环境学院举行清华环境论坛中美工程院院士专场报告

清华大学环境学院2018年5月29日电(通讯员 高琰昕,高晓娟)5月29日上午,清华大学环境学院举办清华环境论坛中美工程院院士专场报告。三位美国国家工程院院士、中国工程院外籍院士约翰·科瑞谭登(John. C. Crittenden)教授、迈克尔·霍夫曼(Michael R. Hoffmann)教授、梅纳赫姆·埃利梅莱赫(Menachem Elimelech)教授分别作学术报告。环境学院学术委员会主席余刚教授主持论坛,环境学院院长助理侯德义出席活动,近百名清华师生及环境领域专业人士参加活动。

清华环境论坛现场

John. C. Crittenden教授的报告

John. C. Crittenden教授作了题为《“巨型技术”:发展可持续城市基础设施以解决十亿吨级环境问题》(Gigatechnology: Developing Sustainable Urban Infrastructure to Solve Gigaton Problems)的学术报告。Crittenden教授指出,当前全球面临碳、氮的大量排放和过度依赖不可再生材料等可持续发展问题,需要相应的工程技术来解决。他随后介绍了基础设施生态学及其新特征。基础设施生态学将城市作为一个能自适应的复杂生态系统,其特征包含了社交、经济、环境以及建筑方面的不同内容,是一个复合体系。为实现可持续的目标,Crittenden教授列举了一些具体措施,如对分散热力系统的热损失捕集、雨水收集、屋顶绿化、提高可步行性等,并通过模型分析了可持续基础建设设施的效益和与社会、经济、资源之间的联系。此外,他还展望了未来研究方向,如改进的分散式热力采集系统、城市建筑能量模型、超过50种技术形成的设计平台及其协同作用等,希望能使未来的城市变得更为宜居且可持续。

Michael R. Hoffmann教授的现场报告

Michael R. Hoffmann教授作了题为《原位清洁的卫生设施:太阳能厕所系统》(On-site Sanitation: The Caltech/Eco-San Solar Toilet Systems)的报告。很多发展中国家卫生设施严重不足,不利于健康且对水源产生污染。为此,其研究团队开展了厕所改造研究,主要采用电化学方法对污水进行原位处理。原理上,在通电后,阴极的双金属多层电极和尿液中的氯离子反应产生氯自由基、氯分子、次氯酸等活性氯,可将排泄物中有机质、氨氮降解,同时在阳极有氢气生成。在实验室中,这套装置可在3~4小时内完全处理污水,同时达到消毒的效果。此外,其研究团队还进一步改进了电极材料,如采用TiO2纳米管等,提高效率的同时有效降低成本。目前,根据这一原理建成的太阳能原位处理厕所已经在印度、中国、南非等多个国家应用,运行期间各项水质指标保持平稳,是一项非常有潜力的技术。

Menachem Elimelech教授的现场报告

Menachem Elimelech教授作了题为《并非每一滴水都能喝:全球供水面临的挑战》(Nor Any Drop to Drink: The Global Challenge for Water Supply)的报告。针对水资源不足是全球问题,Elimelech教授提出两点增加供水的方法——市政污水回用和海水淡化。在污水回用中,先进的膜分离技术起了关键作用,最重要的问题则在于让公众接受且信任处理后的水质。在海水淡化方面,主要采用反渗透技术,但也存在电能要求高、影响海洋生态等环境问题。该技术在以色列供水上已大量采用。由于这两种供水措施都需要膜技术,具备高选择性和低渗透性的膜材料是未来的研究方向。Elimelech教授特别举例了其研究团队基于水通道蛋白原理开发的新型脂质或嵌段共聚物双层膜。这种无缺陷仿生膜对不同物质的渗透性和物质大小及溶解性有关。和传统膜材料对比,仿生膜对海水的反渗透效果非常好,但对污水的效果不理想,因此开发水处理效果好的膜材料仍然是值得研究的问题。

余刚教授向John. C. Crittenden教授赠送环境论坛纪念盘

余刚教授向Michael R. Hoffmann教授赠送环境论坛纪念盘

余刚教授向Menachem Elimelech教授赠送环境论坛纪念盘

每个报告结束后,现场听众都踊跃提问,与三位教授进行了深入的沟通交流。讲座结束后在场师生共同合影,之后大家还分别就自己感兴趣的话题与三位教授进一步讨论,现场气氛热烈。

现场合影

John. C. Crittenden教授是乔治亚理工学院土木与环境工程系教授。他的研究主要集中在污染预防,物理化学处理过程,有机物在饱和与不饱和地下水中的运输,固定床反应器和吸收器的建模,污水处理和水处理过程的建模。他被美国化学工程师学会认定为现代100位杰出化学工程师之一,于2002年当选为美国国家工程院院士,2017年当选中国工程院外籍院士。

Michael R. Hoffmann教授是加州理工学院工程与应用科学系教授。他40多年来的研究跨越了化学、化学动力学、催化氧化和还原、光化学、光催化、纳米技术、超声化学、光电化学及环境水化学、微生物学等学科领域。他于1991年因其在环境化学方面的研究和教学而被授予洪堡奖(Alexander von Humboldt Award),并于2001年获得美国化学学会环境科学与技术创新进展奖,是美国国家工程院院士。Hoffmann教授被Web of Science认为是世界上工程学界最高被引的研究人员之一。2011年当选美国国家工程院院士,2017年当选中国工程院外籍院士

Menachem Elimelech教授是耶鲁大学化学与环境工程系教授。他的研究集中在用于可持续生产水和能源的反渗透工程、纳米材料的环境应用和影响、用于海水淡化和水回用的膜分离技术,以及发展中国家的水和卫生设施。他曾获得2005年克拉克卓越水质研究奖(Clarke Prize),2008年美国化学工程师学会劳伦斯·希利尔(Lawrence K. Cecil)环境化学工程奖,2015年Eni环境保护奖和思蒙·佛利斯(Simon W. Freese)环境工程奖。Elimelech教授于2006年当选为美国国家工程院院士,2017年当选中国工程院外籍院士。

 

供稿:环化所