Освоение Арктики ставит множество сложнейших научно-технологических проблем, большинство их которых еще ждет своего решения. Однако наука Академгородка уже сейчас готова предложить ряд готовых технологий, которые будут востребованы за Полярным кругом.
Некоторые технологии для ее освоения директор научно-образовательного центра «Газпромнефть-НГУ», профессор РАН Сергей Головин представил в своем выступлении на очередной дискуссии «Инновационная среда» (серия мероприятий, проводимых Новосибирским областным инновационным фондом при правительстве региона в Академпарке — «КС»), посвященной вопросам Арктики.
Любой проект освоения предусматривает возведение множества инфраструктурных объектов. Возводить их придется в условиях вечной мерзлоты, то есть, встанет задача рыхления мерзлого и уплотнение насыпного грунта. И здесь на помощь строителям может прийти линейка гидравлических молотов, созданная учеными Института гидродинамики имени Лаврентьева (ИГиЛ) СО РАН. Они выигрывают у своих импортных конкурентов как в цене, так и по целому ряду характеристик (в частности, удар через гидравлический буфер значительно увеличивает время работы молота)
«Если мы говорим о гидромолотах с высокой мощностью удара – сто килоджоулей и больше, то это – штучный товар, их сложно найти на рынке, но у нас в Новосибирске их изготовили некоторое время назад и даже опробовали на практике. То есть, мы говорим о технологии, имеющей успешный опыт внедрения», — подчеркнул Сергей Головин.
На базе одного из гидромолотов был создан специальный агрегат для глубокого трамбования грунта, что позволяет сильно сэкономить на забивании глубоких свай. Сначала в почве выдалбливается конический котлован, он засыпается грунтом, утрамбовывается заново и так несколько раз. В результате, в грунте создается уплотненное тело глубиной до пяти метров. Молот перемещается за его пределы и все операции с грунтом повторяются. Как показала практика (в Новосибирске возведено более десятка многоэтажных зданий с применением этого агрегата), подготовка площадки 70х28 м для 17-этажного дома заняла 35 рабочих смен. А суммарные затраты нулевого цикла строительства снижаются в полтора-два раза. Для Арктики, где распространено строительство на насыпных грунтах, эта технология может оказаться очень интересной.
Другая важная задача: поддержание комфортной температуры внутри зданий и сооружений, отопительный сезон в Заполярье занимает большую часть года. И для ее решения у ученых Академгородка тоже есть готовые к применению ноу-хау. Например, каталитические реакторы сжигания углеводородных газов, разработанные учеными Института катализа имени Борескова (ИК) СО РАН.
Природный газ на Севере сжигают достаточно давно. Но делать это с помощью обычных факелов – не эффективно, КПД получается низким, а уровень выбросов вредных вещество в атмосферу, напротив, слишком высоким по современным экологическим стандартам. Гораздо выгоднее получается использовать каталитическое беспламенное горение: окисление газа, разложение его на СО2 и воду, с выделением тепловой энергии, но без пламени. Главной проблемой было то, что металлические емкости, в которые помещался газ, в ходе этого процесса тоже окислялись и разрушались. Ученые нашли решение, покрыв металл защитной пористой керамикой, которая пропитывается нужными катализаторами, но защищает от разрушения металлическую поверхность. В итоге, получились печки, в которых можно без пламени и безопасно сжигать природный газ, получая на выходе тепло, воду и углекислый газ. Компактные печки, основанные на этой технологии, уже изготавливают и устанавливают в водонагревательные котлы, шашлычницы.
«Но технологию довольно легко масштабировать и использовать для отопления достаточно больших объектов. Или применять небольшие печки для разогрева техники в зимний период, ведь это намного безопаснее, чем отогревать двигатели с помощью открытого огня», — подчеркнул Сергей Головин.
Еще одна технология направлена на улучшение экологической ситуации и она, единственная из представленных, существует пока лишь в виде проектной документации. Речь идет об очистке водоемов от продуктов нефте- и газодобычи или дизельного топлива с помощью фотокаталитических технологий. Предлагается размещать на поверхности водоема пластины, покрытые диоксидом титана (сам по себе он безопасен и даже используется в производстве косметических кремов). Задача пластин адсорбировать (накапливать) на своей поверхности загрязнители, а дальше катализатор, активированный солнечным светом, запускает процесс их разложения на безопасные составляющие – ту же воду и углекислый газ.
Отдельной темой встречи стало использование цифровых технологий в строительстве скважин и разработке месторождений. Об этом в ходе «Инновационной среды» рассказал технический директор Новосибирского Научно-технического Центра (ННТЦ) Дмитрий Тайлаков.
ННТЦ на протяжении десятилетия разрабатывает различные решения для автоматизации бизнес-проектов в нефтегазовой отрасли, имеет успешный опыт сотрудничества с корпорациями «Газпром», «Роснефть», «Новатек» и другими крупными предприятиями. На сегодня компания представляет на рынке два программных продукта: интерпритационную платформу для обработки большого объема данных Darcy и цифровой двойник месторождения IFA, позволяющий создавать модели инфраструктуры для его освоения.
В будущем это направление ИТ-технологий будет только развиваться, благодаря как экономическим, так и политическим факторам, уверен Дмитрий Тайлаков. «Тяжелые климатические условия, сложная логистика, высокая стоимость строительства инфраструктуры сами по себе делают актуальной автоматизацию производственных процессов, чтобы добыча была рентабельной. Но не надо забывать, что освоение Арктики стало вопросом международной политики. И от России будут требовать соблюдения строгих экологических норм при добыче полезных ископаемых. Обеспечить это можно лишь с помощью дальнейшей цифровизации и автоматизации этих процессов», — отметил он.
Все участники встречи сошлись во мнении, что сегодня новосибирские ученые и разработчики имеют достаточно большой набор инновационных продуктов, который будет востребован в арктических условиях. И теперь им надо развивать кооперацию, в том числе для продвижения этих продуктов и технологий к потенциальным заказчикам.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии