中国工程院院士、中南大学冶金与环境学院院长柴立元（前排中）及其团队。 柴立元（中）指导学生做实验。中南大学供图

    学的是冶金，但做的是冶金环境工程；岗位是大学教授，但许多时间是在矿山和车间；已功成名就成为院士，但“目前最操心的是技术推广，是技术与工程应用无缝对接”……中南大学教授柴立元，在过去三十多年的学术人生中写下很多个“但”，唯一的原因是：以国家的重大需求为己任。

    2013年11月，习近平总书记视察了他的实验室；2019年11月，53岁的他，当选为中国工程院院士。

    组建新学科：从一张白纸到全国知名

    1985年，柴立元考入中南大学，当时学校还叫中南矿冶学院，“地（质）采（矿）选（矿）冶（金）”是学校的四大学科。10岁就没了父亲、家境贫寒的柴立元，来自江西偏远乡村的柴立元，以为学冶金就能淘到金的柴立元，懵里懵懂进了冶金系。

    这一读就是12年，从本科到硕士、博士，再到做博士后，柴立元与冶金工程中的“稀贵金属的提取和精炼”，整整杠了12年。

    以为这就是自己学术生涯的主攻方向，没想到，1999年，以优异成绩从日本访学归来的柴立元，受命组建具有冶金特色的环境工程学科。

    环境工程？对读了12年冶金的柴立元来说，这完全是崭新的学科，而冶金环境工程，更是环境科学、环境工程和冶金工程的交叉学科。中南大学冶金工程学科在全国名列前茅，但加上“环境”两字，研究方向、研究团队、实验室建设……人财物全部是一张白纸。从何着手？能否不负厚望？柴立元感觉压力山大。

    但是国家急需。我国是有色金属生产大国，2018年产值已过6万亿元。有色金属冶金生产过程往往伴随着废气、废水及固体废物污染。过去由于产量不大，环境问题还不太突出，改革开放后，我国有色金属工业飞速发展，污染问题日渐凸显。记者查到一组权威数据：2018年有色金属行业产生一般固体废物4.8亿吨，约占全国工业一般固废产生量的14.7%，产生危险固废721万吨，占全国危废产生量10%以上。组建冶金环境工程学科，刻不容缓。

    加上自己才3个人，这个专业怎么建？读了一肚子书的柴立元，这个时候心里特别没底。

    “那两年我没做一点儿科研。”回想起当年的日子，柴立元自己都不知道是怎么过来的。他说，当时满脑子想的就是专业建设，就是建实验室，就是搭平台。也是年轻胆大，2001年，当时还只是冶金环境工程研究所所长的他，在导师、系主任张传福教授的指导和帮助下，居然和同事们攒了个国际学术研讨会——固体废物污染控制及其资源化国际会议，“写信封贴邮票”，居然也请来了来自加拿大、日本、韩国、南非、中国香港及内地的100多位专家学者，收到了上百篇论文，其中92篇正式结集出版。

    从1999年回国，到2004年国家环保部的工程技术中心落户学校，同时拿到这个专业的博士点，再到2011年拿到科技部的国家重金属污染防治工程技术研究中心，获得三个国家科技奖二等奖……如今，学科师资队伍已成为拥有25名教授的40多人的大团队（包括国家重点领域创新团队、教育部长江学者创新团队以及首批全国黄大年式教师团队），学科排名进入全球ESI前1%，整整20年，可以说，柴立元和同事们创下了奇迹。

    治污、治废：“不成功就改行”

    学科建设的目的不仅仅是招学生，更不仅仅是发论文，更重要的是培养人才，是为经济建设和社会发展服务。

    有色冶金环境工程，主要的任务是研究如何治理冶炼过程中的废气、废水及固体废物污染。而这“三废”的治理，都必须到生产一线去。“但当时没名气，拿不到什么项目。”团队成员闵小波教授说。

    那就自己找。

    原长沙铬盐厂倒闭后，有42吨铬渣一直堆放着无法处理。“铬渣中的水溶性六价铬被列为对人体危害最大的8种化学物质之一，是国际公认的3种致癌金属物之一。”柴立元介绍，而且铬渣堆积占用了大量土地，也使土壤和地下水受到了严重污染。如果按传统的“湿法”和“干法”两种办法处理铬渣，需资金2.5亿元，如果要治理已被污染的土地，至少还得10多亿元。当时，全国各地现存的铬渣达600万吨，需要数百亿元的治理费用。因此，铬渣的治理一直困扰和阻碍我国铬化工行业的发展。

    柴立元和团队决定，就拿这个硬骨头开刀！

    传统的铬渣治理，多是将其高温处理，但如此大规模的堆积成山的铬渣，如何加以高温？显然不现实。柴立元和他的同事们一次次往那个铬渣山里跑，无数次观察“山”里的情况。他们惊奇地发现，“毒山”里居然有植物顽强地生长！大家意识到，这个植物的生长土壤里一定有对付铬渣的独特物质。经过8年艰苦的研究，2005年，柴立元和他的“铬渣生物解毒”课题组，终于从铬渣堆埋场附近的淤泥中分离驯化出某菌株，首创了细菌直接解毒铬渣并选择性浸出回收铬的方法，实现了铬渣及堆场土壤的低成本高效治理。

    铬渣的成功治理，让柴立元团队积累了经验，也在业内渐渐有了名气。国有大型企业湖南省水口山有色金属有限公司找上门来了，请他们治理含铍废水。我国最大的铅锌联合冶炼企业株冶集团找上门来了，“这桶废水处理不好，株冶厂就没救了”，企业负责人将柴立元团队请到现场，拎来一桶冶炼烟气洗涤废水，对柴立元说。

    废水，废水，都是废水！柴立元心情沉重。

    此前，处理这些工业废水的方法，多是利用石灰中和沉淀废水中的重金属，但因废水中重金属浓度高、种类杂，石灰很难“抓住”全部重金属离子，处理后的废水不仅难以达到国家最新发布的排放标准，还会产生大量淤泥，且处理后的水基本难以再利用，企业很是头疼。2010年，因生产过程中发生铊泄漏，拥有5000多名员工的韶关某大型企业不得不停产，3万吨废水无法处理！

    “真的都是国家重大需求。”采访时，柴立元一一向记者介绍这些项目。耳闻一件件重金属污染事件的发生，看到一家家企业负责人期盼的眼神，柴立元深感自己作为一名科研人员的责任和使命。

    “传统办法只能‘抓住’一两种重金属离子，有没有一种东西可同时‘抓住’多种呢？”柴立元团队确立了处理废水的思路：既要去除其中多种有害重金属，又要可回收再利用。得益于处理铬渣的经验，团队发现，微生物对重金属有极大的“抓附”作用，且像有多只“手”一样，可同时“抓住”多种有害重金属。

    可是，能处理废水的微生物哪里有呢？不知在阴沟里、淤泥里取样多少回，也不知熬过了多少不眠之夜，更不知失败了多少次，终于，柴立元和大家找到了一个理想的混合菌群。“目标菌种找到了，再大量培养，做成药剂。”闵小波告诉记者，2005年，实验室制剂完成。这个时候正好株冶找上门来，实验室成果要真刀实枪地投入使用了，大家都很兴奋。

    “我记得很清楚，2007年春节假期还没过完，正月初八，柴老师就带领我们进驻株冶。”副教授王庆伟说，他当时还是研究生。

    这一待就是大半年。实验室试验的时候，制剂效果非常好，可当大规模使用时——当时株冶一天要排放14000立方米的废水——菌群们就不“听话”了。到底能不能成功？有人甚至有些动摇。“第一炮一定要打响。”柴立元既要当总指挥拿方案，又要做政委给大家打鸡血。他和师生们用彩条布在厂房边搭起了简陋的“实验室”，团队十几个人轮班守现场，日夜调试。“那气味，熏死个人，眼睛睁不开，鼻涕直流，喉咙难受。”柴立元说自己无法形容那刺鼻的臭味，只记得当时一名年轻的女研究生，本来白净的脸上没几天就长满了疙瘩，柴立元自己也免疫力下降，吃了一年半的药才调理好。

    “背水一战。”当时大家都铆着一股劲儿，“不成功就改行”，他们甚至不给自己留退路。

    终于，他们成功了，这套后来命名为“重金属废水生物制剂法深度处理技术”的方案，让株冶重获生机。如今，这项技术已成功应用于100多家大中型涉重金属企业的近200项工程，实现年处理重金属废水超过1亿立方米，解决了有色冶炼清洁生产过程终端污染治理环节的重大工程难题，成为行业标杆。2011年，这项技术摘得国家技术发明二等奖。

    接下来几年，柴立元团队陆续攻克一个又一个“治废”难题。“生物制剂处理含铍废水新技术”“选—冶联合清洁炼锌技术”“含重金属低浓度二氧化硫烟尘净化回收技术”等10多项先进适用工程化技术相继研发成功，基本形成了有色冶炼行业的重金属污染防治技术体系。“有色冶炼含砷固废治理与清洁利用技术”“冶炼多金属废酸资源化治理关键技术”还分别获得2014年度国家科技进步二等奖和2018年度国家技术发明二等奖。

    发明不断，获奖多多，可柴立元还是高兴不起来。为什么？因为技术推广太难了。治理重金属污染的生物药剂，企业使用起来是以吨为单位，在生产车间使用时还得有相应的装备系统。还没开始治污，还不知效果如何，就要掏一大笔钱，企业一般都有些犹豫。为解决这个问题，柴立元又领着团队发明了一个类似大集装箱的移动式装备系统，可处理20多种废水、废气、废渣，企业有需要，大货车装上这个“集装箱”就能“开战”。曾经有家企业，任柴立元团队如何反复宣讲技术，就是不信。团队将这个大“集装箱”拖到现场，7天之后，效果出来了，企业心服口服，用上了他们的技术。“等于是企业看到了活生生的可研报告。”闵小波说。