□青岛日报/观海新闻记者  李勋祥

　　经常喝咖啡，需要清理咖啡渣，中国科学院海洋研究所（以下简称“海洋所”）张瑞永研究员团队冒出一个想法：能不能以废弃咖啡渣为原料制备防污涂料，变废为宝？

　　带着这一想法，研究团队对废弃咖啡渣进行了创新性开发，日前制备出一种催化剂，能够有效杀灭细菌，进而实现绿色长效防治海洋生物污损。

　　几百次实验发现完美“配方”

　　海洋所古镇口园区14号楼，挂着“海洋关键材料重点实验室”的标志牌。来到楼内张瑞永的办公室，工作人员先将角落上的一台咖啡机启动起来：“我们先喝咖啡，然后把咖啡渣收集起来，一步步展示下咖啡渣是如何‘变身’防污涂料的。”

　　“为什么会关注咖啡渣，是因为我们平时喝咖啡喝得多吗？”喝上咖啡，记者禁不住发问。

　　“确实是这样，为了提神，我们团队每人每天几乎都要喝一杯。”张瑞永毫不避讳，“2023年底，我们在办公室进行头脑风暴时，积攒许久未倒的咖啡渣引起了大家的注意。这时大家就提出来，能不能将咖啡渣废物利用，来解决生物污损问题？针对这一课题，团队成员张仕珺便开始牵头尝试。”

　　喝完咖啡，张仕珺把咖啡机里一小部分咖啡渣收集起来，带着记者来到实验室。他先将咖啡渣倒入研钵中加以研磨，然后称出5克咖啡渣，倒入盛有100ml水的烧杯中，随后将这种混合的溶液放到设备上，加热至80摄氏度。“做了几百次实验，寻找不同变量下的最优解，才发现这样‘配方’获得的提取物最完美。”张仕珺说。

　　半小时后，张仕珺将加热后的溶液过滤，再向过滤后的溶液中加入硝酸铈溶液，在100摄氏度下进行脱硝去水处理，直至变成凝胶状态。最后，他将这种凝状物放到煅烧炉中高温煅烧，直至形成淡黄色粉末，即多孔泡沫结构的二氧化铈（CeO_2）。实验证明，这是一种优秀的防污防腐光催化剂。

　　“废弃咖啡渣溶液在80摄氏度条件下含有帕拉黄嘌呤、可可碱和茶碱等成分，这些产物可用于辅助合成多孔泡沫结构二氧化铈。”团队成员张鑫解释说，多孔泡沫结构的二氧化铈是一种氧化物半导体材料，经过光催化过程，也就是在光照条件下，能够产生活性自由基，去攻击附着在金属上的细菌，从而达到保护金属、防污杀菌的目的。为了制备出这种特殊结构的二氧化铈，团队花费了好几个月时间。

　　张仕珺打开扫描电镜图片进一步解释说，在扫描电镜图像中，多孔泡沫结构的二氧化铈就像一块海绵。这种海绵状结构的二氧化铈可以提升可见光利用效率，高效转化太阳能为化学能，为光催化反应提供强大动力。将这个粉末（多孔泡沫结构的二氧化铈）掺杂到涂料中，涂在船舶等海洋装备上，能起到很好的防腐防污杀菌作用。

　　加快防污防腐涂料开发

　　制备出多孔泡沫结构二氧化铈，完成实验室防污试验后，张瑞永团队加快让这种催化剂“走出”实验室，开展海试。

　　海洋所古镇口园区旁边的深蓝之光栈桥是第一个试验点。实验室里，张瑞永拿出四片铁板，展示试验成果。“你看，这四块铁板，有的涂层散落，有的锈迹斑斑。这一片完好的，就是在防护涂层中加入了我们研制的多孔泡沫结构二氧化铈，经过60天海水实验后，涂层依然完好，铁板没有腐蚀。”张瑞永说。

　　张瑞永告诉记者，目前，他们制备的多孔泡沫结构二氧化铈仍然在海洋所西海岸科考船码头基地进行防污防腐效果试验，未来将不断开展试验，持续验证、提升其防污性能。

　　海洋生物污损会增加航行阻力，增大能耗，引发海滨电厂和核电厂等重要功能设备的管道阻塞和检测设备失灵等。近年来，随着环境保护要求的提高，从源头上开展生物污损规律和生物附着机制研究，并发展绿色、环保的防污技术成为新的需求。

　　绿色环保，正是多孔泡沫结构二氧化铈在防污防腐之外的又一个优势。

　　“传统制备二氧化铈多是化学方法，成本高、有污染。而我们制备的多孔泡沫结构二氧化铈，从原材料到实验过程再到最终产物都是绿色无污染的。”张瑞永团队成员王潇说，这与近年来他们在海洋防腐防污领域的两大关注点完美契合：一方面关注高效全寿命，另一方面关注绿色安全。

　　在张瑞永看来，团队的研究成果，不仅为光催化海洋防污涂料的开发提供了绿色、高效且具有工业化潜力的新方法，并且显著减少了环境污染和生产成本，为绿色防污涂料的研发奠定了坚实基础，展现出重要的科学价值和广阔的应用前景。

　　“下一步，我将带领团队成员继续优化多孔泡沫结构二氧化铈合成过程，加快防污防腐涂料的开发，研制出可用于实际海工设备设施的绿色长效海洋防污涂料，为解决海洋微生物腐蚀和生物污损控制难题作出贡献。”张瑞永表示。