讲述山东海洋故事——张瑞永：为海洋装备穿上防污“保护服”

【人物档案】张瑞永，中国科学院海洋研究所研究员，博士生导师，入选首届“海洋强国青年科学家”，任中国海洋湖沼学会海洋腐蚀与污损专业委员会秘书长、中南大学兼职教授，于2020年回国，加入中国科学院海洋研究所侯保荣院士和段继周研究员团队，开展海洋微生物腐蚀与防护研究。依托团队的科研平台，张瑞永结合自身微生物与矿物材料学研究背景，探索海洋（深海）微生物腐蚀防护中的新策略，助力海洋新材料创新发展。目前主持“十四五”国家重点研发计划“工程科学与综合交叉”青年科学家项目——“深海环境设施附着微生物群落及腐蚀机制研究”。
在德国深造期间，张瑞永主要从事微生物冶金研究。回国后，他扎根青岛，开启了海洋微生物腐蚀与防护研究的新历程。“微生物冶金是利用微生物加速腐蚀，把矿石里面的金属提炼出来，微生物腐蚀与防护则是要让腐蚀减速，防止海洋装备和海洋基础设施被侵蚀。”张瑞永说，早年的研究为现在的工作打下了坚实可靠的基础，同时与当前团队的研究方向高度契合，这既是传承，也是科学的创新。
& y/ l+ ?( O/ T" R. k0 M“海洋微生物腐蚀与污损防护是个相对小众的研究领域，它看似不起眼，却意义重大。”张瑞永介绍，海水中含有大量盐类和微生物，能对海洋装备、轮船、码头等造成严重的腐蚀损害。据侯保荣院士主持的中国工程院重大咨询项目“我国腐蚀状况及控制战略研究”研究表明，每年由于全部腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的3％左右，每年我国的海洋产业腐蚀的损失巨大。同时，海洋腐蚀也会严重影响船舶等运行速度，造成更高的耗能和碳排放。随着我国海洋资源开发进程的加速推进，海洋腐蚀与生物污损问题已成为海洋环境与经济发展面临的双重挑战之一。
在中国科学院海洋研究所海洋关键材料全国重点实验室与海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室，海洋腐蚀与防护技术研究有着细致的分工，汇聚了化学防腐、微生物防腐等多个研究团队。记者了解到，不同团队的研究成果最终会整合起来，研发出的不同防腐性质的材料共同发挥作用，形成具有多重效果的防腐涂料。这类涂料用于海洋装备上，将有效延长其使用寿命，降低维护检修成本。
+ r( l% |1 U8 j; D& |最近，张瑞永团队“迷上”了咖啡。冲泡过后的咖啡渣，除了被倒入垃圾桶还能有什么归宿？近期，张瑞永和他的学生们以咖啡渣为原料，成功研制出一种海洋防污新材料，实现了咖啡渣变废为宝。
“我们发现，废弃咖啡渣溶液中含有的有机物质——帕拉黄嘌呤、可可碱和茶碱三种同分异构体，可用于辅助合成具有特殊形貌的二氧化铈。该物质经过光催化过程，能产生活性自由基，去攻击细菌细胞，让细菌无法附着在金属上，从而保护金属。”张瑞永介绍，研究团队接下来对废弃咖啡渣进行了创新性开发，通过深度萃取，获得了咖啡渣中的有效物质，再经过与其他物质反应、脱硝、高温煅烧等一系列操作，最终形成了具有独特多孔泡沫结构的二氧化铈，整个实验过程低成本、低污染，反应物、反应过程、产物都是绿色无污染。“目前，该多孔泡沫状二氧化铈催化剂已完成实验室防污损试验，证实对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有较高的催化杀灭效果，研究团队正继续优化合成过程，并且着手相关防污涂料的开发工作。”张瑞永说。
张瑞永来自河南开封，是什么吸引了他一回国就把家安在了山东？“这里的创新硬件很完善，国家、省、市和研究所各级还给予了研究经费、安家、配偶就业等一系列配套支持，让我能够沉下心来搞研究。”张瑞永说，得益于中国科学院海洋研究所和团队浓厚的创新氛围，研究人员进一步放开手脚。在山东，他有信心把海洋防腐这张“冷板凳”坐热，为海洋强省贡献更多力量。
# r5 L& f: r0 x* N, s“海洋新材料领域拥有广阔空间，应抢抓机遇搭建起更高平台，畅通人才交流机制，锻造领先优势。”张瑞永表示，山东有着发展海洋新材料的良好基础，在这方面持续塑强人才优势、强化平台赋能、提升创新能力，将为山东蓝色经济注入新的发展动能。未来，海洋新材料有望成为山东的一张新名片。
来源：大众新闻客户端（记者 张文婷 设计 孔令怡 统筹 张晓姣）