科學研究就是要奔着問題去

從事城市固廢處置與資源化、行業碳減排系統工程研究，清華大學教授温宗國——

科學研究就是要奔着問題去（科技視點·科技自立自強 青年奮勇擔當③）

人物簡介：

温宗國，1978年出生，1995年至2005年在清華大學環境科學與工程系學習，獲得工學學士、碩士和博士學位，現為環境學院長聘教授、博士生導師，清華大學環境學院循環經濟產業研究中心主任、工業節能與綠色發展評價中心主任。主要從事城市固廢處置與資源化、行業碳減排系統工程研究，主持國家課題20多項，成果獲國家科技進步獎二等獎。

近年來，我國生態文明建設大力推進，環境科學與工程學科迅速發展，成為多學科綜合交叉的結合點和協同創新的前沿。一批青年科研人員矢志不渝、持續創新，正在把我國環境科學與工程研究不斷推向更高水平。

温宗國是這一領域青年學者中的佼佼者。

把科學研究與國家需求真正結合到一起

每次點外賣，清華大學環境學院博士生張宇婷都會格外留心包裝材料。從2017年開始，她就和導師温宗國一起，嘗試從3500萬份外賣訂單中，分析外賣包裝的材料組成和環境影響。

這是温宗國所從事研究的一個典型案例。“塑料廢物管理是當前世界面臨的重要環境問題之一，釐清塑料包裝代謝機理，識別材料回收替代路徑，是推動綠色低碳包裝、控制環境泄漏率的一個基礎性科學問題。”温宗國説。

針對10多種細分包裝材料，建立本地化環境影響科學數據，進行支撐綠色低碳包裝的生態設計；開展萬餘次實證檢測，精準刻畫城市級500米網格化廢棄規律；應用高清攝像和光譜圖像識別算法，開發塑料包裝廢物智能化分選技術……小小的外賣包裝廢棄物，就這樣被温宗國“吃幹榨淨”，變成極具研究價值的課題方向。

温宗國説：“從根本上來講，環境科學與工程是典型的問題導向學科。因為人類活動會在環境中產生各種廢棄物，未經處理就構成了問題，對經濟社會發展又會產生各種影響。我們作為科研人員，研究就是要奔着解決問題去。”

1995年，17歲的温宗國考入清華大學，開啓了他的學習、科研之路。在清華，他得到了專業的學習和鍛鍊，並在導師的帶領下逐漸接觸到環境系統工程的學術前沿，對城市固廢資源化與循環經濟、行業碳減排系統模擬與工程應用產生了濃厚的興趣。讀博期間，他開發了系統動力學模型，探索經濟社會活動與資源消耗、污染排放的演變規律。同時，他開始關注城市循環經濟這一當時前沿的研究方向。

2007年，温宗國留校工作。從學生到教師，温宗國開始深入思考如何把“象牙塔”裏的科學研究與國家、行業的需求真正結合到一起。當時，從國家到地方，對循環經濟日益重視，但是循環經濟怎麼搞，國內沒有現成的模式可供借鑑。

後來，温宗國參與了國內首個城市循環經濟國家科技支撐計劃項目。“這個項目的核心問題，是解決城市對資源的消耗如何與經濟社會發展實現‘解耦’的問題。換句話説，就是城市經濟社會的發展怎麼能夠不建立在資源密集型的方式上。”温宗國説。

在項目所在地江蘇蘇州，温宗國經常一待就是一個多月。在與地方政府和企業的溝通交流過程中，他深感當時城市發展循環經濟大多着眼於孤立分散的單項技術，系統集成化技術供給不足。抓住這些薄弱環節，温宗國提出了城市循環經濟系統集成共性方法，助力完成蘇州市循環經濟規劃的修編。

温宗國説：“我們首先建立一個能夠把城市物質代謝進行精細化模擬的模型，通過物聯網、互聯網等智慧化手段實現城市廢棄物的回收，再用循環利用的技術把其中的資源清潔高效地提取出來，包括稀貴金屬、高分子材料和有機質等。”

這一前瞻性項目所形成的經驗、標準、管理辦法，在全國進行了推廣。2016年，“城市循環經濟發展共性技術開發與應用研究”獲國家科技進步獎二等獎。

堅持基礎研究與工程開發“兩條腿走路”

在河北武安市新峯水泥廠，生活垃圾融入工業生產環節：所有運至車間的生活垃圾首先會經過一次初級破碎，之後會通過特殊的磁選裝置分離金屬物質，再進入滾筒篩進行初次篩分；第二輪更精細的篩分藉助定量的風速，將較輕的垃圾篩出；篩上物還要經過兩次破碎程序，將其體積控制在25毫米以下；旋轉窯中封閉化高温焚燒後，壓縮的垃圾篩下物和篩上物會被轉運到6公里外的水泥廠區作深度處理，其中篩上物將會成為製作水泥的燃料，而篩下物則直接作為製作水泥的原料……

這套工藝流程既為企業提供了廉價的原料和燃料，降低了生產成本，也讓垃圾變廢為寶，真正實現了循環利用。目前，這套工藝包及裝備已在25條生產線應用，並實現了成套出口。

這套裝備的成功研發，與温宗國的努力分不開。從事環境科學與工程研究伊始，他就堅持基礎研究與工程開發“兩條腿走路”，利用數值模擬和人工智能等先進方法，研製出廢棄物協同處置和資源化開發相關的工藝和裝備。

“如果單純應用一項技術，它只能在某一個點上起作用。我們一定要樹立系統思維，把基礎研究、工程開發、管理手段結合起來解決實際問題。”温宗國説。

科技進步帶來了環境管理手段的創新。温宗國很早就關注互聯網、大數據與環境管理的融合。

比如，在垃圾智能分類回收及時空代謝模擬方面，他通過研究圖像光學識別的深度學習算法，開發垃圾智能分揀系統和視覺人工智能機器人，實現了再生資源高效分類，並基於海量交易信息大數據技術建立“互聯網+回收”平台。

温宗國認為，目前國際上環境科學與工程研究進一步呈現“高精尖”的趨勢，特別是“雙碳”目標提出後，各領域都在進行綠色化的轉型升級。“從產品的生態設計，到廢棄物、各種資源的回收再利用，環境科學與工程的交叉性越來越強。”

做科研，堅持比天賦更重要

温宗國認為，做科研，堅持比天賦更重要。

十幾年前，環境科學與工程學科算不上熱門，温宗國一度感受到明顯的落差感。

“項目少，成果出得慢，評職稱自然沒有優勢，當時我的壓力也不小。”温宗國坦陳，“搞科研需要堅守，只要自己有興趣，相信自己做的方向是正確的，每天都會保持着對研究的熱情投入。”2010年前後，温宗國研究方向上的科技項目逐漸多了起來。正是依靠長期的堅持和積累，他迅速將研究心得運用到新的項目中，收穫了豐富的研究成果。

多年來，温宗國一直活躍在本科生、研究生教學工作的一線，為環境學科培育人才。“培養學生要肯花時間。比如中午吃飯，我有時會拉着他們一塊去。我們還有定期的課題組會，我會經常拿自己作例子，跟學生講自己當年是怎麼讀碩士、博士研究生的。講經驗和心得之外，更多的是分享自己在科研上有過的教訓。”温宗國説，“學生們很有創造力。培養學生的過程中要尊重他們的興趣、愛好，一旦有了興趣，他們就會堅持、就會投入。”

平日裏工作雖忙，温宗國還是會堅持每週打1到2次羽毛球，這是他從讀書時就有的愛好，甚至在學校的比賽中拿到過不錯的名次。

“搞研究要有忘我的狀態，但是高強度的投入也要有健康的身體做基礎。”温宗國微笑着説。