利用光能实现化学品的绿色清洁生产，已成为全球化学工业可持续发展的重要方向。在欧盟资助的“PROSPER”项目中，一个由国际博士生组成的科研网络正致力于将光催化技术推向工业规模应用。去年11月，该项目以线上开幕形式正式启动，总部设在德国乌尔姆大学。
化学工业在全球二氧化碳排放总量中约占5%，而在乙烯、苯、氨等基础化学品的生产过程中，温室气体排放尤其显著。乌尔姆大学化学工程研究所的迪尔克·齐根巴尔格教授指出：“实现化学品生产的温室气体中和需要大量能源，其中一种可行路径是利用光能——将可再生能源转化为驱动化学合成的光子。然而，将光催化过程放大至工业规模仍面临巨大挑战。”
光催化技术利用光能驱动化学反应，在温和条件（无需高温高压）下完成高能耗的转化过程。这种方式不仅能直接利用绿色电力替代化石能源，还能开辟新的反应路径。“光化学反应的特点在于，光子可以开启不同于传统热反应的路径，使一些原本需要多步合成的分子，在一步之内完成制备，”齐根巴尔格解释道。此外，光催化反应常可避免使用氧化剂等添加剂，从而减少副产物和废弃物的生成，整体上比传统热化学过程更加环保。
为推进光催化技术的产业化研究，欧盟通过“玛丽·居里行动计划”出资230万欧元，支持这一跨国界、跨学科的博士生培养网络。项目汇聚了十个国际合作伙伴，包括六所知名高校与研究机构，以及四家来自化工与工艺技术领域的企业。在数字化开幕仪式上，学术界、工业界代表及入选的博士生共同启动了这一项目。“我们的合作联盟是欧洲可持续化学工艺研发与放大的‘未来实验室’，”项目协调人齐根巴尔格表示。
PROSPER 项目设定了若干科学目标：将光化学技术从实验室推向工业界，开发标准化测量方法以统一表征光子通量与辐射场，研究光反应器内的传热与传质过程对性能的影响，探索对光催化反应步骤的精确调控方法，并为工业装置长期安全运行制定明确规范。
该项目的突出特点在于强调“产学研结合”：八名博士生及博士后将在研究中贯穿基础科学与工程应用。“能作为一名博士生参与解决真实的工业难题，是非常宝贵的机会，”项目成员希瓦·阿马尼普尔表示。这些青年研究人员将直面放大过程中的挑战——从实验室小型光反应器到工业化生产装置的设计与开发，涉及复杂的化学与工程问题。
齐根巴尔格总结道：“通过 PROSPER 项目，我们希望积累关键知识与经验，确保光反应器在未来能够安全、可靠地大规模应用。所有成果将汇集于一本‘数字手册’，其中包含指南、设计原则与性能标准，以期大幅加速新一代工业规模光反应器的开发进程。”
