在陕西省“三项改革”政策和“秦创原”创新驱动平台的强力助推下,2022年,中国科学院地球环境研究所科研技术成果转化平台正式落地秦创原西部生命科学园。研究所空气净化新技术团队紧扣“科技成果转化、产学研协同、政策机制创新”改革方向,以科技创新为核心引擎,积极推动产学研深度融合,构建起“基础研究-技术开发-产业应用”的全链条创新体系。特别是在大气污染防治与绿色低碳领域,团队依托产业转化平台成功转化了一批具有市场竞争力的技术成果,为推动生态环境质量持续改善注入澎湃科技动能。
领域突破:
三大产业赛道领跑市场
团队紧密围绕国家在大气污染治理与新能源材料研发等领域的重大战略需求,依托新型纳米光催化、高效常温催化、纳米抗菌、热催化氧化以及CO2资源化利用五大核心技术,聚焦环境大健康、绿色双碳及新能源材料开发三大产业领域,着力突破大气污染物高效治理与资源化利用的技术瓶颈。目前,已在室内外环境空气净化、重点行业废气污染综合治理、环境无组织排放主动净化与光伏增效自清洁涂层技术等领域取得了显著的技术转化成效,形成了具有自主知识产权的技术体系与产品矩阵。现有专利和产品40余项,含24项中国发明专利、6项中国实用新型专利。
1.室内外空气净化装备
团队长期致力于环境空气污染控制的基础研究与应用示范,在大气挥发性有机物和室内甲醛污染治理等领域取得了多项技术创新突破。目前,团队已成功转化出“B&H NC甲醛吸收喷剂”“B&H PCT纳米催化抗菌抗病毒材料”“B&H Air空气净化器”等多项核心产品。通过纳米催化技术,将室内甲醛、甲苯等有害气体高效转化为无毒物质,去除率超过90%。这些产品广泛应用于家居、学校、医院等场景,显著提升了人居环境质量,成为科技惠民的重要实践之一。
2.纳米催化城市净化技术
基于纳米光催化技术,团队研发出低温结晶可见光响应的纳米光催化常温固化涂层材料,能够利用环境中的自然光,通过一系列的光化学反应实现大气环境中O3、NOx、VOCs等污染物的高效分解和净化,为区域环境城市空气净化提供新的解决方案。在工业污染排放大的园区、车流量密集的街区以及人口活动密集的公共区域,规模喷涂纳米催化涂层材料,可有效去除城市环境中的气态污染物,改善区域环境空气质量。截至2024年底,纳米催化涂层材料已在陕西、河北、宁夏等地规模化应用,有效净化面积超300万平方米。此外,团队研发的适用于废气异味净化的“等离子体耦合纳米催化除臭装置”,已在食品生产企业、小型养殖企业等示范应用,除臭效率达90%以上,具有良好的市场前景与应用价值。
3.新能源材料开发
瞄准光伏产业运维痛点,团队研发了适用于光伏组件的CS光伏增效自清洁涂层技术,使光伏电站发电增益超5%,清洗维护频次降低50%以上。目前,该技术已在西北地区部分光伏电站进行试点应用,解决了光伏行业的关键“卡脖子”问题,具有显著的环境、经济和社会效益。此外,团队自主研发的自驱动二氧化碳资源化利用技术取得突破性进展,在国际上首次实现了黑暗环境中进行“光合作用”,在此基础上,通过工艺优化,集成CO2高效捕集和资源化技术,已完成相关设备的开发,在重点工业排放领域展现出广阔的应用前景,为“双碳”目标实现提供了创新性解决方案。
科研筑基:
从源解析到精准治污
科研成果从“实验室”顺利走向“大市场”的背后,是研究所粉尘与环境研究室科研团队的长期深耕。除空气污染控制技术外,实验室长期聚焦气溶胶源解析与PM2.5协同防控,作为国内率先开展大气气溶胶研究的单位,建立了国内唯一的PM2.5质量浓度长序列日均变化的连续曲线。同时,实验室致力于服务地方政府,在2018-2020年承担了西安、宝鸡、咸阳、铜川四市的大气污染防治“一市一策”驻点跟踪研究项目,为汾渭平原大气污染综合治理提供了强有力的数据支撑和人员支持,助力打赢蓝天保卫战。2021-2023年,实验室承担了西安市PM2.5和O3协同防控示范研究项目,开展PM2.5和O3污染协同治理,为深入打好污染防治攻坚战提供了科学依据。
此外,依托研究所建立的陕西关中平原区域生态环境变化与综合治理国家野外科学观测研究站(以下简称“关中站”),聚焦关中平原生态环境领域的科学和实践问题,通过开展水-土-气-生等多因子变化的连续观测,研究生态系统的特征和关键过程的物质循环与能量流动,研发大气环境问题的防治技术。关中站长期连续观测的大气颗粒物、臭氧等多维度数据,为揭示关中平原大气污染成因提供了科学靶向,同时填补了秦岭背景区环境监测的空白。这些成果既满足了国家重大战略需求,也为区域高质量发展提供了重要参考。
市场突围:
硬核科技赢得广泛认可
目前,空气净化新技术团队已与格力电器、陕煤研究院等企业达成多项战略合作。例如,联合格力电器开发的常温催化空气净化器,荣获AWE2021艾普兰优秀产品奖,高效常温催化除醛技术获中国轻工业联合会“国际领先”技术鉴定并被央视CCTV-1报道;联合国内轨道车辆研发机构开发的高效过滤-光催化集成空气净化装置,成功解决了高铁车厢异味污染问题;携手工程机械领域领军企业研发的新型除尘减霾空气清洁车,可对环境NOx进行主动净化,对NO2的净化效率达99%以上,目前已实现量产并逐步投入市场。此外,团队与香港理工大学合作开展的道路氮氧化物污染主动控制合作项目研制的空气净化装置,已布设于香港红磡康庄道街头;联合陕煤研究院推进的空气中细菌和病毒杀灭催化剂开发及煤化工企业VOCs综合治理等项目,已实现成果落地应用。
团队积极推进技术产业化进程,与陕西多家相关领域的知名企业建立合作关系,为后续技术转化及产业化应用奠定了坚实基础。
未来展望:
科技创新绘就生态新图景
专注技术沉淀,反哺社会民生。随着产学研用深度融合,陕西正以科技创新绘就蓝天白云新画卷,为全国污染防治贡献“陕西方案”。中国科学院地球环境研究所有关负责人表示,将继续深化气溶胶前沿研究,拓展“双碳”技术应用场景,为区域空气质量改善和生态文明建设提供更强科技支撑。未来,中国科学院地球环境研究所将持续深耕环境空气污染控制技术的研发与应用,走好抢占科技制高点新征程。在“三项改革”政策牵引下,加速推动面向民生重大需求的科技成果转化应用,以科学、专业的研发实力领航技术创新,切实服务社会民生,助力经济社会高质量发展。