Год науки и технологий/Наука и университеты: Август — месяц климата и экологии

Разработка уфимских ученых: экологически безопасный сорбент для очистки воды. Источник фото: ноц.рф

Сохранение лесов, рек и озер, утилизация и переработка мусора, чистый воздух, рациональное недропользование и мониторинг глобальных климатических изменений, – приоритетные задачи для нашей страны, реализация которых требует проведения научных исследований и практического внедрения инноваций. О передовых разработках российских ученых и ключевых событиях месяца расскажем в этом материале.

Научно-образовательный центр мирового уровня НОЦ «Байкал»

В Год науки и технологий благодаря национальному проекту «Наука и университеты» созданы новые Научно-образовательные центры мирового уровня. Один из них – НОЦ «Байкал» – объединит специалистов Иркутской области и Республики Бурятия: Иркутского национального исследовательского технического университета (ИРНИТУ), Иркутского государственного университета, Иркутского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук, а также органов исполнительной власти и крупнейших предприятий, работающих в этих регионах. В программу НОЦ «Байкал» включены проекты по направлениям глубокой переработки промышленных отходов, комплексной переработки древесины, а также биофарма и медтехнологии. НОЦ «Байкал» ориентирован на применение «зеленых» технологий и экологической безопасности.

разработка нейросети для мониторинга состояния Байкала. Алгоритм будет автоматически анализировать пробы байкальской воды, распознавать и классифицировать содержащиеся в ней микроорганизмы. Фото из архива НИИ биологии ИГУ.

Так, ученые ИРНИТУ разрабатывают технологию по сохранению экосистемы Байкала. Известно, что с 1966 по 2013 годы на берегу озера работал Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат (БЦБК). За эти годы, по официальным данным, в 14 картах-накопителях (своеобразных «бассейнах» для отходов) на промплощадке БЦБК скопилось и хранится более 6,2 млн м3 отходов: шлам-лигнин, зола, древесная кора, промышленные, бытовые отходы, щелокосодержащая жидкость. Иркутский национальный исследовательский технический университет провел опытно-промышленные испытания по вымораживанию коллоидного осадка шлам-лигнина и получению из него ценных продуктов: почвогрунта, удобрений. Ученые предложили эффективную технологию переработки и вторичного использования этих отходов: вымороженный осадок шлам-лигнина может быть использован в технической и биологической рекультивации отработанных карьеров, откосов дорожного полотна, восстановлении лесополос (компост), выращивании сельскохозяйственных культур. По оценкам ученых, ожидаемый экологический эффект от ликвидации накопленных отходов прошлых лет для региона составит 17,7 млрд руб.

А ученые НИИ биологии Иркутского госуниверситета, который также входит в НОЦ «Байкал», совместно со специалистами ведущих IT-компаний работают над созданием нейросети для мониторинга состояния Байкала. Алгоритм будет автоматически анализировать пробы байкальской воды, распознавать и классифицировать содержащиеся в ней микроорганизмы. Такой анализ очень поможет ученым, которым сейчас приходится различать более 400 видов байкальского планктона и систематизировать данные вручную. Отслеживание изменений состояния фито- и зоопланктона – одна из ключевых задач программы мониторинга «Точка №1». Мониторинг этих мельчайших организмов на коротких отрезках времени позволяет увидеть сезонные и погодные колебания, а на основе продолжительного ряда наблюдений становятся ясны закономерности и влияние глобальных экологических процессов на экосистему озера.

Карбоновые полигоны

В Год науки и технологий утверждена программа развития карбоновых полигонов. Это территории с уникальной экосистемой, созданные для реализации мер контроля климатических активных газов с участием университетов, научных организаций и крупных компаний. Карбоновые полигоны позволяют проводить ряд важнейших исследований в сфере экологии и создать задел для отечественной системы мониторинга парниковых газов, основанной на дистанционных методах измерения и обработке полученных данных с помощью искусственного интеллекта.

В первый год реализации проекта карбоновые полигоны будут созданы в Чеченской Республике, Краснодарском крае, Калининградской, Новосибирской, Сахалинской, Свердловской и Тюменской областях. Во многих проектах по развертыванию карбоновых полигонов будут участвовать Научно-образовательные центры мирового уровня, которые созданы благодаря национальному проекту «Наука и университеты».

Так, на базе Уральского федерального университета (УрФУ), который входит в Научно-образовательный центр мирового уровня НОЦ «Передовые производственные технологии и материалы», идут работы по созданию карбонового полигона «Урал-Карбон», который будет представлен таежными лесами. Для усиления исследований уже к ноябрю на площадке появится новое оборудование и модульные здания.

Лесные земли составляют 70% территории Свердловской области, а тайга — один из наиболее значимых резервуаров стока углерода из атмосферы за счет фотосинтеза и его долговременного хранения. Площадка полигона «Урал-Карбон» станет просветительским центром с экскурсиями, летними школами и мастер-классами. К работе полигона планируется привлечь более 400 студентов.

А на полигоне в Краснодарском крае российские ученые Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН при проведении работ на морском участке Черного моря определят возможности морских водорослей по поглощению углерода из атмосферы в процессе фотосинтеза.

Также на базе Казанского федерального университета и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова будут организованы полигоны в Татарстане и Московской области.

Рациональное недропользование

Разработка ученых Пермского государственного национального исследовательского университета, который входит в НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование» поможет в очистке грунтовых вод от нефти. По словам замдиректора по научной работе Естественнонаучного института ПГНИУ Николая Максимовича, значительная часть загрязняющих веществ попадает в подземные воды, а затем вместе с ними — в реки, озера. Ареалы загрязнения подземных вод могут достигать десятки километров, а в реках загрязнение разносится уже на сотни. Этот процесс может длиться долгие годы. К сожалению, его трудно контролировать. На решение этой проблемы и направлена новая технология, которая значительно ускоряет природные процессы естественного разложения нефтепродуктов. В основе технологии — комбинация химической и биологической обработки грунта и подземных вод. Ученые отбирают активные микроорганизмы на участке загрязнения, наращивают из них биомассу, «мешают» ее с кислородом и отправляют обратно под землю через скважину. Испытания показали, что эффективность такой очистки – на уровне 80% и более.

Разработка пермских ученых по очистке грунтовых вод от нефти. Источник фото: ноц.рф

В Уфимском государственном авиационном техническом университете — участнике Евразийского НОЦ мирового уровня — также представили новый экологически безопасный сорбент для очистки воды, загрязненной нефтью и нефтепродуктами. Продукт разработали и запатентовали сотрудники и студенты кафедры безопасности производства и промышленной экологии УГАТУ. По словам разработчиков, у существующих сорбентов, широко использующихся в нефтяной отрасли, есть масса принципиальных недостатков. Это дороговизна, низкая эффективность технологического процесса, сложность производства или высокие энергозатраты. Разработчики из УГАТУ учли эти факторы и запатентовали собственный способ получения нового сорбента. В его основе — свекловичный жом (отходы от переработки сахарной свеклы). Принцип действия стандартный: загрязненный участок воды ограждают бонами и посыпают сорбентом. Через определенное время порошок поглощает нефтепродукт, смесь собирают скребками и утилизируют. Как рассказали создатели сорбента, у разработки УГАТУ есть ряд существенных преимуществ. Это дешевое и максимально доступное сырье: только в Башкортостане работают два сахарных завода, каждый из них ежегодно производит до 400 тысяч тонн жома. Помимо этого, новый сорбент — экологически чистый продукт, не наносящий вреда природе, к тому же существенно дешевле импортных аналогов. И самое главное, подчеркивают в УГАТУ: конечный продукт по своим качествам сопоставим и во многом превосходит имеющиеся на рынке сорбенты на основе вермикулита и мха.

Разработка пермских ученых по очистке грунтовых вод от нефти. Источник фото: ноц.рф

Экологические разработки НОЦ «Кузбасс»

Специалисты Научно-образовательного центра мирового уровня НОЦ «Кузбасс» вместе с индустриальными партнерами создают первую интерактивную 3D-карту золошлаковых отходов (твердых продуктов сгорания углей). Цифровая платформа будет аккумулировать и систематизировать данные о золошлаковых отходах Кемеровской ГРЭС, Беловской ГРЭС и Томь-Усинской ГРЭС. Это необходимая информация для разработки проектов по вторичному использованию золошлаков в различных отраслях: радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, в металлургии и других. В России существует более 300 разработок по использованию золошлаков. Например, из них можно делать утеплитель, кирпич, бетонную смесь, брусчатку, кровельную черепицу, стеновые блоки, основание дорог и т. д. Если проект будет успешным, опыт кузбасских ученых может быть распространен на всю страну — для создания российской карты золошлаковых отходов, уверяют разработчики.

Робот для экспресс-мониторинга почв и растений (НОЦ «Кузбасс»). Источник фото: ноц.рф

Ученые другого участника НОЦ «Кузбасс» — Кузбасской сельхозакадемии (Кузбасская ГСХА) — зарегистрировали уникальную научную установку — робота для экспресс-мониторинга почв и растений. В основе разработки – технологии точечного зондирования Земли. Роботизированная платформа на гусеничном ходу позволяет собирать данные о содержании в почве азота, фосфора, калия и других элементов на заданной глубине без отбора проб. Также она может проводить бесконтактную диагностику почвенного и растительного покрова на наличие сорняков, болезней и вредителей для реализации технологий точного земледелия. Необходимый для проведения анализа комплект приборов и оборудования устанавливается на роботизированную платформу. Установка, управляемая дистанционно, перемещается по заданному участку поля и собирает данные, необходимые для принятия решений о внесении удобрений, средств защиты растений.

Тульский ЭКОБИОтех

В Тульской области благодаря национальному проекту «Наука и университеты» создан научно-образовательный центр мирового уровня «ТулаТЕХ». Одно из направлений работы центра – экологический мониторинг, создание и использование передовых биотехнологий (ЭКОБИОтех). Ученые работают над проектом: «Система экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона». По словам заведующего кафедрой охраны труда и окружающей среды ТулГУ Владимира Панарина, система позволяет определять загрязнение атмосферного воздуха и прогнозировать его последствия.

Еще один вызов, связанный с экологией и актуальный для многих российских регионов, – это рекультивация полигонов твердых бытовых отходов. В рамках направления ЭКОБИОтех в Тульской области используется накопленный опыт специалистов ТулГУ по рекультивации и возвращению земель в сельскохозяйственный оборот. Так, в рамках Года науки и технологий при поддержке правительства Тульской области на кафедре охраны труда и окружающей среды ТулГУ разработана автономная автоматизированная система непрерывного контроля выбросов загрязняющих веществ, которая уже используется на некоторых полигонах твердых бытовых отходов.

Всероссийская акция «Сохраним лес»

21 августа в Нижнем Новгороде стартует Всероссийская акция «Сохраним лес 2021». В рамках акции планируется высадить 70 миллионов деревьев в 85 регионах страны: в этом году организаторы вновь сделают упор на регионах, особо пострадавших от лесных пожаров. Речь идет о Якутии, Карелии и Челябинской области, где в совокупности сгорело уже более 1,5 млн гектар леса. Особое внимание будет уделено арктическому региону: в 2021 Россия председательствует в Арктическом Совете.

Всероссийская акция «Сохраним лес» реализуется в рамках национального проекта «Экология». За 2 года проведения «Сохраним лес» было высажено более 82 млн деревьев, а акция стала по праву считаться одной из крупнейших экологических инициатив в России. Организаторами выступают Министерство природных ресурсов и экологии РФ, Федеральное агентство лесного хозяйства, при поддержке АНО «Национальные приоритеты». Завершатся посадки в рамках всероссийской кампании по восстановлению лесов в ноябре.

Август — месяц климата и экологии

Россия занимает первое место в мире по площади лесов, наша страна обладает одними из крупнейших в мире запасами пресной воды и недрами, богатыми нефтью и природным газом, каменным углем и рудами металлов, редкоземельными элементами и минералами. В августе, который в Год науки и технологий посвящен климату и экологии, по всей стране проходят мероприятия с участием ведущих деятелей науки, которые на разных площадках и в разных форматах обсуждают научные исследования и внедрение прикладных разработок в этой важнейшей сфере.

Так, в Великом Новгороде продолжается проектно-образовательный интенсив по подготовке команд в сфере сквозных технологий «Архипелаг НТИ (2021)». 25–27 августа в Новосибирске состоится Международный форум технологического развития «Технопром-2021». С 25 по 29 августа в Уфе состоится финал IX Национального чемпионата «Молодые профессионалы» (WorldSkills Russia). С 26 по 29 августа в Москве в Парке Горького пройдет Российская Креативная Неделя. С 22 по 28 августа 2021 года на базе Конгрессно-выставочного центра «Патриот» (г. Кубинка, Московская область) пройдет презентация достижений российских ученых в рамках Международного военно-технического форума «Армия–2021». А с 26 по 29 августа на территории экспериментальной кольцевой железной дороги ВНИИЖТ в Щербинке (Москва) состоится Международный железнодорожный салон пространства 1520 «PRO//Движение.Экспо».

Кроме того, в рамках «Технопрома» состоится торжественное мероприятие, посвященное началу строительства Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»). ЦКП «СКИФ» — установка класса «мегасайенс», создание которой — одна из ключевых задач национального проекта «Наука и университеты». Это уникальный по своим характеристикам источник синхротронного излучения поколения «4+». Он позволит проводить исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения в различных областях науки — химии, физики, материаловедения, биологии, геологии и других. ЦКП «СКИФ» будет включать 30 экспериментальных станций, в год исследования на них смогут проводить до 2 000 ученых из России и зарубежных стран.

Подробная информация об этих и других мероприятиях Года доступна на сайте годнауки.рф. АНО «Национальные приоритеты» – оператор проведения Года науки и технологий в Российской Федерации.