Новости

26 декабря, 2016 15:17

Контуры будущего. Лет через двадцать многое будут творить из... воздуха.

Виктор Чернышев. Фото Андрея Моисеева.
- Это пока, - услышав мои шутки по поводу щедрости организаторов, уточнил Виктор Чернышев, профессор Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) им. М.И.Платова. - Уверяю вас, через десяток лет из этого порошка будут и лекарства делать, и пластик для разных нужд. Ученые этому активно способствуют, недаром в мире только за последний год написано более 1200 научных статей и выдано 3 сотни патентов по 5-гидро-ксиметилфурфуролу.

Так завязался разговор о желтом веществе, что на конференции оказалось явно в фаворе. По крайней мере, о его рассыпчатом величестве в первый день были доклады Виктора Чернышева и Олега Кравченко, профессоров ЮРГПУ (НПИ). Они рассказывали, как смогли провести комплексное исследование по разработке катализаторов для синтеза органических веществ и почему этим обязательно стоит заниматься. Вторая часть выступления (то самое почему) вызвала у слушателей разные чувства. Люди, далекие от biorefinery (конверсия биомассы), слушали сообщение с вниманием. Погруженные же в тематику недоумевали: “Зачем тратить время на просветительство?! Здесь собрались не дилетанты”. 

И правда, большинство присутствующих были в курсе, что четыре пятых объема используемой на планете энергии получают из нефти, газа и угля, 90% углеродсодержащего сырья для промышленности производятся из нефти и природного газа. Но, углубившиеся в свои научные изыскания, все ли участники конференции задумываются, насколько это чревато для человечества? Если рост потребления энергии увеличивается каждый год на 7%, то люди волей-неволей вынуждены добывать из-под земли все больше того, что природа накапливала миллионы лет. И возможно, специально от нас спрятала. Ведь есть же на Земле иной источник энергии - растительная биомасса, возобновляемая в объеме около 170 миллиардов тонн ежегодно. Из нее, кстати, можно получить вдесятеро больше энергии, чем жители нашей планеты сегодня потребляют.

- Другой разговор, что получить ее трудно, - объяснял проректор по научной и инновационной деятельности 
ЮРГПУ (НПИ) Олег Кравченко. - Потому тысячи ученых по всему миру ломают головы, как упростить эти процессы. В Новочеркасске занялись этой тематикой недавно. Но для любых современных исследований необходима хорошая научно-исследовательская база. Именно поэтому шесть лет назад основная часть денег, полученных на развитие инновационной инфраструктуры университета, была вложена в оснащение Центра коллективного пользования “Нанотехнологии” и НИИ “Нанотехнологии и новые материалы”. Новые приборные возможности сплотили в ЦКП творческих людей, концентрировавших усилия на разработке принципиально новых катализаторов, веществ и технологий. Их создавали для совершенно различных, на первый взгляд, целей: получения топливных элементов, дожига выхлопных газов автомобилей, накопления в суперконденсаторах электрической энергии... 
В одних случаях университетские ученые придумывали технологию и для нее ключевой элемент - передовую каталитическую систему, которая могла пригодиться промышленности; в других - к ним приходили производственники с просьбой придумать, как развязать путаный узел заводских процессов. И там, и там исследователи разрабатывали рецептуру специфических катализаторов, а иногда и участвовали в выпуске их опытно-промышленной партии. Занимаясь доведением до производства новых катализаторов, улучшающих селективность процессов, качество и выход необходимого продукта, замедлением “старения” катализатора, ученые работали на импортозамещение, на безопасность и независимость нашей страны. В 2014 году творческий коллектив ЮРГПУ (НПИ) на проект “Новые каталитические системы и процессы селективного синтеза и переработки полифункциональных органических веществ” получил грант Российского научного фонда, позволивший объединить сразу несколько научных направлений и выйти на новый уровень исследований, которые совсем скоро могут дать передовые технологии в разных отраслях промышленности. 
 
- И все-таки, если 300 патентов уже выдано, мы догоняем то, что сделали другие, в этих работах? - уточняю в перерыве у докладчиков.
 
- В каких-то догоняем, в каких-то прокладываем свой путь, - уверенно отвечает Виктор Чернышев. - Скажем, в тонком органическом синтезе гетероциклических соединений и некоторых катализаторов мы самостоятельны. Например, наш профессор Нина Владимировна Смирнова со своими аспирантами и студентами создала совершенно новый, электрохимический метод получения катализаторов. А результаты технологических исследований группы профессора Александра Петровича Савостьянова по синтезу углеводородов даже используются в промышленном производстве. Грант РНФ как раз и позволил нам с нуля заняться темой переработки растительной биомассы в 5-гидроксиметилфурфурол (5-HMF), которая является очень актуальной во всем мире. Эти технологии в ближайшем будущем станут основой энергетики, полимерной промышленности и фармацевтики. 5-HMF - это удивительное “соединение-платформа”, возобновляемое сырье для химической промышленности ближайшего будущего, которое производят из целлюлозы, из травы, отходов подсолнечника, водорослей, древесных опилок. Из него можно получить целый спектр органических веществ, которые обычно производят из нефти. Сегодня только 4% растительного сырья, которым располагает планета, используются, остальное - гниет или бесполезно сжигается. Уже сейчас во многих развитых странах успешно развивается Концепция использования растительной биомассы. Энергию и топлива в основном станут получать из растений: и для обогрева жилищ, и для выработки электричества, и для транспорта. А также - одежду, пластмассу для разных целей, фармпрепараты... И очень многое - из 5-HMF, который с помощью растений будем нарабатывать из воды и воздуха, где диоксида углерода огромное количество. Первую лабораторную установку для этого мы уже сделали, опробовали. Наш грант в этом году заканчивается, и мы намерены подать на продление. Кстати, в нашей группе более 20 человек, и 60% - молодые ученые. У них очень интересные результаты исследований, их надо продолжать. Молодежь хочет расти, заниматься наукой на мировом уровне. Нам, кстати, в этом очень помогает коллектив ИОХ.
 
- А как вы на этот академический институт вышли? ЮРГПУ (НПИ) далеко от Москвы...
 
- Очень важно занимать активную жизненную позицию: участвовать в конференциях, конкурсах и грантах разного уровня, - замечает О.Кравченко. - Тогда такие активные люди всегда найдут друг друга. Так и получилось: познакомился на одной из научных конференций с членом-корреспондентом РАН В.Ананиковым из ИОХ. В результате возникло сотрудничество с лабораторией В.Чернышева из нашего вуза. Наши молодые ученые, аспиранты ездят в столицу, проводят там ряд исследований. Коллеги из ИОХ два-три раза в год приезжают в наш вуз, проводим совместные семинары, обсуждаем перспективы и планы научных исследований. В рамках научных исследований, поддержанных РНФ, мы в дальнейшем намерены заниматься не только фундаментальным поиском, но и встраиванием результатов в планы инновационного развития государства. Об этом на конференции говорили академик М.Алфимов и академик-секретарь Отделения химии и наук о материалах РАН А.Цивадзе. Понимаете, в нашем университете всегда было много химиков-технологов. Поэтому в любой нашей научной группе всегда есть специалисты с навыками построения технологий на реальных производствах. Эта комплексность является уникальной и для лаборатории В.Чернышева. 
 
- Вообще сейчас более всего отслеживают публикации, а вы опытным производством занялись...
 
- У нас как раз лидером по высокорейтинговым публикациям В.Чернышев и является. И наличие таких публикаций просто необходимо, без этого серьезный грант сегодня не получить. Но будем также стремиться довести результаты исследований до конкретных производств, в основе которых будут работы с 5-гидроксиметилфурфуролом, ведь без этого стране не обойтись. Иначе попадем в сложнейшую ситуацию. За последние пару лет производства с участием 5-гидроксиметилфурфурола уже введены в Европе. И в первую очередь они будут делать новые биосовместимые полимеры для упаковки пищевых продуктов. Такие изделия, скорее всего, вы уже держали в руках. - И с этими словами проректор протянул мне бутылочку воды марки “Бонаква”. - Обратите внимание: на этикетке изображен зеленый листок и надпись, что на 30% эта емкость сделана из растительного сырья. Так вот, оставшиеся семьдесят совсем скоро и составит 5-HMF, вернее, вещество, которое из него производят на европейских фабриках. Многие крупные фирмы, выпускающие питьевую воду, продукты питания и средства гигиены, переходят к упаковке из биосовместимых материалов. Это очень широкое понятие, во многом оно подразумевает, что емкости делают из растительного сырья. Ряд компаний, среди которых, например, Coca-Cola, вообще заявили, что к 2020 году намерены полностью перейти на них. Что последует дальше? Примут общеевропейский или международный стандарт, что лишь такие и должны использоваться для лекарств, питья, продуктов. Возможно, не только по экономическим, экологическим, но и по политическим причинам. Технологии из возобновляемого сырья активно субсидируются многими государствами. Не успеем - и станем зависимы, скажем, на 15 миллионов тонн материала по одному пластику для бутылок. А это не только расходы - это еще и рабочие места у нас... 
 
- Вам тогда нужны помощники из других сфер?
 
- Конечно, в перспективе проект должны подхватить, например, программы инновационного развития компаний либо ФЦП или он должен начать реализовываться в рамках Постановления Правительства №218, которое поддерживает выполнение НИОКР вузами для промышленности. Мы уже достаточно конкретно видим применение результатов проекта в Ростовской области, просчитываем возможности использования биосырья для существующих заводов. Тут много проблем: какое из возобновляемых ресурсов наиболее рационально использовать, как его в нашей области получить, затем встроить в существующие производственные цепочки или создать абсолютно новые. В настоящее время приходится внимательно прорабатывать технико-экономические показатели такого проекта, иначе бизнес не заинтересуешь.
- Ну, и научные исследования надо продолжить, чтобы довести технологию до реальной крупнотоннажной промышленности, - говорит Виктор Чернышев. - Это не волшебство, а многостадийная, комплексная технология. Мы - вуз, производство организовывать у себя не будем, но до этой стадии необходимо решить фундаментальные и технологические задачи. А дальше - плотная кооперация, привлечение внебюджетных ресурсов. Например, сейчас первую партию 5-гидроксиметилфурфурола, которую мы на своем опытно-лабораторном участке сделали, мы передали для распространения компании “Акрус”, которая занимается продажей химреактивов. Коллеги из научных и учебных организаций могут получить его бесплатно. Хотим заинтересовать других ученых, ведь работы в этом направлении непочатый край. Медлить нельзя.
 
- Кадры для всей этой промышленности вы собираетесь готовить?
 
- Безусловно, у нас в вузе есть технологический факультет, на котором учатся бакалавры и магистры по направлению “Химические технологии”. В последнее время очень серьезный интерес проявляют химические предприятия. Например, компания “Еврохим” ежегодно направляет к нам на обучение порядка 30 абитуриентов и всем “своим” студентам платит дополнительно корпоративную стипендию, в зависимости от уровня успеваемости от 2,5 до 10 тысяч рублей, обеспечивая тем самым специалистами свои производства в Невинномысске, Белореченске, Котельникове. Плюс в вузе есть аспирантура, диссертационный совет, значит, будут соответствующие кадры для науки, продолжатели нашего дела.
28 марта, 2024
Ученые ИТМО создали более долговечные синие перовскитные светодиоды
Ученые ИТМО нашли новый способ получения синего излучения у перовскитных нанокристаллов. Он позвол...
28 марта, 2024
Ученые научились управлять мощностью электронного пучка в течение его импульса
В Институте сильноточной электроники СО РАН модернизирована уникальная научная электронно-пучковая...