從7日開始，北京再度陷入了“霧霾模式”，伴隨而來的是首個重污染紅色預警的啟動。現在正值供暖季節，全市燃煤、天然氣供暖鍋爐排放大量污染物，直接或間接轉換成了近年來我們所熟悉而又厭惡的細顆粒物PM2.5。根據之前的追根溯源，燃煤排放貢獻了北京近1/4的PM2.5，如果能把這部分PM2.5“解決”掉，無疑對“北京藍”意義重大。

記者從北京工業大學了解到，該校環境與能源工程學院何洪、李堅兩位教授帶領科研團隊潛心研究多年，研發出了整體蜂窩型低溫SCR脫硝催化劑，能夠大幅削減燃煤、燃氣鍋爐的氮氧化物排放量，有效阻止氮氧化物轉化為PM2.5。一塊塊蜂窩型催化劑材料拼裝在一起，等于給鍋爐戴上了一個防PM2.5的“口罩”。

不同領域專家聯手干“副業”

1998年，北京一共遭遇76個煙霧日，不利于大氣污染物擴散的穩定類型天氣出現頻率高達40.4%，氮氧化物比上一年升高14%。為應對嚴峻的大氣污染形勢，當年底北京市政府采取了控制煤煙型污染、機動車排氣污染和揚塵污染18項緊急措施。

就在這一年秋天，何洪正式來到北京工業大學，從事催化化學領域的教學和研究。“作為土生土長的北京人，我太了解北京的空氣質量是如何轉差的了，經濟高速發展伴隨著一根根煙囪拔地而起，處理不凈的二氧化硫、氮氧化物等污染物直接排放進入大氣。”何洪說，1993年到1996年他在香港浸會大學攻讀博士學位時就知道西方國家對氮氧化物排放的控制一直非常嚴格，通過一系列技術將氮氧化物凈化，這個過程被稱為“脫硝”，但環顧內地，“脫硝”工藝近幾年才剛剛開始。

何洪告訴記者，使用傳統蜂窩材料催化劑控制氮氧化物，發達國家普遍應用。但是它有一個缺點，當排煙溫度低于300℃時，催化效果幾乎為零。“這在燃煤電廠應用沒問題，但中國有大量的供暖鍋爐和工業鍋（窯）爐，排煙溫度大多低于300℃，如此一來，非電力行業的鍋爐、窯爐或工業過程的氮氧化物排放控制是我們面臨的巨大挑戰。”

何洪教授和大氣污染控制工程專家李堅教授一起認真討論了這個問題，他們意識到在這一領域大有可為，兩人一拍即合，決定攻關低溫催化劑材料。如今距離兩人的“合謀”已經過去11年，何洪說，現在回頭看，他們的合作是天意，“這事兒要做成，必須得兩個人來，我做催化、做材料，他做除塵、做工程技術，別人說我們是"合理（何李）組合"，專干清理煙囪的副業。”何洪笑道。

對著化學元素周期表找材料

2004年，兩人帶著科研團隊開始做基礎配方。相比別的科研項目立項、審批、答辯、評獎，一步步“光明正大”，何洪和李堅的項目在最初的幾年完全屬于“暗箱操作”。沒有任何立項，沒有研究終點，也沒有科研經費，甚至連學校領導都不知道。“我們就想努力嘗試，看能做出最低多少溫度的催化劑材料。”李堅說，當時他倆都想好了，一旦成功，就直接把實驗室成果做到能應用的工業化產品，“實打實來，不弄花邊科研。”

兩人分工明確，何洪帶領學生負責催化劑材料的研究、制備，李堅帶領學生負責催化劑模塊的成型制作及其工程應用。尋找合適的低溫催化劑材料，并不是一件容易的事。何洪說，他們對著元素周期表，鈉、鎂、鋁、鐵、鋅、銅……一樣樣找來，不斷比對、試驗，除了少數幾種放射性元素外，嘗試了幾乎所有元素周期表的元素。

“那時候我們有各自的研究課題，教學、研究的任務也很重，但都悄悄地把這項研究堅持了下來。”何洪說，自己的實驗室在五樓，李堅的實驗室在一樓，每天兩人就樓上樓下串著跑，“這在當時可減肥了。”他笑道。

這么大的項目，又涉及到具體產品制備，沒有經費難以想象。何洪坦言，當時做研究只能節約再節約，真不行了兩人就從其他科研項目中“蹭”有富余的經費接濟一下，或者用一些其他項目剩下來的設備。“雖然現在看來這非常不規范，但在當時的確是不得已的辦法。”何洪說。

2008年，兩組團隊的研究取得突破性進展，一種名叫釩鉬鈦的材料大大提高了蜂窩催化劑的低溫適應性。“實驗室里，這種材料在160℃都能保證催化效果。開始，我們都難以相信，用了很長時間進行反復驗證。”何洪說。

污染物被還原為氮氣和水

材料研發取得重大突破，但距離產品依然遙遠。李堅告訴記者，實驗室出來的是催化劑材料的粉體，需要通過擠出、成形等多道工藝才能變成最終的產品，這其中的加工技術對于保證材料的最終效果至關重要。

功夫不負有心人，他們在天津武清找到了一家企業做工業實驗，然后在山東淄博找到了愿意加工催化劑材料的工廠。于是幾乎每周，兩人都得從北京趕赴山東，“那時候去淄博的鐵路遠沒有現在方便，只能開車過去。”何洪說，經過不懈努力，他們加工出了30孔、40孔等規格的催化劑材料，“40孔材料因為加工難度很大，在國際上非常罕見，它對于凈化天然氣鍋爐排放氮氧化物具有更好的效果，適合北京等大城市的污染減排。”

日前記者在北京工業大學的一棟實驗樓里見到了這兩種催化劑材料的樣品。粗一看，它們就是長方體，只是在中間密密麻麻分布著小孔，“長方體橫截面邊長為15厘米，40孔意味著這個橫截面有40個小孔，這段材料有40條煙氣通道。”李堅解釋道，從鍋爐里排放的二氧化氮、一氧化氮等污染氣體加氨后通過這些催化劑材料，會發生還原反應，變成氮氣和水，“氮氣是地球大氣最主要的成分，和水一樣對生物有益無害。”李堅說。

在李堅的實驗室里，記者目睹了這種蜂窩材料發揮神奇的作用。煙氣通過材料后，氮氧化物的濃度被神奇地降到了6.83毫克/立方米，“遠遠低于北京現在對于鍋爐排放氮氧化物的標準限值。”李堅說。

有望助力北京熱電企業減排

有了好的技術和產品，自然要推向市場，這是何洪、李堅最初的目標。這項技術通過北京的一家科技有限公司實現了成果轉化，但在推廣之初卻遇到了不少困難。“大家用慣了國外的產品，不信任我們的技術。”何洪說，有一次他帶著材料去湖北武漢的一家企業，廠方以為他就是一位供銷員，草草打發，“連杯水都沒給喝。”何洪說，但后來隨著他們的產品被行業所熟知，再去企業時連當地環保局領導都會全程陪同，希望能用上這項新技術。

李堅告訴記者，整體蜂窩型低溫SCR脫硝催化劑有著廣泛的應用前景。一臺20蒸噸的燃煤鍋爐，只需要10立方米的催化劑材料進行組合后裝進脫硝反應器里，就能有效凈化氮氧化物。這種催化劑材料已經在北京多個供暖小區投入使用，他們還在和承擔重要供電使命的京西南熱電中心洽談，最先進的催化劑材料有望在北京最環保、最先進的熱電中心投入使用。

在推廣應用的過程中，他們的產品也遇到了“劣幣驅逐良幣”的困難。一些國內的廠商推出號稱也能實現脫硝功能的催化劑材料，以極低的價格攪動市場，“他們每立方米才1萬元，這根本不可能，成本都不夠。除非添加了不明材料，但這對實際減少排放毫無意義。”何洪說，他們未來也會進一步加大技術攻關，降低材料成本，同時也希望有關部門能加大監管，“這也是對我們科研積極性的保護”