白了海参的成分，如何加工海参，让海参的营养被人体充分吸收，是研究团队进一步的努力方向。他们通过系统阐明海参功效成分的化学结构与营养功能，为构建精深加工技术体系奠定了理论基础。继而创建海参营养保持与高质加工技术体系，实现了高品质、机械化海参加工生产，推动了海参产业转型升级。普通的农产品和水产品有固定的形状，可海参是软体，这是团队在做加工时遇到的第一个麻烦。海参蒸煮的过程中营养损失特别大，过去的加工方式让营养损失了30%以上，海参胶原蛋白容易水解，不好保存，海参泡发需要五天时间，操作复杂。十年里，研究团队遇到过许多的难题，都在坚持和探索中一一破解。薛长湖团队的真空蒸煮、速发海参技术极大方便了消费者，该技术产品用60-80度的热水泡发8小时就能直接食用，而且海参营养成分得到了充分地保留。同时，此次获奖项目构建了海参产品质量标准技术体系，技术成果已在多家上市企业进行产业化示范，并在全国大中型海参加工企业推广应用，取得了显著的经济和社会效益。该项目共获授权发明专利44件，制修订海参加工相关的国家及行业标准10项，发表论文256篇，其中SCI、EI收录135篇，获批保健食品文号2件，培养研究生112名，培训技术人员4000余人次。一项科技进步，有力推动了我国海洋水产品加工行业的转型升级，也满足了百姓的“口福”，是科技改善民生的最佳佐证。新闻来源：2021年11月3日[青岛教育家公众号]刚刚，青岛这些人在人民大会堂领取国家大奖！
