李銥｜探尋地質(zhì)封存的“黑箱”

在應(yīng)對(duì)全球氣候變化的科技版圖中，碳捕獲、利用與封存（CCUS）技術(shù)被視為實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的關(guān)鍵路徑。天津大學(xué)建筑工程學(xué)院副教授李銥，正是在這一領(lǐng)域深耕不輟的科研先鋒。從草原到實(shí)驗(yàn)室，從鄂爾多斯盆地的巖心采樣到天津大學(xué)的大裝置平臺(tái)，這位85后學(xué)者用15年時(shí)間，在二氧化碳（CO2）地質(zhì)封存這一領(lǐng)域持續(xù)貢獻(xiàn)力量。

▲李銥

2006年，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)浪潮席卷中國(guó)時(shí)，18歲的李銥選擇了一條看似傳統(tǒng)的道路——考入中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）水文與水資源工程專業(yè)?！爱?dāng)時(shí)覺得水利工程關(guān)乎國(guó)計(jì)民生，值得畢生探索?！边@份樸素的初心，成為他科研生涯的起點(diǎn)。

在導(dǎo)師于青春教授的引領(lǐng)下，李銥的科研天賦逐漸顯露。每天穿梭于實(shí)驗(yàn)室與辦公室之間的于青春教授，手把手教他解析外文文獻(xiàn)、捕捉學(xué)術(shù)空白?！皩?dǎo)師辦公室就在實(shí)驗(yàn)室樓上，一天4次巡查指導(dǎo)，連巖心夾持器的擺放角度都反復(fù)推敲?！边@種“浸潤(rùn)式”培養(yǎng)，讓李銥在研究生階段便嶄露頭角，參與了中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局牽頭的鄂爾多斯盆地碳捕集與封存（CCS）示范工程。零下20℃的寒冬里，李銥與團(tuán)隊(duì)深入施工現(xiàn)場(chǎng)采集巖心樣本，這些珍貴的實(shí)驗(yàn)材料至今仍在多所科研機(jī)構(gòu)“服役”。

深入調(diào)查研究的難忘經(jīng)歷，為李銥日后的科研工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；放眼全球的視野，則讓他的研究廣度得到拓展。2014年，李銥獲得蒙納士大學(xué)（Monash University）聯(lián)合培養(yǎng)博士生的國(guó)家公派留學(xué)機(jī)會(huì)。國(guó)外實(shí)驗(yàn)室的規(guī)范化流程令他震撼：“從安全培訓(xùn)到實(shí)驗(yàn)服裝，每個(gè)細(xì)節(jié)都體現(xiàn)科研的嚴(yán)謹(jǐn)?！边@段經(jīng)歷不僅開闊了他的國(guó)際視野，更讓他將精細(xì)化管理理念帶回國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室。

2017年8月，在導(dǎo)師于青春教授的悉心指導(dǎo)下，李銥在工作第一年就獲批了國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“巖石礦物成分對(duì)CO2地質(zhì)儲(chǔ)存中殘余水的影響及作用機(jī)制”。經(jīng)過(guò)3年的攻關(guān)，他和團(tuán)隊(duì)利用取自深部?jī)?chǔ)層的天然巖心，開展了巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，揭示了巖石礦物成分對(duì)殘余水飽和度的作用機(jī)制，豐富了殘余水研究領(lǐng)域的成果體系。研究發(fā)現(xiàn)：隨著巖石中石英/長(zhǎng)石兩種礦物含量的增加，巖心孔隙中殘余水飽和度也會(huì)增加。

“導(dǎo)致此結(jié)果的原因主要是由于CO2-水-石英/長(zhǎng)石系統(tǒng)的接觸角均小于50°，巖心整體的潤(rùn)濕性表現(xiàn)為親水而疏CO2。當(dāng)巖心中石英/長(zhǎng)石二者含量較高時(shí)，巖心孔隙中的流體將有較大概率與這兩種礦物接觸，進(jìn)而導(dǎo)致殘余水飽和度增加。但是，如果選用的是鹽水而非去離子水，由于礦物顆粒表面受到污染，會(huì)使得接觸角有較大增幅，進(jìn)而會(huì)降低殘余水飽和度。”李銥介紹，巖心滲透率和殘余水飽和度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而孔隙度與殘余水飽和度沒有明顯相關(guān)關(guān)系，但是孔隙度越大、巖心尺度CO2封存量也會(huì)增加。

這項(xiàng)從“0到1”的原創(chuàng)研究，為封存層選址提供了關(guān)鍵理論依據(jù)，也讓李銥堅(jiān)定了深耕這一方向。2020年加盟天津大學(xué)后，李銥正式成為“深地水土資源探測(cè)與大數(shù)據(jù)分析”研究團(tuán)隊(duì)的一員。面對(duì)新一代90后、00后研究生，他全面關(guān)注每位成員的成長(zhǎng)路徑，鼓勵(lì)他們自主探索?！拔腋⒅丶ぐl(fā)研究生的學(xué)術(shù)自覺性，而非依賴外部程式化指導(dǎo)完成知識(shí)再生產(chǎn)。”在這種理念下，團(tuán)隊(duì)將傳統(tǒng)地質(zhì)勘探與人工智能結(jié)合，開發(fā)出多孔介質(zhì)滲流預(yù)測(cè)模型，精度較傳統(tǒng)方法提升40%。

對(duì)于產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化，李銥也有著清醒的認(rèn)知：“我們現(xiàn)階段仍在解決比較小的問(wèn)題，也就是‘從0到1’的過(guò)程。當(dāng)這些‘1’足夠堅(jiān)實(shí)，自然能邁向‘100’的工程應(yīng)用?！?/p>

以腳步丈量地質(zhì)科學(xué)的廣度和深度，李銥詮釋著何為“把論文寫在祖國(guó)的大地上”，也一步一步完成了從草原學(xué)子到青年領(lǐng)軍學(xué)者的轉(zhuǎn)變。未來(lái)，他將帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷進(jìn)取，向著“碳中和”的星辰大海堅(jiān)定前行。