张全国：让“生态包袱”变成“绿色财富”

AI“课代表”帮你划重点

农业农村部可再生能源新材料与装备重点实验室主任、河南农业大学原副校长张全国从事科研工作40多年，获得18件发明专利，在教学中注重将创新和知识产权意识融入课堂。

张全国发明的“辅热集箱式沼气工程技术”获中国专利优秀奖，该技术新型厌氧发酵系统可提高沼气发酵温度，提升能源转化效率，在多省产业化推广。

顺应国家碳达峰、碳中和需求，张全国开展生物质能领域研究。生物制氢通过产氢细菌将生物质能量转化为氢气，具有固碳减排等优点。

2024年，张全国主持完成国家重点研发计划项目，突破多项生物制造关键技术，农业废弃物资源化多联产系统装备研发取得预期成效，多座千吨级应用示范工程筹建。

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农业废弃物是在农业生产不同环节产生的副产物，主要包括农作物秸秆、畜禽粪污、废旧农膜、农药包装废弃物等。这些农业生产的“另一半”，如果不妥善处理，会对环境造成污染；但通过资源化利用，可以转化为有用的资源。

基于我国的能源结构和资源特点，将可再生的生物质转化为清洁能源是技术发展的必然趋势。多年来，我国推进农业废弃物资源化利用，发展生态循环农业，推动农业发展全面绿色转型，为全球可持续发展贡献了一份力量。

农业农村部可再生能源新材料与装备重点实验室主任、河南农业大学原副校长张全国，便是“变废为宝”的践行者之一。在他看来，农业废弃物是放错了地方的资源，用则利、弃则害。多年来，他带领团队努力破解农业废弃物难题，在太阳能光合生物制氢和沼气工程技术与装备研发方面取得了重大技术突破，让“生态包袱”变成“绿色财富”，是废弃物的“终结者”，更是新资源的“创造者”。

求索创新路

在事业开展的早期，张全国聚焦常规能源煤炭及煤矸石和粉煤灰的清洁高效利用开展研究。

张全国清晰记得最初对煤矸石污染的直观感受。一次到河南平顶山煤矿区出差，来不及躲避暴雨的他浑身被雨水浇透，白色的衬衣变成了黑色。这件事在他心中种下了一颗种子：一定要找出变废为宝的方法。

导致“黑色”污染出现的源头是煤矸石山。此前，国内外已经出现了以煤矸石回填煤矿采空区、把煤矸石作为建筑材料等开发利用措施。较之这些初级的用途，张全国准备将研究方向聚焦在煤矸石中的低热值热量，以进一步拓宽煤矸石的能源利用渠道。

张全国介绍，根据研究方案，他和同事要攻关的课题是煤矸石层燃技术，解决煤矸石用于锅炉燃烧的难题。为了获得实验需要的原料，张全国和同伴们蹬着三轮车，去郑州市煤建公司的矸石堆上去捡煤矸石，把一块块煤矸石搬到三轮车上。当他们拉着装满煤矸石的车返回学校时，脸、手、衣服都已被染黑，一些人还将他们认作了来学校送煤的工人。

熬了100多个夜晚，张全国和同伴们的煤矸石层燃技术课题组终于结出硕果。“当时在由原国家环境保护局主持召开的鉴定会上，来自中国科学院等单位的专家们一致认为，这项研究成功地解决了煤矸石难以层燃且烟尘污染严重的技术难题，并且燃料节能率达40%以上。如果在全国中小型燃煤锅炉上推广这项技术，每年可为国家创造巨大的经济效益。”张全国说。

与煤矸石的结缘让张全国从此与能源事业联系在一起。在创新道路上，张全国硕果累累。他发明的“辅热集箱式沼气工程技术”获得了第十二届中国专利优秀奖。依托这项技术，郑州桑达能源环保有限公司建成了一条太阳能辅热集箱式农村高效沼气设备的生产线，河南、河北、山东等多省也将这项技术进行产业化推广应用。

“这是一种新型厌氧发酵系统，其厌氧发酵单元钢制装备的外层涂有高吸收率的黑色镀膜，利用吸收的太阳能可有效提高沼气的发酵温度，加之厌氧发酵最佳工艺条件的智能化调控技术，实现了厌氧发酵能源转化效率有效提升。此外，利用太阳能和外循环辅助加热搅拌技术，解决了农村沼气工程产气率低、季节性强、宜结壳等问题，为可持续农业和清洁能源发展提供了技术支撑。”张全国介绍。

践行碳中和

顺应国家碳达峰、碳中和发展需求，张全国近年来带领科研团队深入开展生物质能领域的科学技术研究，利用专业知识解人民之所需，为可再生能源开发利用、尤其是太阳能光合生物制氢提供了重要技术参考。

“生物制氢就是把自然界中存储于生物质的能量，通过产氢细菌等生物的作用转化为氢气。生物氢气是微生物自身新陈代谢的结果，能够通过废弃物资源化利用、减少环境污染获得清洁能源，具有固碳减排和生态友好等突出优点。”张全国向中国知识产权报记者介绍。

2024年，张全国主持完成了国家重点研发计划项目——基于废弃物的生物氢气和生物甲烷及缓释营养剂联产技术研究与示范，突破了太阳能光催化预处理、生物氢气与生物甲烷联产调控、缓释营养剂制备等生物制造关键技术。与此同时，农业废弃物资源化多联产系统装备的研发也取得预期成效，例如农业废弃物预处理、生物氢烷制备系统、可控型缓释肥制备、在线连续监测与调控装置等多联产系统装备等，多座千吨级规模的应用示范工程进入筹建。

在沼气工程方面，张全国和团队开发了气肥耦合发酵工艺技术，提出了农林废弃物资源转化的物质和能量双元循环理论，创建了农林废弃物燃料化、肥料化和基料化于一体的“三化”协同多联产技术体系，建立了以沼气为纽带的生态果园能量平衡模型及应用模式。

从事农业生物环境与能源工程专业领域的科学研究工作40多年，张全国获得18件发明专利。“知识产权是尊重和维护科技成果的有效体现，作为发明创造的成果载体，能够彰显科技实力。”从教几十年，张全国深知将创新和知识产权意识融入课堂的重要性。“在教学过程中，我会通过课程或讲座，向学生介绍知识产权的类型及重要性，采用实际案例分析，让学生更好地理解和掌握知识产权法律法规。”张全国说。

临近古稀之年的张全国，在学术、科研方面依然勤耕不辍。为农业、农村、农民服务的责任感驱动着他，经常深入一线，开展调研、培训、研究示范、推广应用等工作。“接下来，我会继续和团队的同志们一起坚定不移地贯彻国家创新驱动发展战略，深入落实国家大力发展氢能和生物天然气产业的决策部署，不断提升科技创新能力和产品研发能力，为国家战略性新兴产业的重点方向氢能的快速发展贡献力量，为国家实现碳达峰、碳中和目标贡献自己的力量。”谈及未来的创新之路，张全国信心满满。（本报记者  苏悦）

（编辑：刘珊）