
▲2024年“学术之星”郑璇(受访者 供图)
“不害怕失败,不给自己设限。”工学院2021级博士研究生郑璇说,这是她五年多科研生涯的最好注解。
时间回到2007年的一天,在湖南岳阳某工业园附近,几名工作人员正借用当地居民家阳台来检测这里的空气质量。彼时,只有10岁的郑璇并不太理解这些奇奇怪怪仪器上的二氧化碳与PM2.5究竟代表着什么,更不会想到多年之后她会在这个领域找到自己专注的方向。
2019年9月,郑璇考研来到华中农业大学,如愿加入了工学院晏水平教授课题组,开始她的科研之旅。
道阻且右,却没有一步白走
郑璇本科专业是建筑环境与能源应用工程,所学的知识与后来的研究并不是一脉相承。刚来到课题组,她就遇到了重重困难。
“起初的课题偏生物方向,作为组里第一个该方向的学生,毫无生物背景,研究方案一直无法定下来,当时甚至自我怀疑是不是自己不适合搞科研。”
转机出现于2020年7月,课题组纪龙老师抛来了关于二氧化碳矿化相关实验的“橄榄枝”。郑璇明白,坚持攻克难题固然重要,但适时调整研究方向也许会是不错的选择。经过反复讨论,郑璇选择了碱性固废矿化二氧化碳这一研究方向。
2020 年9月,中国宣布力争 2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取 2060年前实现碳中和目标。这一宏伟目标的提出,让郑璇对自己的研究更加充满信心。

▲郑璇在实验室(受访者 供图)
“但没有一步路是白走的,前期所学氨基酸性质的相关知识在此课题起了非常大的作用,于实验室所学习的相关知识更是帮助我进一步完善这个课题。确定方向后,我也没有那么焦虑了。” 郑璇回忆道。
科研当然不会始终一帆风顺。在碱性固废矿化二氧化碳实验中,复杂体系下碳酸钙生长过程始终难以捕捉,让她陷入“瓶颈”,实验很不顺利。
“系统研究其他课题的研究脉络,了解别人如何确定研究方向、发现问题、解决问题,这对你成长为一个独立科研人非常重要。”听从纪龙老师的建议,郑璇大量检索简单体系下碳酸钙生长过程,构建晶体生长知识图谱。调研过程中,自然界巧妙的碳酸钙结构深深吸引了她,进一步激发了她的兴趣。

▲郑璇参加学术会议(受访者 供图)
而后,她主动在各大学术平台以及学术会议上,积极与其他学者展开讨论。最终摸索到了放缓整个反应并将其表征出的方法,探明了早期反应机理并实现了废弃物体系中高值碳酸钙的制备。正是这种通过“文献溯源-全球对话-实验校验”立体化的研究路径,一步步完成了她现在的课题。
“保持好奇心,保持行动力,不要害怕失败,有时候失败也是一种收获。” 郑璇开心地说。
道阻且跻,却不曾一刻停留
郑璇的研究生生活,是一场与“碳减排”难题短兵相接的战斗。实验室里,她反复调试仪器、分析数据。走出实验室,她将目光投向更广阔的学术天地,通过参加比赛检验研究成果的成色,凭专利锚定创新的方向。这多线并行的节奏,是她科研成长的轨迹。

▲全国CCUS创新创意大赛颁奖现场(右二为郑璇)(受访者 供图)
2022年,她带领团队在“华清杯”全国CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)创新创意大赛实现突破。这项赛事汇聚了来自全国各地高校、科研院所及企业的精英团队,围绕碳捕集、利用与封存这一领域,致力于解决实际问题且深受业界认可的一项比赛,获奖成果往往能引领行业发展方向。
郑璇团队的项目——“面向煤电联营的多源固废原位二氧化碳矿化联产高值产品一体化系统”,立足煤电联营行业对煤基固废高值化利用和碳减排的双重需求,因“废”制宜,首次提出一个综合解决煤电联营过程中废弃物增值化利用的方案,系统解决了煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、脱硫烟气等主要废弃物,制备了矿井填充材料、分子筛、碳酸钙等产品,对实现从矿井开采到燃煤发电过程中多源煤基固废和燃煤烟气协同处置、减废降碳利用至关重要。
“不仅在技术层面上取得了突破,更在理念上为其他行业应对类似环保与发展挑战提供了新思路。”这个项目的应用价值得到了评委老师的一致看好,全国第一名的成绩便是对郑璇和她团队的“嘉奖”,也让她对自己的研究方向充满了自信。
在之后的研究中,郑璇更加有针对性,她把目标放到了废弃物增值化利用过程中需要解决的科学问题上,突破传统矿化技术中反应速率低、产品价值低的问题,实现了从废弃物中定向制备不同碳酸钙,揭示复杂体系下钙选择性浸出、二氧化碳选择性矿化机制,阐明氨基酸在该过程中的多重作用机制及再生机理,解析浸出液中碳酸钙晶体生长机制等。相关研究成果在Chemical Engineering Journal、Separation and Purification Technology等行业重要期刊上发表,其中一篇被引频次进入Engineering1%之列,被入选ESI高被引文章。
在科研这条充满挑战的道路上,郑璇深知研究成果最终要落地应用才能真正发挥价值。她积极申请了 3 项发明专利,2 项实用新型专利。这些专利技术针对资源回收与碳减排领域的关键问题,通过独特的材料配方与创新的工艺流程,有效提升了资源回收效率,降低了生产过程中的碳排放。她说:“这些经验经历不仅肯定了我的科研成果,更持续激励着我精进技术,为碳减排事业作出贡献。”
她也深刻认识到,自己的科研工作不再局限于实验室的一方天地,而是要与国家的重大战略需求紧密相连。
水泥制造厂与燃煤烟厂是碳排放较高的两个地方,这也是郑璇所在课题组的关注“重点”。“以水泥行业为例,我国每年排放约 10亿吨二氧化碳,如果全面推广二氧化碳矿化,理论上每年可封存约1.05至3.1亿吨二氧化碳,这相当于近亿棵树吸收50 年的碳量。”郑璇自豪地说,这不仅为高碳排放行业的绿色转型提供了关键技术支撑,更对我国实现碳减排目标有着不可忽视的推动作用。
如今,课题组已经可以将粉煤灰、脱硫烟气等多项废弃物转化为如碳酸钙或填充材料等有价值的资源,在完成实验室过程探索之余,课题组已扩大试验规模,初步搭建小试平台,完成小试验证。下一步,他们将努力将这一技术全面应用于实际生产并达到最优化的效果。
道阻且长,却已未来可期
2023年,凭借出色的学术表现和科研潜力,郑璇获得了国家留学基金委联合培养博士研究生奖学金。怀揣着对知识的无尽渴望与对未知领域的探索热情,郑璇远渡重洋,奔赴澳大利亚纽卡斯尔大学,正式开启了为期一年半的联合培养之旅。

▲远渡重洋,郑璇在澳大利亚纽卡斯尔大学开启联合培养之旅(受访者 供图)
多元化的学术环境让她的视野得到了极大的拓展,不仅拓宽了知识面,更让她学会从不同的文化视角与学术思维去审视问题。在澳洲,几位导师既是严谨的学者,也是循循善诱的良师益友,他们鼓励她大胆假设、小心求证,并从多角度提供指导。通过与国际顶尖学者的交流与合作,不仅丰富了她的学术视野,更为她的科研项目注入了新的灵感和方向。
这段海外求学的经历,对郑璇而言,是一次深度的蜕变与成长。这些在异国他乡的日日夜夜,参与的每一场学术讨论、攻克的每一道研究难题,都化作了她学术积累的砖石。
当问到科研最重要的是什么时,她毫不犹豫地说:“是自我驱动力,科研它不仅是单纯的努力或者是天赋,你需要找到愿意让你坚持下去的理由”。正是超强的自我驱动力让她步履不停,不断创新,引领着她以小目标加大方向式的披荆斩棘,在碳捕集的道路上不断开拓。

▲郑璇(左二)与导师晏水平教授(右二)合影(受访者 供图)
“在这段充满挑战与成长的学术之路上,我的老师们扮演着极为关键的角色,晏老师始终强调科研专注力培养,每当我在细枝末节中迷失方向时,总能及时点拨‘能做的东西很多,但要回到问题本源’,学会抓大放小。纪老师则像科研伙伴般尊重我的每个突发奇想,和我一起推敲哪些点子能落地,既保护创造力又培养现实判断力。他们用不同的方式教我:好的研究既要脚踏实地,也要敢想敢闯。”
谈到自己的学生,晏水平老师也毫不吝啬溢美之词。“郑璇同学科研潜力十足,学习能力出众,总能针对学术问题提出自己独特见解。研究时展现出很强的独立性,不仅能出色完成实验任务,还能主动发现问题、提出创新思路。在团队中,她乐于分享自己的思考,积极带动大家一起进步,是课题组同学们的榜样。”

▲自信阳光的郑璇(受访者 供图)
由“摸着石头过河”的摸索,到坚定自己的研究方向;由“实验室小白”,到闪闪发光的大师姐,郑璇凭借自己夜以继日的钻研、永不言弃的坚持,在碳减排这条充满挑战的道路上,硬生生闯出了属于自己的一片广阔天地。
谈及科研之路,郑璇感慨道:“科研的过程无疑是辛苦的,也很难在短期内收获显著的回报,可探索未知的魅力,就像磁石一般,深深吸引着我不断前行。”
(本文作者系 学通社记者 印佩瑶 王琪 记者 徐行 审核人 瞿明丽)