何鳴元，中國科學院院士、石油化工專家。1940年2月8日生于上海，籍貫江蘇蘇州。1961年在華東紡織工學院應用化學專業畢業后進入石油化工科學研究院，先后擔任基礎研究部主任、副總工程師、總工程師，現任華東師范大學教授。長期從事催化材料與煉油化工催化劑研究，發明了一系列沸石合成與改性的新方法并開發出多種煉油催化劑。申請國內外專利200多項，150多項已授權。獲國家發明獎二等獎、三等獎各一項，中國石化總公司發明獎一等獎、科技進步獎一等獎等若干項。其中，ZRP系列分子篩于1995年被國家科委評為我國十大科技成就之一。在國內外著名刊物發表研究論文200多篇。多次應邀在國際學術會議作大會報告或邀請報告。曾任第15屆國際沸石分子篩大會副主席，第16屆世界石油大會分會主席，國際學術刊物Applied Catalysis A:General編委。2000年由科技部聘任為綠色化學課題的國家重大基礎研究項目首席科學家。2001年獲何梁何利基金“科學與技術進步獎”。2002年起任國際催化理事會理事。2007年被選為國際沸石分子篩協會副主席。1995年當選中國科學院院士。2011年當選中國科學院學部主席團成員，2012年獲中國催化成就獎，同年被法國教育部授予棕櫚葉騎士勛章。2019年獲中國分子篩協會終身成就獎。

記者：何院士您好，首先想請教您的是，作為一名化學領域的科學家，您如何評價化學對于人類社會的影響？ 

何鳴元：這是一個比較大的問題，化學是一門歷史悠久而又富有活力的學科，與人類生存、生產和生活息息相關，每一項新技術的突破都可能改變人類未來。合成化肥的發現，讓人類進入現代農業時代，擺脫靠天吃飯的困境；合成藥物的出現，讓人類擺脫了病毒糾纏，變得更健康、更長壽；從石油中提煉的燃油，驅動著汽車和飛機，給人類裝上飛翔的翅膀……人類的衣、食、住、用、行，無不依賴于化學元素及其所組成的萬千化合物和無數制劑、材料�；瘜W之所以被稱之為“中心科學”，是因為它是眾多學科的源頭和基礎。

現代化學的創立和締造，靠著幾代人的篳路藍縷和前仆后繼。100多年來，我國化學工業走過夾縫中求生存、逆境中謀發展的艱難歲月，造就了范旭東、吳蘊初、侯德榜、侯祥麟、閔恩澤等為代表的化工實業家和科學家，他們為我國化工學科發展、化工技術創新、化工事業騰飛作出了突出貢獻。

記者：您剛剛講的主要是化學對于人類社會發展的正面影響，但它的負面影響也是很大的，這一點，最早在上世紀60年代出版的書籍《寂靜的春天》中已有所描述，這是不是您提倡“綠色化學”的一個起因呢？

何鳴元：據我所知“綠色化學”是美國化學會（ACS）提出的概念，得到了全球的響應。從后來美國環保署對綠色化學的定義上看，綠色化學的基礎是化學，而其應用和實施則更像是化工。的確如你所言，當今社會，一個沒有化學的世界是無法想象的，但是，我們又不得不面對化學化工在促進人類進步的同時，也在客觀上造成環境污染的現實。一些著名的環境事件多數與化學有關，諸如臭氧層空洞、白色污染和酸雨等。作為一個具有豐富想象力和感染力的詞語，“寂靜的春天”不僅揭示了人類不當行為所帶來的環境惡化現象，更喚醒了人們重新審視人與自然之間的關系，使得人與自然和諧共生的發展理念深入人心。所以有人說，20世紀人類最重要的覺醒之一，就是對環境問題的重新審視和思考。

上世紀八九十年代，美國成立了專門從事“綠色化學”工作的政府機構，它就是所謂的美國環保署，由一個名叫保羅·阿納斯塔斯的耶魯大學教授負責該機構運作。阿納斯塔斯認為，綠色化學不僅是一門學科或產業，更是一種新的思維方式，是關于日常生活的產品和生產過程的重新設計。其核心是利用化學原理，從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。阿納斯塔斯被稱為是“綠色化學之父”，2021年榮獲沃爾沃環境獎，它被譽為環境與可持續發展領域的“諾貝爾獎”，是世界上最具影響力的科學環境獎之一�，F在很多人都說這個“綠色化學”概念是阿納斯塔斯提出來的，實際上也不是他提出來的，但他是在負責這方面工作，發表了很多文章，做了很多演講，努力讓綠色化學概念更加深入人心，所以我覺得綠色化學這個概念可以說是從他那時候開始的。他提出了“綠色化學十二條原則”，這是一個被工業界和學術界廣泛使用的框架。同時，他還推動了在30多個國家及地區運營的綠色化學網絡的發展，促成了許多綠色行動，例如創造新的生物塑料。

我們國家綠色化學的開拓者是閔恩澤先生，這是一位老院士，被譽為“中國催化劑之父”，現在已經去世了。1995年，他在中國科學院化學部提議要對綠色化學化工做一個調研，當年中國科學院化學部就正式立項，確定了“綠色化學與技術”的院士咨詢課題，1996年召開了“工業生產中綠色化學與技術”研討會，并出版了《綠色化學與技術研討會學術報告匯編》。這之后，我們又一起努力爭取在科技部設立了一個有關綠色化學的重大基礎研究專項。所以，針對新興化學分支—綠色化學而言，閔先生起了一個倡導者和先行者的作用。

綠色化學是一門研究運用現代科學技術原理和方法來減少或消除化學產品設計、生產和應用中有害物質的使用與產生，使所研究開發的化學產品和過程對環境更加友好的學科。就是說，要使用無毒無害和可再生的綠色原料、綠色溶劑、綠色催化劑和助劑、原料利用率高的合成路線、綠色工藝與技術，來合成對環境友好的產品，完成整個化學化工生產鏈綠色化轉型。當初我們做綠色化學，主要是因為綠色化學的核心是轉化，反應物的原子全部轉化為期望的最終產物，它符合原子經濟原則。溶劑和試劑也需要符合綠色化學，比如室溫離子液體具有性質穩定、不易揮發、溶解效果好等優點，成為公認的綠色溶劑。它作為溶劑有很廣泛的應用前景，離子液體現在已經工業生產了。

記者：您從本世紀初就開始擔任上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室主任了，一直堅持到現在，為什么會花這么大精力致力于綠色化學？

何鳴元：我是從石化部門到大學的，原來在中國石化石油化工科學研究院（簡稱“石科院”）擔任總工程師，后來年紀大了不在一線工作了，2001年到上海建立了一個離子液體化學研究中心，2004年該中心發展為上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室。我在石科院當總工程師期間，也擔任了科技部綠色化學化工973計劃的首席科學家。從那時候開始，綠色化學化工就成為我重點關注的領域。重點實驗室創建條件非常艱苦，面積也非常小，后來改造了舊化學館，并在化學館底樓，購置了催化劑評價裝置、掃描電鏡、核磁共振儀等設備。

綠色可持續化學已被證明在解決世界能源的三元制約困境（可持續發展—能源—環境）中發揮著創造性作用。如果我們用“碳能源”取代“能源”，用“二氧化碳”取代“環境”，那么就產生了一個新的概念—“綠色碳科學”，它將更精準地關注“可持續發展—碳能源—二氧化碳”這個三元制約難題�？沙掷m發展是人類社會面臨的一個巨大挑戰。提高碳資源利用和碳循環的效率，能幫助我們應對這一挑戰。高效轉化和利用化石能源、生物質和二氧化碳，同時盡量減少能耗和二氧化碳排放，都是至關重要的。

近年來，我國政府和科研機構高度重視發展綠色催化，重點建設了一批具有較大影響以及國際影響力的高端專業化智庫，為全行業轉型升級提供全面系統的指導與服務。目前，我國在化學反應、原料、催化劑、溶劑和產品等方面的研究已取得了一些重點突破，有的產品已開始推廣應用。2016年由華東師范大學、北京大學深圳研究生院、中科院大連化物所及蘭州分離科學研究所等科研院所，在國內創建了綠色催化專家智庫，目前共由48位兩院院士，以及多位高層次特聘教授匯集智庫，組成了國內綠色催化領域很強大的科學家團隊。

我們這個團隊圍繞“創新、開放、綠色、協調、共享”的新發展理念，找準了科研與服務的位置，并將智庫的定位、理念、目標、宗旨完全融入了五大發展理念，重點開展綠色催化、清潔能源、新材料、煤化工、環境保護、稀土利用、鹽湖化工等領域的研究。綠色化學是發展的方向，它是走向生態文明新時代，建設美麗中國的新路徑；更是實現中華民族偉大復興中國夢的重要內容。

記者：綠色化學的核心是什么？它將如何影響材料科學？

何鳴元：綠色化學是化學發展的必然趨勢，也是化學發展的更高層次。在我看來，綠色化學的核心在于反應轉化，化學反應就是轉化，轉化過程應該符合原子經濟。所謂原子經濟，就是讓反應原料里的所有原子都進入到反應分子里去，沒有浪費也盡量沒有副產品，那么這個過程溶劑是綠色的，催化劑也是綠色的，按照這樣的定義，整個反應轉化過程對環境就沒有負面影響，就可以最經濟的方式，來實現最高層次的轉化。所以我認為，綠色化學的核心還是在于轉化的反應過程，其核心是利用化學原理，從源頭和過程中減少和消除工業生產對環境的污染。

簡而言之，當前實現化工產業綠色化主要有兩條路線：其一是采用原子經濟性反應，把原料中的每一個原子都變成產品，不產生副產品或廢棄物。但是，在許多化工生產過程中，副產品是不可避免的，而這些副產品可能成為污染源頭。所以，綠色化學實現的第二條路線就是，把一個生產過程的副產品和廢料變成另一個生產過程的原料，從依賴資源的單行道到實現資源初級利用的多鏈條，做到企業內循環，將原料吃干榨凈�？傮w的目標是要做到更綠色，更經濟。

化學和材料科學密不可分，綠色化學的重要內容之一，就是采用綠色原料和技術，生產環境友好的高性能材料。實際上，材料產業的多個環節都可能造成環境污染。因此，材料本身和材料生產過程都需要綠色化。2017年3月，我和蘇寶連、謝在庫兩位教授在北京共同主持了第590次香山科學會議。在這次會議上，等級孔材料被定義為一類具有特殊多孔結構的材料，其多孔結構是由不同尺度上相互連通的孔組成，包括微孔、介孔和大孔。等級孔材料已成為材料研究的熱點領域，近年來引起了業界廣泛關注。以生物質轉化過程為例，它涉及大分子、中間物分子、小分子等，利用等級孔材料能夠加速物質的擴散，并使它們更容易接近催化活性位點，從而幫助促進生物質的轉化。通過在不同尺度上對材料的孔和結構進行等級構建，就可能制備出綠色碳科學所需各種功能的材料。

記者：作為國內最早提出綠色碳科學概念的學者之一，您覺得我國在雙碳背景下該如何構建這種新的運營體系？

何鳴元：碳創造了人類文明，是構成地球上生物的重要元素，碳資源在人類文明發展中起到了不可替代的作用。從資源角度來看，二氧化碳也可以作為資源利用。我們認為，碳中和就是要維持碳的中性平衡。所謂“中性”，就是把碳排放視為負，把二氧化碳的循環利用視為正，兩者之間保持平衡和循環是實現碳中和的關鍵因素。

綠色可持續化學已被證明在解決世界能源的三元制約難題中發揮了創造性的作用。綠色碳科學，即含碳物質能源利用時從碳資源加工、碳能源利用、碳固定、到碳循環全過程所涉及的碳化學鍵演變規律及其基于原子經濟性的優化，就是以平衡、循環為出發點的一種科學理念。

綠色碳科學概念形成很自然，我從離開石科院到建立實驗室一直都是從事綠色化學化工研究。2000年以后，環境問題越來越凸顯。雖然那時候還沒有提出雙碳目標，但是“碳”已成為眾矢之的。但我們需要清楚的是，碳是構成地球上生物的重要元素，適當存在的二氧化碳和溫室效應對地球上的生命是必要的。碳、氫、氧是構成碳能源的三大化學元素，碳能利用和碳平衡的實現則是基于氧化還原的化學原理，由此可見化學的重要性。

綠色碳科學氧化還原包括化石能源通過加工得到燃料和化學品，生物質的轉化利用，化學循環，將化石燃料使用過程中產生的二氧化碳通過還原合成甲醇等物質，以及化學/生態循環，通過光合作用和人工光合作用促進二氧化碳的再循環。要實現二氧化碳循環再利用，不僅要發展氫能源，而且必須依靠碳之外的能量來實現這樣的過程，包括太陽能、風能、電能等，同時也包含了化學、光生物、太陽能生物反應等多種轉化途徑。其中，太陽能十分重要。

記者：像您剛才說到的碳利用轉化，目前有沒有實踐應用呢？

何鳴元：目前已有很多實例。從煉油廠看，我們煉油化工從蒸汽裂解到產生二氧化碳、催化裂化、催化重整、焦化，所有的熱加工熱反應轉化，這個過程不可避免有一部分碳變成二氧化碳。如果看催化裂化裝置，反應再生循環，反應以后的催化劑再生器，再生器底部通入空氣，氧化燃燒把催化劑表面所生的碳燒掉，燒掉以后變成二氧化碳排放，再生器大量往外排二氧化碳，這部分二氧化碳到目前為止還是每天在那里排放，石化企業有責任解決這個問題。我們在最近幾年也已經看到了這方面成功的例子，如正在做中試的二氧化碳加氫，中試的規模已達到10000噸。在工業上真正實現應用的例子是2019年張鎖江院士和他的團隊通過其自主研發的新能源項目—固載離子液體催化二氧化碳制備碳酸二甲酯/乙二醇綠色工藝，實現了工業化應用，二氧化碳轉化率高達99.9%，其工藝目前處于國際領先水平。項目達產后，我和韓布興、費維揚等4位院士牽頭組成的成果鑒定委員會，在對固載離子液體催化二氧化碳制備碳酸二甲酯/乙二醇綠色工藝運行進行考察、質詢與評審后認為，該項目工藝成果是綠色工程與綠色化學應用的成功范例，為二氧化碳資源化利用、現有乙二醇工藝節能及環氧乙烷產業鏈開辟了新路徑，經濟和社會效益顯著，具有廣闊的應用前景。

我國要實現碳中和，首先要明晰碳排放主要來自哪里？我國目前的情況是能源占比45%，工業39%，交通10%，建材5%，其他相對來說較少。目前能源生產和工業生產過程中的碳排放量約占我國碳排放總量的85%，工業碳減排是重中之重，需從產能端、用能端和碳匯端“三端”發力，通過技術變革實現碳中和。

碳中和是一個大系統，包括產能端、用能端和碳匯端。從這個系統可以看到，未來能源系統中化石能源的使用要逐步減少，特別是汽柴油的使用，未來石油主要用來做化學品。新能源發電要和煤炭燃燒發電配合起來，構成多能互補的能源系統。在新能源系統中，最重要的是新能源的儲存，包括儲氫和儲電等技術。在工業用能端，鋼鐵、有色、化工、建材這幾個行業是相互銜接的，各個過程耦合起來，鋼鐵、有色等金屬使用后可回收處理后作為原料再次使用，廢棄塑料等也可再循環利用起來，還需結合CCUS技術，才有可能實現碳中和，所以要“三端”發力。

記者：怎樣理解您最近講的工程熱化學是“實現碳中和目標的重要科學技術基礎”？

何鳴元：我們之所以對綠色化學綠色碳科學感興趣，是因為面臨的許多問題需要解決，我們思想上有困惑。而綠色化學許多需要重新考慮和解決的重要問題，其中就有工程熱化學的問題。作為一個前沿領域，工程熱化學與綠色化學的交叉研究，既可以拓寬工程熱化學的研究范疇，也可以解決綠色化學中的關鍵痛點。

大量的能源化工過程都需要大量的熱，大量的能量，能量和熱量的投入怎樣更合理有效，這就是我們要思考的一個根本問題，大量使用能量的過程需要更經濟有效，能量的使用能在更合理的范圍之內，而且這個能量使用不管是高品位的熱能還是低品位的熱能，都應該得到最有效的利用，這是第一個問題；有很多節能的問題不解決，沒有一個基本的科學認識解決不了。第二問題是，我們覺得大量的碳能源碳物質的使用，因為碳不光是能源也是原料，所有的化合物，所有的材料，化學品，都是碳組成的。我們可以說幾乎所有的物質或材料里面都有碳元素，這些所有的物質生產、使用、消耗，最后都需要解決其使用到終端的問題。終端問題主要包括兩個方面，一方面是化學，化學最終產品是二氧化碳和水，水還好解決，二氧化碳比較難，工業上可以解決一部分二氧化碳再利用，但是真正要解決二氧化碳恢復利用的話，亟需一個經濟可行的辦法，所以終端產品也要把它恢復使用，比如說要從水里面得到氫，從二氧化碳里面得到碳，讓它恢復到起點，要實現這個循環，就要有一個大規模的經濟有效的一個熱化學轉化過程。另一方面，我們大量的物質消耗，使用最后終端產品，廢除了城市固廢等，也包括生物質，它的大規模大處理量的轉化利用，具有工業規模而且經濟有效，沒有工程熱化學這樣一個過程是不可能的。所以我們從這幾個方面來看的話，我們天天講的雙碳和循環經濟，如果沒有工程熱化學這樣一個理念，那么其實現是不可能的。

工程熱化學是實現循環經濟的必由之路，從塑料廢棄物到城市固廢的處理和利用，工程熱化學將不僅顯示其規模性和經濟性，還正在提高其有效性。碳中和目標從化學本質看，就是碳和氫的平衡和循環。碳和氫在能源利用后的終端產物是二氧化碳和水，斷鏈重構為化學品或能源產品，能源產品的利用再生成二氧化碳和水，如此循環往復，以至無窮。其間，工程熱化學必有其獨特的地位。

經典意義的熱化學轉化有三類過程，即焚燒、氣化和熱解。它的重要特點一是規�；�、二是經濟性。其自由基鏈式反應特征使氣液固三相均可參與反應。脫碳是一種已有的熱加工過程，但應該賦以新的意義并實施新的應用，從減排的角度將要求資源加工鏈前端引入脫碳的步驟�；瘜W鍵的斷裂和重構正期待并探索更為有效的途徑。碳能源包括天然氣、石油、生物質和煤，還可以計入二氧化碳，其有效利用在于碳和氫的平衡，其中必然包括一系列的分子斷鍵與重構。無論從大分子裂解生成較小的分子，或者從小分子構成較大的分子，熱化學轉化在很多過程中都可以發揮重要甚至不可替代的作用。

記者：目前我們工程熱化學的推廣應用到了怎樣程度？今后將往哪個方向發展？

何鳴元：我覺得當前可能走得比較快的是生物質，生物質從熱轉化可以分成三個步驟層次，首先焚燒是完全氧化，其次氣化是部分氧化，第三是熱解。工程熱化學最早應用是生物質，生物質從焚燒開始完全變成二氧化碳，人類文明就是從這開始了。第二是氣化，華東理工大學等已經做了大量研究，這包括煤氣化和生物質氣化等，我們把含碳的生物質和一氧化碳進一步合成燃料化學品。生物質同時也有很多人做熱解，煤的熱解做得就不如生物質來得容易，生物質熱解可以快速、中速也可以慢速的，三種不同速度得到不同的產品，產品再進一步轉化利用。這個概念在生物質的利用里面已經起了一定作用，生物質通過熱解出來的產品是生物質油，迄今為止沒有形成市場規模。雖然有很多研究所在做這個研究，也有一些企業在做熱解，熱解油產品還是非常少量。

相比于由光、電誘發的化學反應，熱誘發和熱驅動的化學反應統稱為熱化學反應，大多以高溫過程為標志，廣泛應用于能源、化工、冶金、材料、國防等工業領域。只不過，在不同領域中，熱化學反應有不同的類別：熱分解、熱裂解、氣化、燃燒、熱氧化、熱還原……反應屬性不同，卻具有共性。煤炭、石油、天然氣等碳基能源資源，其高效燃燒和利用的化學本質，在于碳和氫的平衡和循環。從分子角度來說，就是一系列分子斷鍵與重構，無論是大分子裂解生成小分子，還是小分子構建大分子，都涉及熱化學轉化。因此，工程熱化學在實現循環經濟和“雙碳”目標中具有重要的甚至不可替代的作用。

記者：您現在研究和關注的是在哪幾個領域？

何鳴元：化學基本問題就是物質轉化，物質轉化對于碳科學來講就是含碳物質的轉化，所以對于轉化過程發生什么？怎樣才能使轉化過程更有效？到底是經過哪些中間體來實現更有效轉化？這是我目前關注的重點之一。第二個方面，我關注氫的問題，氫從哪里來？可以是從電解水中得到氫，我更關注有沒有可能把水直接拿過來在反應里發揮氫的作用，水作為氫源來進行反應，我們不希望一定要讓水分解，分解成氫運輸還有很多困難，所以水直接作為氫源是我的一個關注點。第三就是氧化還原，怎樣發展新的氧化還原材料，因為碳中和的問題實質上就是氧化還原的問題，對于氧化還原的進一步研究，怎樣從電子的傳遞來更有效的實現氧化還原？尤其對新材料的發展，對納米材料、碳納米管等新材料的發展，對于新材料可以帶來什么新的更好的變化？這幾個問題，我始終非常關注，當然包括工程熱化學中的問題。