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點灰成金
2018-08-16    來源: 《大學生》雜志  

  2012年,山西某市郊區的億噸粉煤灰庫來了幾位年輕人。“灰庫白茫茫一片根本望不到邊,整個天空也是灰蒙蒙的。”王紹鑫回憶。那時他剛讀大三,和幾位同學一起來調研。灰土堆很松,他們走在上面,“就如騰云駕霧”,鞋都陷了進去,褲腳全臟了。一陣風吹來,天地都被包裹在這些細小的顆粒中,人從頭到腳都落滿了灰塵,像個泥塑。

  粉煤灰是火力發電廠原煤燃燒的產物,電廠煙囪冒出直沖云霄的煙氣,粉煤灰就在其中,然后會墜落到周邊的土地上。粉煤灰長年累月地堆積,在雨水沖刷下,周圍的土壤和地下水都會受到污染。當然空氣污染也非常嚴重,當地流傳一句話,“晴天一身灰,雨天一身泥”。

  幾十億平方米的前景

  在老師指導下,王紹鑫和課題組的幾位同學一起研究“纖維墻體保溫材料”,用粉煤灰制備出耐火保溫材料。“粉煤灰是無機物,不易燃,制成的保溫材料既可耐火又可保溫。”王紹鑫介紹。

  當地已經在此建立了“工業固廢(固體廢棄物)綜合利用園區”,在政府支持下,王紹鑫團隊入駐進來。在學校的支持下,團隊迅速搭建了實驗室。團隊核心研發人員各司其職:原料檢測、工藝探索、產品設計……

  團隊采用的纖維保溫材料的生產工藝大致分為三個階段:成纖、纖維收集和產品纖維制造。在成纖過程中,調配粉煤灰及其他原料的成分配比,將配置好的原料在電熔化爐內熔化,熔融液體被導入離心機成纖;在纖維收集過程中,纖維本身與未成纖的渣球的飛行速度不同,渣球會被有效地分離出去,與此同時,將粘接劑均勻地施加到纖維產品表面;在產品纖維制造過程中,纖維首先沉降成為很薄的初棉層,而后形成多層折疊結構形式的均勻棉氈,再用固化爐制成纖維棉板。

  用粉煤灰制作保溫材料前景很美。

  首先,它可以降低建設房屋的能耗。目前我國建設房屋的能耗較高,王紹鑫及團隊制作的材料,導熱系數在數值上能控制在0.035到0.04之間,而國家的標準大概是0.045。纖維板導熱系數是判斷其作為保溫材料優劣的重要依據,導熱系數越低,導熱能力越弱,保溫性能自然就越強。

  其次,粉煤灰纖維棉板是無機材料,可以大大降低房屋著火的可能性。2009年央視大樓起火,“因為它的外墻保溫是有機保溫材料做的,具有易燃性,而如果用無機物來做,不會產生這樣的問題,因為無機物是不燃的。”

  另外,有機物的使用年齡和墻體的使用年齡不一樣,有時候有機物會出現剝落,需要維修返工。但是無機物保溫材料和墻體的使用壽命基本一致,不會產生這樣的問題。

  不過目前,無機材料在我國還不是主流。王紹鑫說:“我國現在每年新增建筑面積應該有幾十億平方米。我們調研發現,在西方發達國家,無機保溫材料大概能夠占到市場的60%。但我國90%還是有機材料。無機材料的市場還沒有被打開,大家對無機材料的認識以及使用習慣還需要被培養,但另一方面也說明空間很大。”

  工學博士為何

  王紹鑫曾任過北京大學工學院學生會主席和北京大學學生會副主席,但他更在意自己工學生和博士生的身份。“與科學家不同,工學生應著眼于技術研究、著眼于解決當下問題。工學的目的是把理論的東西轉化為實際的東西,然后去改變人們的生活。”王紹鑫說,“作為工學生,我希望在博士畢業的時候做出一些有用的甚至可以改變人們生活的產品。”

  王紹鑫的專業方向是資源的循環利用,從本科到博士,他參與研發了不少的產品,例如應用于綠色建筑的保溫材料、應用于海綿城市的透水磚、應用于日常生活的日用陶瓷及應用于催化領域的功能陶瓷等。除此之外,他和團隊還設計了一種一體化、低成本、易拼裝且保溫效能好的節能房屋。

  王紹鑫做博士論文時,目標由以前的保溫材料、透水磚和功能陶瓷等環保實物的研發轉為更為基礎的理論層面研究,通過對物相轉變及結晶動力學的研究,搞清粉煤灰等固體廢棄物變廢為寶的機理。后來創業中,他應用把粉煤灰等廢渣變成高附加值的多孔功能陶瓷,以此作為催化劑載體并在其表面負載納米材料,用以去除氣體廢棄物中氮的氧化物等有毒有害成分,從而治理大氣污染實現“以廢治廢”。相應技術和產品已經在山西、內蒙古等地落地。

  進創業中心,登臺WEBIT

  2015年,北大出臺鼓勵同學創業政策,不僅給錢,還提供培訓,幫助注冊公司,找尋資源。2017年,又為創業同學提供了良好的辦公場所——北京大學全球大學生創新創業中心,王紹鑫第一個進來。

  這時候,王紹鑫和同學成立了北京質享科技有限公司,目標是高品質低成本的智能空氣凈化解決方案。一方面,王紹鑫和團隊成員在空氣凈化器本身下功夫,通過對濾芯、風道以及風機的設計和改進,從而提升空氣凈化器對顆粒物以及甲醛等有機污染物的處理能力并致力于降低噪音。他們做的空氣凈化器在運行過程中可以自行對周邊空氣進行實時檢測,機器根據檢測結果自動選擇合適的運行模式。另一方面,他們提出了城市小尺度空氣質量指數預測算法,能更為準確地進行城市空氣質量指數預測。目前公司獲得數百萬元天使輪融資,項目已經在北大校園落地,空氣凈化器率先應用于北大創新創業中心、部分學生宿舍、辦公室以及實驗室。

  2017年4月26日,歐洲“WEBIT”創業峰會在保加利亞首都索菲亞開幕。“WEBIT”峰會是歐洲最具影響力創業峰會。每年吸引來自全球90余國家的數千位參會者,包括頂級創業者、投資家和政府要員。2017年峰會共有全球2425個創業企業申請,最終100個企業入圍,得到了在峰會上展示企業的機會,王紹鑫和伙伴創立的北京質享科技有限公司是中國入圍的兩個企業之一。

  王紹鑫

  北京大學工學院2014級博士研究生能源與資源工程專業

  文/本刊記者 陳曉麗


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