既要持续发展，也要绿水青山
文/庞贝 乔占卫
2015年，齐鲁工业大学制浆造纸科学与技术教育部重点实验室获国家科技发明二等奖。此前的2011年，该实验室获国家科技进步二等奖。
四年两获国家奖，这是一个怎样的团队？在倡导绿色低碳的今天，从事排污大户造纸行业的研究，既要持续发展，又要绿水青山，他们肩负着怎样的使命？
中试造纸试验纸机
以产业升级和绿色低碳为发展方向
纸在人们生活中不可或缺，造纸是仅次于电信和钢铁的第三大产业，是国家经济发展水平的重要标志之一。但是，纸的制造过程给我们赖以生存的地球带来了严重的环境污染。
在创新蔚然成风、新技术纷纷涌现的今天，在整个社会开始倡导绿色低碳的当下，从事排污大户的造纸行业，齐鲁工业大学制浆造纸实验室以何种姿态适应社会认知节奏并开拓进取？拥有一批业内青睐的创新成就，他们因何能够脱颖而出，四年内两次登上国家奖励的殿堂？
齐鲁工业大学制浆造纸科学与技术实验室成立于1995年，2006年经山东省科技厅批准，成为山东省重点实验室，同年进入山东省十个强化建设的重点实验室行列。2007年开始筹备建设制浆造纸科学与技术省部共建教育部重点实验室，2010年11月通过教育部验收，成为我国该领域内唯一一个教育部重点实验室。
2013年，以该重点实验室为主要依托，齐鲁工业大学获批建立山东省高等学校“轻工生物基产品清洁生产与炼制”协同创新中心，该中心面向主导产业和战略性新兴产业，涵盖整个造纸产业链及生物质产业。另外，依托该重点实验室，建设了3个省级工程技术中心，分别是山东省制浆造纸清洁生产技术研究中心（2007年获批），铜版纸技术中心（2007年获批）和新闻纸技术中心（2007年获批）。
造纸污水主要来自于造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。为了将现有制浆造纸技术升级换代，使之朝绿色高效方向发展，实验室围绕以下五个方向展开了研究：
植物资源化学工程与木质纤维基功能材料：基于我国植物纤维资源结构特点及国内外植物组分分离与精制技术研究现状，研究主要集中于不同植物资源中木素和纤维素的分离及超微结构、制浆过程中木素迁移及结构变化、细菌纤维素的合成机理、玉米秸秆的组分分离与半纤维素纯化、离子液体预处理引发的生物质结构变化、新型纸基功能材料及纳米纤维素复合材料等领域；
纤维资源的制浆造纸特性与生物技术：致力于生物质资源的高效、综合利用研究，在植物纤维原料化学组分在自水解过程中的溶出机制及结构变化、木质素解聚物和纤维素酶相互作用、制浆预水解过程废液中糖类物质的提取和纯化，以及纤维素的RAFT接枝共聚改性及其在造纸中的应用、漆酶催化的壳聚糖基功能材料的制备、纳米纤维素的吸附性能等方面进行了深入探索；
制浆造纸与生物质精炼绿色化学技术：主要研究研究植物纤维分离与炼制过程中新型的绿色化学技术、生物技术及其相关科学问题，包括高得率清洁制浆漂白技术、废水处理技术、制浆造纸过程节能减排、固体废弃物资源化利用技术，利用物理化学或生物化学方法实现生物质资源的高效转化与精炼制备高附加值生物化工材料（如木糖、糠醛等）；
湿部化学与造纸化学品：造纸化学品的合理、高效使用对于降低原料消耗、减少有害物质的使用和排放、提高生产效率有极大的促进作用，也成为造纸工作者的重要研究课题之一，工作主要集中在造纸施胶剂新型Pickering乳液方面的研究，主要就小分子胺改性锂皂石稳定烷基烯酮二聚体、烯基琥珀酸酐乳液进行了系统的理论及应用研究。此外，在新型光催化剂方面的研究进展顺利，利用传统的造纸技术，制备可循环利用、易回收的光催化剂；
功能纸技术与装备：主要研究涂布加工纸、非纤维功能纸制品、植物纤维改性等功能纸及专用化学品；整个造纸过程的工艺研究；制浆造纸过程的自动检测技术、现代控制理论、计算机控制技术以及制浆造纸生产设备的设计制造技术及相关理论。研究工作主要集中在特种纸机装备、特种纸的制备技术、防伪功能纸、无机纤维纸和溶解浆等方面。
科研中的陈嘉川教授
近年来，随着环保意识的加强，发展循环经济，走绿色低碳之路成为造纸工业发展的必然趋势。自2011年以来，实验室进入创新发展快速轨道，创新成果不断涌现，取得了一系列标志性成果。
■速生阔叶材的高效高值化利用
实验室通过“速生阔叶材制浆造纸过程酶催化关键技术及应用”这一项目，创新了速生材高得率浆酶催化低能耗制浆技术，木浆酶催化生物漂白、净化与精制新技术，木浆纤维酶催化生物帚化和纯化技术，酶催化生物湿部调控和配抄纸基新材料技术。自主研究开发了酶促磨浆技术、酶促消潜技术、酶助漂白技术、酶精制纸浆技术等一系列制浆造纸酶催化绿色新技术，得到国内外同行专家广泛认同，整体技术达国际领先水平。获授权专利31项，发表论文166篇，出版专著3部，并获2015年度国家技术发明二等奖。
该技术在世界造纸十强企业晨鸣纸业集团和国内龙头企业太阳纸业股份有限公司等20余家骨干企业推广应用，实现了速生阔叶材的高效高值化利用，产生了重大的经济效益和社会效益，推动了造纸行业的科技进步。
■造纸纤维组分的选择性酶解技术及其应用
该项目利用生物技术对传统造纸工业节能减排的关键环节进行创新性研究，围绕造纸纤维组分的选择性酶解技术开展研究，解决了相关技术问题。获授权专利8项，发表论文120余篇。并获2011年度国家科技进步二等奖。
该技术已在进入世界造纸企业60强的华泰纸业、晨鸣纸业和太阳纸业的现代化生产线上获得应用，并在全国20余家企业推广。
■速生杨高得率浆的酶精制与配抄关键技术
该技术以国产速生杨木为研究对象，构建高得率浆的酶法降耗消潜技术，实现降低磨浆能耗、改善纸浆质量、提高速生杨高得率浆配抄比例和降低超级压光纸生产成本的目的，为速生杨生产优质高得率浆提供技术支撑。获发明专利6项，出版学术专著2部，发表论文50余篇。2012年获教育部科技进步一等奖。
该技术先后在山东晨鸣纸业集团股份有限公司、华泰集团有限公司、山东太阳纸业集团、中冶纸业银河有限公司等12家企业获得推广应用，产生了重大的经济效益和社会效益。
■速生杨高得率浆的酶精制和配抄高档铜版纸关键技术
该项目围绕速生杨高得率浆的酶法精制以及与化学浆配抄高档铜版纸的关键技术开展研究，通过酶精制技术提高了高得率浆的性能，使强度性能指标（裂断长、撕裂指数、耐破指数和耐折次数等）提高了15%以上，配抄高档铜版纸时，化学浆配比减少了10 %，有效降低了铜版纸生产成本。获发明专利6项，出版学术专著1部，发表论文40余篇。2011年获山东省科技进步一等奖。
这一成果分别在山东晨鸣纸业集团股份有限公司和华泰集团有限公司预处理碱性过氧化氢机械浆（P-RC APMP）和漂白化学热磨机械浆（BCTMP）生产线和铜版纸机上进行了速生杨高得率浆酶精制和配抄高档铜版纸的生产试验和大生产应用，成纸质量符合相关标准的要求，取得了预期效果。3年累计实现利税2 0.5亿元，产生了显著的经济效益和社会效益。
此外，“速生材绿色高效制浆和配抄纸基新材料关键技术”针对国产木材原料存在的关键共性问题改革制浆技术，开发纸基新材料，实现国产木材资源的高效高值利用。先后在20余家企业推广应用，近三年实现新增利税33亿多元，利润25亿多元。获授权专利22项，发表论文162篇。并2014年获山东省技术发明一等奖。
“高效造纸化学品的制备和应用”系列技术先后在多家造纸化学品公司生产，累计实现新增利润4亿元。获发明专利10项，发表科技论文40余篇。
基于造纸产业转型升级中的产品结构调整的需求，开发新型的纸基功能材料新产品和关键装备具有重要的实践意义。鉴于此，实验室开展“纸基功能材料研制与关键装备”项目研究。目前，这一方向产学研合作成果丰硕：高性能电池隔膜纸生产技术已在山东莱州联友金浩新材料有限公司工业化应用；制浆造纸关键技术与装备的研究开发项目，已与山东诸城大正机械有限公司开展多项工业化技术合作；热升华纸制备工艺技术已在浙江德清德包装印刷有限公司进行中试应用；涂布法环保杯纸生产技术已在山东济宁汉源生物科技有限公司实现中试生产；环保阻燃壁纸项目在东岚高科（青岛）有限公司完成中试。
凭借强劲的创新实力，“十二五”期间，实验室共获国家技术发明二等奖1项，国家科技进步二等奖1项，教育部科技进步一等奖和山东省科技一等奖3项，其他奖励10余项；承担国家级研究课题30余项、省部级研究课题50余项；获国家授权发明专利57件；在国内外学术刊物上公开发表论文1200余篇。
2011年以来，实验室立项国家科技支撑计划、国家自然基金等国家级项目30余项；山东省自主创新重大计划项目3项；山东省自然科学基金等主要纵向项目32项，科研总经费20 0 0余万元。与企业合作的主要横向项目60余项，合同金额达30 0 0余万元。这些项目中的大多数已经在企业推广转化，为企业创造了数亿元的经济效益。其中，国家自然科学基金项目（2014年获5项、2015年获6项）连续两年在获得数量和资助金额上均居于全国同类高校前茅，表明实验室在国家基础研究层面具有很强的竞争力。
2011年以来，实验室发表被三大索引收录论文160余篇，其中SCI论文70余篇，授权发明专利60余项。论文和专利成果的数量和质量都有了明显的提高，其中专利成果多项已经进行成果转化，成为提升企业技术水平和产品竞争力的有力保障。
目前，实验室已经基本建成了一支学术水平高，科研、教学能力强的研究队伍。陈嘉川教授任实验室主任，陈克复院士担任实验室学术委员会主任，在他们领导下，实验室现有固定教学、科研人员55人，其中教授23名，副教授22名，博士生导师3名，硕士生导师32名。有15人具有国外高校或科研机构学习或合作研究经历，70%以上的人员是30至45岁之间的青年博士。已形成了一支学术水平高、研究方向明确、结构合理、科研能力强的研究队伍。
研究队伍中有新世纪百千万人才工程国家级人选4人，国家杰出青年科学基金获得者1人，享受国务院政府特殊津贴专家4人，教育部新世纪优秀人才支持计划入选者1人，国家有突出贡献的中青年专家1人，山东省有突出贡献的中青年专家4人，“泰山学者”岗位特聘教授1人，山东省教学名师1人。另外，引进高层次学术人才4名（如美国北卡州立大学的Lucia教授和加拿大新布伦瑞克大学的王锋教授等）。
目前，制浆造纸工程专业拥有工学硕士、工程硕士、同等学力硕士学位授予权，承担本科和研究生的培养工作。在校本科生共计482人，研究生数量77人；2011年以来，本科生毕业共计670人，研究生毕业共计111人。山东省是造纸大省，行业基础好，大部分毕业生都进入了国内知名造纸及相关企业就职，如山东晨鸣纸业集团有限公司、山东华泰纸业有限公司、山东太阳纸业有限公司等，重点实验室在人才培养过程中起到了很重要的支撑作用。
实验室积极拓展研究视野，采取“请进来”和“走出去”两条腿走路的策略，一方面，邀请本领域内国内外高校和企业的知名专家来校进行学术交流，开阔本实验室科研人员的思路和眼界；另一方面，创造机会让教师“走出去”，鼓励骨干教师参与兄弟院校和企业的科研项目，通过交流在实践中提升服务行业的能力。近年来，共邀请国内外科研院所、企业专家学术交流100余人次，本实验室骨干科研人员前往企业进行技术交流300余人次，参与国内外学术会议200余人次，通过“请进来”和“走出去”提升自身服务行业的能力，同时也提升了实验室在造纸领域内的知名度，为更好的进行产学研服务造纸产业的转型升级提供了有力条件。
党的十八大提出生态文明建设后，摆脱“污染代名词”的尴尬境遇，守住绿水青山，建设美丽中国，已成为造纸行业的业内共识。采用革命性技术，大幅降低污染物排放，齐鲁工业大学制浆造纸科学与技术教育部重点实验室的“绿色保卫战”还在上演。