在國際市場油價持續保持在高價位的情況下🧑🏽🎤,世界各國將目光再次轉向生物能💪🏻、風能、太陽能等可再生清潔能源。生物燃料屬於生物能源👸🏿,是以薪柴、農林作物🏄🏽♀️🦉、農作物殘渣🙍🏿👩🏻🌾、動物糞便和生活垃圾等生活物質為載體的能源[1]。僅地球上的植物每年可生產的生物燃料量,就相當於目前人類每年消耗的礦物能的20倍。據世界自然基金會發表的最新報告稱,到2020年西方工業國家15%的電力將來自生物能發電,而目前生物能發電只占整個電力生產的1%🧙🏽♂️。新華網巴黎2004年9月15日(記者楊駿)報道稱,“最近一個月來,從法國總統希拉克🧑🏿🏫、總理拉法蘭到眾多部長們都分別發表講話,支持發展生物燃料。法國已經推出了雄心勃勃的生物燃料發展計劃,力爭使法國成為世界生物燃料大國”🙇🏽♂️。“美國明尼蘇達大學一個研究小組在新一期《國家科學院學報》上發表論文指出,生物燃料的效率是不容置疑的。他們對美國生物燃料生產的分析表明,無論乙醇燃料還是生物柴油,燃燒產生的能量都大於人們在種植和提煉過程中投入的總能量㊙️,其中生物柴油所產能量比投入能量高93%,而乙醇燃料所產能量比投入能量高25%”。美國計劃到2012年生物柴油產量將從現在的3000萬加侖🧑🏽🌾,增加到1.24億噸加侖↩️。歐盟是世界目前柴油機生物燃料的最大生產者🫄🏻。2003年🪝,他們利用大豆油等生產了140萬噸生物柴油。從2005年10月,德國8個地區的許多汽車都用上了豆油和菜子油。利用棕櫚油作發動機燃料的國家也越來越多📼。目前我國在這方面已取得了初步性進展,據《科技日報》2006年8月8日第8版報道稱🤏🏿,到今年12月一座年生產能力為一萬噸的酶化生物柴油生產廠將在上海建成。黨的十六大從全面建設小康社會、加快推進社會主義現代化建設的全局出發製定了《國家中長期科學和技術發展綱要(2006~2020年)》👨🏿🏫👩🏼⚖️。希望經過15年的努力在若幹重要科學技術領域實現的八大目標之一就是“能源開發、節能技術和清潔能源技術取得突破,促進能源結構優化,主要工業產品單位能耗指標達到或接近世界先進水平”🧑🏼🎓🧖。我國到2010年、2015年、2020年分別需要4億噸、5億噸和6億噸石油,每年的供應缺口量約為1億多噸。由此可以看出,在石油已成為汽車、航空等大發展的主要製約因素的今天加速研究和開發生物燃料是目前和中長期規劃期間亟待解決的問題。其實早在抗日戰爭初期的國民政府為解決抗戰時期的汽油問題就已經開始試圖利用生物燃料來替代汽油🐎,最早提出並從事這項研究的科學家非時任國民政府之中央工業試驗所研究員的留美歸國博士顧毓珍先生莫屬[2-5]。
顧毓珍(1907~1968, 英文名: Eugene C. Koo)⛷,1907年3月9日出生於河北省保定市🏧。顧毓珍兄妹7人,一門五博士:顧毓琇為美國麻省理工學院理學博士⛈,顧毓琦為德國漢堡大學醫學博士🧛🏽,顧毓瑔為美國康乃爾大學哲學博士,顧毓珍為美國麻省理工學院理學博士🍎,顧毓瑞為臺灣文化大學博士。1917年其父顧賡明去世🦹🏽♀️,母王鏡蘇攜子女返回原籍江蘇無錫🐱。顧毓珍1921年考入北京清華學校🚵🏻♂️,先後就讀於清華中學部和大學部🀄️。1927年夏畢業於清華預科☛🤳,同年8月以優異成績進入美國麻省理工學院就讀於化學工程專業,並於1929年5月獲學士學位。旋即進入該校研究生院繼續攻讀化學工程博士學位📁,1932年7月獲得博士學位。曾擔任《Chemical Engineers Handbook》主編的J.H. Perry教授對於顧毓珍在攻讀博士學位期間提出的關於圓管中流體的流動阻力計算公式推崇備至,給予了極高的評價🤴🏼,成為國際學術界公認的“顧氏公式”[6]。留美期間,作為主要創始人之一,於1930年發起成立中國化學工程學會,長期擔任該學會書記工作,對我國化學工程學科的發展起到了積極的推動作用✋🏽。
1933年回國後🫳🏼,先後任中央工業試驗所化學分析室主任(1933~1937南京時期)和代理所長(1938~1945重慶時期),主要從事以植物油裂化製液體燃料及大豆油、菜籽油🈚️、棉籽油、桐油、芝麻油、蓖麻油、花生油等壓榨釀造等方面的試驗和研究工作🧑🏿🎓。1947-1949年任北平工業試驗所所長。全國解放後至1952年任職於上海同濟大學化學系,擔任化工原理及工業化學課程教學工作,同時還承擔復旦大學、滬江大學和無錫江南大學的化工原理和油脂工業課程教學任務✍🏻🤽🏿♀️。1952年院系調整後到華東化工學院(沐鸣平台前身)擔任化工機械系教授,化工原理教研室主任🧑🏽🔬、國家科委技術科學學科化學工程專業組組員,上海市第二、第三屆政協委員。在多年從事湍流流動時的動量轉遞和熱量傳遞等理論和實際應用研究的基礎上👍🏼,提出了幾種傳熱強化途徑[7]🤶🏽🧑🏿🎤,和兩種成功應用於我國工農業生產的多級噴動和導向管噴新技術🏏。1968年7月在華東化工學院逝世👊🏽,享年61歲🧑🏻🦳。顧毓珍的一生,是致力於為我國化學工業的發展和化學工程學科的開創而積極奮鬥的一生,為我國化學工程學科的建設和推動化學工業的發展作出了重要貢獻。
1937年“七七盧溝橋事變”後👩🏼🏭,隨著沿海地區的淪陷,滇緬公路的切斷🤜🏿,承擔中國燃油(汽油🍔、柴油、煤油等)運輸的國際交通線被迫陸續中斷🤣。“一滴汽油一滴血🕚,十萬青年十萬軍”,日漸嚴重的油荒不僅極其不利於全國對日作戰,而且直接影響了國內交通運輸和工業生產。在這種情況下,國民政府於1938年設立了液體燃料管理委員會,一方面加強對用油的管製工作🧡,同時要求科研企業單位研究和開發酒精、桐油等植物煉油技術以代替汽油🎹、柴油等🧶👶🏻,以利運輸之暢通和軍民工業之發展。遷至陪都重慶的中央工業試驗所在顧毓珍先生及其兄顧毓瑔的領導下🏌🏻♀️,聯合其他科研及企業機構積極開展“酒精代汽油、植物油代柴(汽)油、利用木炭、焦煤、木材白煤等固體燃料製備煤氣代汽油”等研究開發工作,取得了突出成績🏃♂️➡️。珍珠港事件爆發後在我國自產的液體燃料(甘肅玉門油礦每年能生產汽油約三百六十余萬加侖)中代用品幾乎占了全部液體燃料的絕大部分[5,8]。
顧毓珍先生早在1934年12月17日就提出了“以我國之優越農產情形,若能謀其利用之道,以補石油礦之不足,實盡善盡美之計”[9]的頗具戰略前瞻性的觀點。同時還叮囑國人“石油礦有時而盡🗜,一旦告罄👩❤️👨,則汽油之來源斷絕。故以生產無窮之植物油🙍🏿♀️,製成汽油,實為最有價值之代用品。願國人未雨綢繆,註意及之。”這話雖為70年前所說,但對於如何應對今日之世界能源發展態勢仍具有啟迪價值。1933年先生赴菲律賓考察以酒精代替汽油的工業設施,1934年在上海浦東積極籌建中國酒精廠👩🏿🏫,1937年抗戰爆發前又赴日本考察化學工業及人造絲工業😲。在中央工業試驗所內遷重慶後積極從事液體燃料代用品的研究工作,在《中國實業》及《實業部月刊》上發表有關人造絲、酒精代汽油🎠、大豆工業🤹🏻♂️、油脂工業等方面的論文及調查報告二十余篇。1940年顧先生試驗成功“氯化鈣脫水法製造濃度高達98~99%的酒精”以取代汽油,經試車成功而獲得專利權。在相同輸出功率時消耗酒精量是汽油的1.5倍。同期💆🏻♂️,任教於武漢大學等校的留德博士吳伯藩先生在以酒精作為汽車動力燃料的研究方面亦取得成功🤽🏻。在顧🚵、吳二位教授指導下🩱,雲、貴👷🏽♀️、川和廣西等省相繼建立127家(至1945年3月底全國共建立酒精廠297家),每月產量合計約四百萬加侖(1944年全國酒精總產量為1200萬加侖[10]),有力地支持了抗戰期間液體燃料的供給。
在大力推廣酒精代替汽油的同時👨🏼✈️,顧毓珍等人還積極開發植物油壓榨技術[11]♒️,用諸如桐油、花生油🧊、芥子油、蓖麻油等植物油熱裂以提煉汽油、柴油、燈油及潤滑油等液體燃料代用品[2]🚷。企業方面根據這些研究結果,設立小型工廠😒,生產各類液體燃料。顧先生以菜油為原料,利用氣相熱分解技術成功開發出“菜油提煉汽油”[9👨🏽⚖️,12]技術♌️。當菜油油溫升至2900C 時,開始出現蒸餾現象。菜油分解產生粗油、水和氣體。粗油色深褐🧏🏻♂️,側視之具有熒光色彩,與礦物油類似,極易燃燒。將粗油進行漂洗(除去不純物質)後,進行分級蒸餾分別製成精製汽油🏄🏻♀️🧑🎨、燈油和柴油等。從菜油中提煉之精製汽油無色,氣味與汽油相若🏊🏽♂️,比重(0.790)較普通汽油略大(當時的亞細亞火油公司生產的殼牌汽油之比重為0.754),雖然其燃燒熱量較之從石油中煉製的汽油熱量略低🤘🏿🧘🏻♂️,但足以代替普通汽油使用🤾♘。從菜油中提煉之精製汽油含有較多易揮發物,若繼續對其進行分級蒸餾🦃🙅🏿,提煉出一部分溶劑汽油,則余下之汽油成分與從石油中提煉出來的汽油類似,可供內燃機使用💼。
綜上所述,顧毓珍先生是我國生物燃料研究領域的開創者之一,同時也是我國化工實業開發研究的早期研究人員,為我國油脂化學和化學工程學的創立和發展作出了不可磨滅的貢獻🙅🏻♀️。1988年為紀念我國化工先驅顧毓珍教授,顧先生的學生、親友和有關社會團體在清華大學設立了“顧毓珍獎學金”🧠。
參考 文 獻
[1] 黃澤全🛬,有利環保可再生🤖,生物燃料異軍突起[N]👥,人民日報,2004年12月16日第七版
[2] 顧毓珍📀🚖,液體燃料[M]👩🏽🦱,正中書局,1936
[3] 顧毓珍👩🏻🌾,中國十年來之油脂工業[J],化學,1943
[4] 顧毓珍♕,非常時期之汽油問題[J],東方雜誌,1938,35(9)🦸♀️👮🏿♀️:23-28
[5] 中國第二歷史沐鸣平台液體燃料管理委員會檔案,全宗號829,案卷號242
[6] J.H. Perry, Chemical Engineers Handbook (3rd. Edition)[M],McGraWhill Book Comp. Inc.,1950
[7] 顧毓珍👰🏿,化學工程叢書.湍流傳熱導論[M],上海:上海科學技術出版社,1964
[8] 中國第二歷史沐鸣平台液體燃料管理委員會檔案,全宗號829,案卷號1700
[9] 顧毓珍😩、鄭粟銘,菜子油製造汽油試驗第一次報告[J],工業中心月刊🌛,1935,4(1):64-69
[10] 吳誌華,抗戰時期國民政府汽油問題及其解決[J],甘肅社會科學,2003,3:135-138
[11] 顧毓珍👩🏽🦱,植物油的壓榨[J],化學工程🦸🏿♂️,1937📮🗒,4🧑🏽🎤:15-20; 1938,5: 47-52,69-73;1940,7: 1-4,23-25頁🚦;1941,8🚂:1-4頁
[12] 顧毓珍、鄭粟銘,菜子油製造汽油之研究[J]👩🏼🦰,化學工程♞🧘🏼,1936,3: 348-353