Включение фотовольтаики в систему тепличного хозяйства – одно из важнейших направлений развития технологий закрытого грунта, в наибольшей степени отвечающее современным технологическим тенденциям. Солнечные панели здесь как будто сами напрашиваются на то, чтобы заполнить поверхность тепличных ограждений, которые в больших хозяйствах измеряются десятками гектаров. Таким путем можно было бы намного продуктивнее использовать огромные открытые солнцу площади, получая на выходе не только сельхозпродукцию, но и электроэнергию.

Мы уже писали о различных технических решениях на этот счет. Идеальный вариант – совершенно прозрачные фотоэлементы, наклеиваемые прямо на стекло или поликарбонат. Работа в этом направлении ведется, хотя на сегодняшний день пока еще нет достаточно эффективных решений. Несколько лет назад предпринимались попытки работать с обычными солнечными панелями первого и второго поколения. Свет они не пропускают совершенно, поэтому данный вариант был компромиссным. Такие панели старались разместить так, чтобы какая-то часть солнечного света все же проникала внутрь. Однако опыт оказался не очень удачным. Затенение внутри теплиц было значительным, из-за чего падала урожайность и увеличивалась продолжительность вегетационного периода. К тому же такие панели достаточно тяжелы, в силу чего они жестко крепятся к каркасу и не позволяют менять их угол наклона и расположение в зависимости от изменений наклона и направления солнечных лучей.

Выход бы найден не так давно благодаря органической полупрозрачной фотоэлектрической пленке, пропускающей часть солнечного света. Информация об успешных опытах появилась пару лет назад. Такая фотоэлектрическая панель имеет небольшой вес, что позволяет легко ее снимать и перемещать в зависимости от сезона и погодных условий. Благодаря этим достоинствам она может использоваться для регулирования яркости и распределения тепла, подстраиваясь под конкретную культуру. Разработчики предлагают на этот счет сразу несколько конкретных режимов работы. Не будем забывать, что в обычных теплицах используются различные системы затенения, поскольку прямые солнечные лучи в разгар дня могут оказывать угнетающее воздействие на растения. Как раз с этой целью здесь начинают использоваться полупрозрачные фотоэлектрические панели, содействующие оптимизации светового потока. Таким путем возникает своего рода синергетический эффект. Решая одну задачу, вы получаете дополнительный «бонус» в виде электрической энергии. Чаще всего электроэнергия используется для покрытия собственных нужд, хотя, в принципе, крупные тепличные комплексы в состоянии включаться в общую энергосистему, реализуя часть сгенерированной электроэнергии.

Судя по публикациям в западной прессе, тепличная фотовольтаика наибольшее распространение получает в наши дни во Франции. Так, примерно полгода назад французский стартап SAS Solar Cloth System разработал для этих целей специальные фотоэлектрические шторы, которые, по убеждению разработчиков, могут стать основополагающим элементом в развитии глобального тепличного хозяйства. Разработчики уверяют, что их система позволяет весьма эффективно оптимизировать урожайность и качество растениеводческой продукции при одновременном производстве «чистой» электроэнергии. Предложенная ими гибкая солнечная панель производится совершенно безвредным для экологии способом. И в перспективе может найти себе очень широкое применение не только в агровольтаике, но и в жилищном секторе.

Еще один впечатляющий пример – тепличная плантация малины в Арнаке, состоящая из длинных полупрозрачных теплиц, покрывающих несколько квадратных километров сельскохозяйственных земель. Данные гигантский комплекс наглядно демонстрирует работу фотоэлектрических панелей по принципу «два в одном»: они избавляют работников теплицы от необходимости адаптировать растения к солнечному излучению (а малина в этом плане – весьма требовательная культура), при этом они вырабатывают «чистое» электричество. Качество урожая заметно улучшается, а помимо малины теплица вырабатывает 250 КВт электрических мощностей. К настоящему времени на территории Франции уже реализовано шесть таких проектов, еще пять находятся на этапе реализации и четыре – в стадии разработки. При этом пятнадцать таких теплиц совокупно могут выдать 40 МВт электроэнергии.

Совсем недавно мы получили информацию об еще одном успешном проекте такого рода. Так, ровно четыре года назад на юге Франции, в регионе Буш-дю-Рон,  была введена в эксплуатацию фотоэлектрическая теплица площадью 3,3 га, оснащенная солнечными панелями совокупной мощностью 2,1 МВт. Разработчик, специализирующийся на технологиях в области ВИЭ, применил здесь собственную технологию Tenairlux. Спустя четыре года после ввода объекта в эксплуатацию проект был признан весьма успешным. С каждого гектара здесь получают четыре тонны зеленой спаржи, плюс к этому вырабатывается электроэнергия, чьи объемы соответствую потреблению 700 домохозяйств. К 2022 году урожайность собираются повысить до девяти тонн с гектара.

Здесь важно опять же отметить благотворное влияние солнечных панелей на микроклимат теплицы. Панели содействуют рассеиванию света и более равномерному распределению температур внутри тепличного пространства. В свою очередь, наличие собственной электроэнергии позволяет успешно механизировать все рабочие процессы (например, обеспечивать точный климат-контроль с помощью открытия и закрытия крыши). Разработчик заявляет, что ему удается производить продукцию исключительного качества. Вдохновившись этим успехом, он намерен в течение ближайших трех лет построить еще тридцать таких теплиц.

Как видим, агровольтаика открывает новую страницу в истории развития теплиц. Однако не появится ли здесь какого-либо ответвления, связанного, опять же, с бурным развитием «зеленых» и энергосберегающих технологий? Недавно от сотрудников Института теплофизики СО РАН я узнал о новом веянии, которое, возможно, будет во многом связано с нашими сибирскими условиями. По мнению моих собеседников, в сибирских (да и шире – в российских) условиях отопление теплиц обходится дороже, чем подсветка. Прозрачные конструкции, как мы знаем, пропускают инфракрасные лучи, а потому всё накопленное тепло беспрепятственно вытекает наружу. Отсюда делается вывод о том, что теплица в наших условиях должна представлять собой полностью закрытое и идеально теплоизолированное помещение – без всяких прозрачных стенок и крыш. В этом случае ставку нужно сделать на искусственное освещение с помощью новейших светодиодных ламп. Теоретически, источником электроэнергии здесь также могут стать солнечные панели, покрывающие снаружи всю площадь тепличного ограждения.

Подобная модель пока что обговаривается в теории. Сторонники этой идеи надеются на дальнейшее снижение стоимости как светодиодных ламп, так и фотоэлектрических систем. Действительно, 11 лет назад строительство новой солнечной электростанции было на 223% дороже, чем в наши дни! Если данная прогрессия сохранится, то через десять лет весь солнечный свет выгоднее будет сразу преобразовывать в электричество для питания светодиодов, а саму теплицу уместнее будет разместить где-нибудь под землей, где имеется постоянная температура. В настоящее время есть, конечно, примеры выращивание овощей в полностью закрытых помещениях, хотя пока затраты здесь весьма и весьма высоки. Тем не менее, если технический прогресс не подведет, то указанный «бункерный» вариант вполне может стать нашим «особым сибирским» путем в области агровольтаики.

Николай Нестеров

В 2021 году, по словам министра науки и высшего образования Валерия Фалькова, планируют закрепить правовой статус молодых ученых и обеспечить их социальные гарантии. Насколько это необходимо? В каком положении находятся молодые ученые сейчас? Алеся Михеева, молодой биотехнолог в лаборатории клеточных основ развития злокачественных заболеваний в Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта, рассказала «Учительской газете» о том, как она пришла в науку, с какими проблемами сегодня сталкиваются молодые ученые и почему научный сотрудник лаборатории нередко – женская профессия. 

Я захотела стать ученым еще в детстве. И все же мой путь в науку, как и у многих других, – стечение случайных обстоятельств.

Лет в 6-7 я представляла себя изобретателем: играла с железками и трубочками, которые дедушка приносил домой с завода, и думала: как было бы здорово создавать что-то новое и полезное. Я росла, менялись увлечения и мечты о будущей профессии. Мысли о науке отошли на второй план.

В 9 классе я загорелась идеей жить и работать в сельской местности. Нужно было определяться с профессией и вузом. Из университетов аграрной направленности мне понравилась Тимирязевская академия. Стала ездить на дни открытых дверей. Помню, с каким энтузиазмом сотрудники показывали лаборатории, рассказывали о разных направлениях и всячески старались увлечь нас наукой. Больше всего мне захотелось поступить на кафедру биотехнологии. Я готовилась к ЕГЭ и усердно училась, мечтая изобрести лекарство от рака.

Летом 2015 года я поступила на факультет агрономии на кафедру селекции и генетики – на кафедру биотехнологии не хватило баллов. Я хотела перевестись на нее во время учебы, но не получилось. Тогда это меня расстраивало, но сейчас я понимаю, что прошла этот путь неслучайно – на агрономии у нас была дружная группа, прекрасные преподаватели и хорошая академическая база. Я мечтала о том, что после окончания вуза буду жить в селе, гонять на комбайне, управлять большим предприятием и кормить людей, а в свободное время заниматься наукой.

Исследовательский драйв

Практика началась почти сразу. На первом курсе мы с несколькими одногруппниками пошли в лабораторию при Тимирязевской академии, где изучали выведение растительных культур invitro – в пробирке. Я не до конца понимала, для чего это нужно. А спросить стеснялась. В первый же день я уронила горящий скальпель в стакан со спиртом и подожгла ламинар – стерильный бокс, в котором мы проводим исследования. Словом, началось все довольно забавно.

В середине второго курса я пришла в лабораторию ФИЦ Биотехнологии РАН, которая специализировалась на изучении винограда, и осталась там на два с половиной года. Сам виноград меня мало интересовал – мне нравилось быть нужной. В лаборатории проводила целый день, занималась своей дипломной работой о разнообразии сортов гортензий, помогала исследовать виноград и даже поливала цветы в теплице. Летом 2018 года мы с научными руководителями поехали в Анапу – собирать виноградные листья для исследований. Мало спали и ели, но впечатления остались хорошие. Занимаясь наукой, я чувствовала исследовательский драйв – участвовала в научных конференциях и писала статьи, засиживаясь в лаборатории допоздна.

Под конец четвертого курса поняла, что не хочу заниматься виноградом и гортензией. Меня постоянно спрашивали, какую пользу приносят такие исследования и насколько они актуальны. Я даже себе с трудом отвечала на эти вопросы.

Чтобы начать изучение новой темы, мне нужно было пойти в магистратуру в другой вуз. Поэтому после окончания Тимирязевки я стала штудировать учебники по биохимии и поступила в МФТИ на кафедру биотехнологии. Свою роль сыграло и большое количество научных работ, написанных мной за время обучения в бакалавриате.

Теперь место практики выбиралось осознанно. Подходящей для меня стала лаборатория клеточных основ развития злокачественных заболеваний в Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта. Сейчас занимаюсь тем, что действительно нужно людям – изучаю действие ингибиторов на раковых клетках человека, подбирая концентрацию, которая замедляет процесс их деления. Но, по правде сказать, наши исследования принесут свои плоды только лет через 20 – ведь препараты должны пройти клинические исследования.

Ни разу не слышала, чтобы мои руководители ушли в отпуск

Тем, кто решил пойти в науку, приходится изучать не только профильные дисциплины, но и, казалось бы, предметы из совсем другой области. Например, без знания английского сложно читать зарубежные статьи даже с google-переводчиком и невозможно понять, что говорят на иностранных конференциях. А для обработки данных нужно владеть статистическим анализом и уметь программировать.

Работу молодого ученого сложно назвать свободной. У меня пока нет своего исследования, я выполняю часть общей работы: не всегда понятно, что нужно делать, это тормозит процесс. Да и тем, кто занимается собственной темой, нужно находиться в рамках, соблюдать все требования.

Когда я только пришла в лабораторию, нам, новеньким, сразу сказали, что рабочие места ограничены. Сотрудники борются за то, чтобы работать больше. Я пока магистрант, мне не платят, хотя в предыдущей лаборатории зарплата была. Чтобы получить стипендию для молодых ученых, необходимо публиковать много статей. Для этого нужно постоянно трудиться. По плану бухгалтерии научным сотрудникам положен отпуск, но многие продолжают работать, иначе не успеют доделать исследования. Я ни разу не слышала, чтобы мои руководители уходили в отпуск. Даже 3 января они на работе.

Чтобы у тебя что-то получалось, нужно много всего делать в лаборатории, не отвлекаясь ни на что другое. При этом в науке много денег не заработаешь. Парни становятся биоинформатиками в офисах. А девочки остаются в лаборатории – кому родители помогают, кому – муж. В этом их преимущество, поэтому лаборатории в основном женские получаются.

Насколько я понимаю, девушки у нас получают меньше, чем парни. Возможно, это совпадение, и на самом деле перед каждым конкретным человеком стоят разные обязанности. Мне только предстоит это выяснить. Если это действительно связано только с полом, то я не согласна: каждый должен получать столько, сколько заработал. В науке смелые девчонки, они не побоятся что-то сказать, но, как мне кажется, в бухгалтерии все строго: невозможно просто взять и попросить повышения. За равенство у нас никто не борется, только за количество работы: все хотят на полную ставку, а не на четверть или половину.

Не замечаю, как течет время

Ученые – достаточно творческие люди. Многие в лабораториях работают с 12 часов, кто-то приходит вообще в 4 часа дня и работает ночами.

Мне нравится свободный график. Нравится приходить и работать без перерыва даже на еду. У нас в лаборатории нельзя есть, все должно быть стерильно. Иногда бывает сложновато, но меня настолько захватывает, что я не замечаю, как течет время. Могу прийти во сколько хочу, не сижу на одном месте, много двигаюсь.

Мне нравится быть частью коллектива, смотреть на своих коллег, на пробирки с цветными веществами, которые так выделяются на фоне серых стен лаборатории. Все ученые, которых я встречала – будь им хоть 20, хоть 40 лет, в душе – дети.  

Тем студентам, которые только решили стать учеными, я бы посоветовала как можно чаще посещать конференции, учить английский язык, стараться ездить за границу. Чтобы поступить в вуз, который выбрал, нужно через мотивационное письмо убедить комиссию в том, что наука – твоя жизнь, что ты надежный и перспективный. Никогда нельзя переставать учиться.

Я планирую поступать в аспирантуру и понимаю, что это только начало моей исследовательской жизни. В будущем хотелось бы остаться в науке, совмещая работу в лаборатории с преподаванием в Тимирязевской академии. Хочу мотивировать студентов и переубеждать тех, кто сомневается в том, что наука стоит вложенных в нее сил.

Дарья Елина

С 1716 по 1722 г. западная часть правобережья верхней Оби входила в ведомство Бердского острога. В 1722 г. эта территория была выделена в самостоятельную Малышевскую слободу, в которую вошли все населенные пункты, расположенные в излучине обского правобережья от Нижней Каменки до р. Ини. Центром нового ведомства стала деревня Малышево. Шли века, населенные пункты меняли границы и названия, менялось очертание обского правобережья в районе расположения слободы. В результате, как и остроги, о которых мы рассказывали ранее, Малышевская слобода исчезла с карт и сегодня ее поиском занимаются археологи. О том, как проходят поиски и чем эта слобода интересна с точки зрения истории русской колонизации Сибири рассказал ведущий научный сотрудник Института археологии и этнографии СО РАН, д.и.н. Андрей Бородовский.

– Андрей Павлович, откуда такой интерес к Малышевской слободе? Это какая-то необычная деревня?

– Начну немного издалека. В работах, посвященных освоению Сибири, сложились две модели протекания этого процесса. Согласно первой версии, все осваивало государство: создавались форпосты (остроги и так далее), там базировались гарнизоны, органы управления, а потом уже сюда направляли потоки крестьян-переселенцев. А по другой версии, все осваивал народ, люди шли на новые земли, селились, начинали их возделывать и по их следам уже приходила на эту территорию и власть. Я же сторонник гибридной версии, потому что считаю такое разделение народа и государства некорректным. История Малышевской слободы, как раз, доказывает мою точку зрения. Вот что о ней пишет первый профессиональный российский историк Г.Ф. Миллер: «основана в 1722 г. по просьбам живших в этой местности крестьян из-за большой отдаленности от Бердского острога, к которому они до этого относились. Им был дозволен собственный приказчик, который живет в слободе». То есть, да, началось с того, что крестьяне ушли южнее оборонительных рубежей, и они же попросили власть учредить им отдельную слободу – это административная единица, сопоставимая с острогом.

Кстати, и Бердский острог возник в результате народной стройки, а не государевым указом. То есть мы видим не бегство людей «подальше от власти», и не стремление власть взять под контроль и «не пущать», а нормальное сотрудничество государства и населения, без которого не смогли бы освоить такие огромные пространства в столь сжатые сроки.

– Известно, что представляла собой слобода?

– Наиболее подробное описание слободы принадлежит опять же Миллеру: Она расположена в 60 верстах ниже устья реки Чумыш на северо-восточном берегу Оби и получила название от деревни, которая стояла на этом месте и была основана крестьянином Малышевым. Она состоит из обводной деревянной стены из бревен и кольев, которая проведена к берегу реки в виде полумесяца. На стене построены 3 боевые башни, вокруг ров, а также поставлены рогатки и надолбы. Сначала такая же стена была протянута и со стороны реки, которая, однако, прекратила существование из-за течения, постепенно подрывающего берег. Жители сами были строителями крепостных сооружений; они также сами содержат гарнизон. Его артиллерия состоит лишь из одной трехфунтовой железной пушки. Внутри укрепления находятся дом приказчика, судная изба, магазины и несколько частных домов. А остальная часть частных жилищ находится снаружи без какого-либо защитного сооружения».

– Типичный поселок «фронтира», только сибирского, а не американского, поэтому вместо ковбоев – крестьяне.

– Кстати, и тут мы видим, на примере Малышевской слободы, что верна именно гибридная модель освоения. Она сыграла большую роль в развитии сибирской промышленности, в частности – в строительстве Сузунского монетного двора, а промышленность тогда была только государственной, частных заводов в восемнадцатом веке в Сибири не было. Поэтому история слободы – интересный сюжет, который позволяет взглянуть на процесс освоения Сибири совершенно под другим углом зрения.

– Как и в случае с острогами, первоначальный центр слободы со временем исчез и с карт, и с реальной местности. Ученым удалось локализовать его местонахождение, провести там какие-то раскопки?

– Начну с того, что месторасположение Малышевской слободы с момента ее возникновения не менялось, это подтверждается имеющимися письменными документами и картографическим материалом. В 2015 году, в результате археологического обследования территории вблизи с. Малышево Сузунского р-на Новосибирской области С.В. Колонцовым было обнаружено то, что он определил как «остатки оборонительных сооружений». Однако характер расположения объекта и особенности его планиграфии, а также результаты его шурфовки вызывают сомнения в том, что этот объект археологического наследия является Малышевской слободой. Выявленный объект находится не только за пределами современного села Малышево, но и далеко от интенсивно разрушающегося берега Оби. А именно это, судя по письменным источникам, было одной из причин для многократного переноса Малышевской слободы. Поэтому в этом году мы продолжили ее поиски на другом участке берега. И в результате, определили другую перспективную территорию.

– Почему Вы считаете ее более перспективной?

– Наш выбор был обусловлен целым рядом факторов. Эта площадка близка к удобному и единственному спуску к урезу воды р. Оби. Она расположена в границах современного Малышево. Там есть остатки оборонительных сооружений в виде рвов, вплотную подходящие к современному разрушающемуся берегу Оби.

– Каковы дальнейшие планы?

– Пока мы провели только рекогносцировочные исследования, в ходе которых, кстати, удалось выявить нумизматический материал петровского времени. И по их итогам, получили основания считать этот объект перспективным для дальнейших археологических исследований. Которые мы хотим провести при финансовой поддержке РФФИ, в рамках проекта №20-09-42058 /20 «Основные особенности развития оборонного зодчества в Сибири в эпоху Петра I».

Сергей Исаев

24 июня 2021 года прошла демонстрация первых серийных изделий для «Сибирского кольцевого источника фотонов» (ЦКП «СКИФ»), изготовленных на экспериментальном производстве ИЯФ СО РАН.

Заместитель директора Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Евгений Левичев представил магниты бустерного синхротрона, которые стали первыми готовыми элементами ускорительного комплекса СКИФ.

«Эти магниты сделаны по уникальной технологии, когда внутри магнита создается одновременно и однородное поле и так называемое градиентное поле, которое позволяет фокусировать частицы… В результате получилось сделать сам синхротрон гораздо более компактным, чем его обычно, а значит, более дешевым, и, кроме того, получить некие специфичные параметры, которые очень нужны», - подчеркнул ученый.

Помимо двух уже полностью готовых магнитов, будет собрано еще около десятка, вовсю идут работы и над другими блоками и устройствами для СКИФ. Большая их часть изготавливается самим ИЯФ, благо институт имеет колоссальный опыт изготовления оборудования для источников синхротронного излучения. Правда уникальные параметры, заложенные в проекте, подразумевают, что значительная часть оборудования для него в настоящее время не имеет мировых аналогов, а значит его изготовление само по себе станет сложной научной задачей.

Часть оборудования для СКИФ закажут у других российских производителей. В числе потенциальных исполнителей были названы Новосибирский авиационный завод им. Чкалова и АО «Воткинский завод», входящий в состав корпорации Роскомос.

Не менее сложной задачей является строительство тридцати экспериментальных станций, которые будут прилегать к кольцу ускорителя, на которых, собственно и будут проводиться исследования с помощью синхротронного излучения. По словам ученых, эти станции должны работать круглосуточно и без выходных, чтобы получить максимальную отдачу от дорогостоящего научного объекта. А значит, еще одна сложная, но важная задача – сформировать достаточный пул пользователей СКИФ из российских и зарубежных ученых. Эта работа уже ведется и, по словам руководителей проекта, проходит успешно.

Застройщиком и заказчиком проекта ЦКП СКИФ выступает Институт катализа им. Г.К. Борескова.

Директор института Валерий Бухтияров напомнил собравшимся, что у проекта очень сжатые сроки реализации. «Чтобы уложиться в них пришлось уйти от стандартной схемы строительства подобных объектов, когда сначала проект и смета проходят экспертизу, потом утверждается генеральный подрядчик, и только после этого начинаются работы по строительству», - рассказал он.

Благодаря поддержке министерства науки и высшего образования эти процессы удалось частично совместить: проект и смета должны пройти экспертизу до 1 октября этого года, а генподрядчик строительства был утвержден уже в мае (правительство РФ определило, что это будет АО «Концерн Титан-2»). Более того, Минстрой РФ согласовал начало работ по подготовке строительной площадки и рытье котлована до завершения экспертизы. В результате, символическая закладка «первого камня» в строительстве СКИФ запланирована уже на август 2021 года (ее хотят приурочить к проведению в Новосибирске форума «Технопром»).

Запуск первого пучка на установке запланирован на начало следующего года. Сам ЦКП СКИФ к тому времени построить не успеют (завершение работ по строительству синхротрона и экспериментальных станций первой очереди запланированы на 2023-2024 г.г.), но часть ускорительного комплекса смонтируют в ИЯФ, где и проведут испытательный пуск.

Продолжение. Начало - Марсианские приложения для земных целей

В прошлый раз уже говорилось о том, что технологии для освоения поверхности Марса включали в себя возможность использования метанола для работы топливных элементов. Как ни странно, но и это изобретение нашло себе применение в сфере нефтедобычи, причем – в том же контексте борьбы с парниковыми газами.

Надо сказать, что Министерство обороны США на протяжении многих лет вкладывало серьезные средства в разработку источников питания, которые можно было бы использовать для космических миссий. Как раз на эти средства в лаборатории NASA был спроектирован и запатентован топливный элемент, работающий на метаноле. Именно использование метанола дало впоследствии возможность для удачного трансфера данного изобретения в нефтедобывающую промышленность.

Разумеется, не в последнюю очередь здесь сказалась всё та же борьба с выбросами парниковых газов. На этот раз речь шла о метане. Обычно на буровых площадках используется давление этого газа, исходящего из скважины, для работы пневматических агрегатов, нагнетающих в скважину метанол. Последний используется добытчиками нефти для предотвращения замерзания скважин. Метан при этом просто выбрасывается в атмосферу. Напомним, что он является одним из сильнейших парниковых газов.

Производители топливных элементов, ища рынки для сбыта своей продукции, увидели здесь альтернативный вариант использования метанола, применив его как раз для работы источников питания. Иначе говоря, проблему замерзания скважин можно было решать с помощью топливных элементов, работающих на метаноле, уже находящемся на месте добычи. Тем самым появлялась возможность устранения выброса природных газов (прежде всего, как было сказано, метана).

Как отмечают эксперты, в настоящее время сокращение выбросов метана является ОДНИМ ИЗ ПРИОРИТЕТОВ в нефтегазовой отрасли. В свете современных тенденций, направленных на реализацию климатических целей, указанная практика считается столь же недопустимой, как и сжигание попутного газа. Эксперты уверены в том, что нефтедобывающие компании будут вынуждены отказаться от выбросов метана - либо в силу прямого запрета со стороны контролирующих инстанций, либо исходя из заботы о собственном имидже.

Например, в Канаде, где на метан в процессе добычи нефти приходится порядка шести процентов выбросов всех парниковых газов в стране, уже через три года заработают новые правила, призванные снизить эти выбросы вдвое. Указанные правила вынуждают производителей осуществлять модернизацию скважин за счет обращения к инновационным технологиям. Эксперты оценивают этот рынок на уровне трех миллиардов долларов. Примерно 10 процентов от данной суммы как раз пойдет на новые системы электрооборудования.

Разработчики таких технологий не скрывают восторга в свете открывающихся перспектив. По их заявлениям, им нравится, когда чистая коммерческая выгода сочетается с пользой для экологии. В данном случае топливные элементы имеют неоспоримые преимущества даже перед таким «зеленым» направлением, как фотовольтаика. Дело в том, что солнечные панели не вырабатывают достаточно электроэнергии для осуществления упомянутой работы, связанной с защитой скважин от замерзания. Термоэлектрические генераторы также не подходят из-за низкого КПД. Между тем как эффективность топливных элементов оказывается выше как минимум в пять раз.  

В 2018 году в Канаде было развернуто пять буровых площадок, где была применена данная технология. В 2019 году добавилось еще тринадцать. При этом, что весьма показательно, военные ведомства продолжают финансировать работы в указанном направлении, содействуя дальнейшему совершенствованию топливных элементов. Разработчики также не хотят останавливаться на достигнутом. Их главные задачи – увеличение объемов производства и снижение цены, что позволит выйти на новые, более масштабные рынки. В данном случае «под прицелом» находятся различные транспортные средства и бытовые силовые агрегаты.

Говоря о выбросах метана, необходимо упомянуть еще одну «космическую» технологию. Как утверждают ученые, метан встречается на Земле повсюду. Будучи одним из сильнейших парниковых газов, он приковывает к себе повышенное внимание как со стороны экологов и климатологов, так и со стороны производителей. И те, и другие нуждаются в точной информации относительно количества парниковых газов, утекающих в земную атмосферу. При этом учитывается не только количество, но и конкретное место утечки.

Так вот, однажды у исследователей Марса зародилось подозрение, что метан присутствует не только на Земле, но и на Красной планете. Как известно, источником метана выступают бактерии. Отсюда следует, что поиски этого газа на Марсе совпадают с поисками органической жизни (или хотя бы с ее последствиями). Думаю, нет смысла говорить о том, насколько захватывающей является для нас данная тема.  В этом случае наличие метана (даже в мизерных количествах) явилось бы важным индикатором жизни на Марсе.

Понятно, что для подобных исследований необходимо соответствующее оборудование, способное уловить метан даже «по запаху», то есть по наличию нескольких молекул. Отсюда вытекает вполне логичный шаг: снабдить отправляемые на Марс аппараты как раз таким оборудованием. С этой работой справилась одна из команд NASA под руководством Криса Вебстера. Ими был представлен прибор, способный с помощью лазерного спектрометра обнаружить даже мельчайшие следы метана (измеряемые в частях на триллион). Именно такой прибор установили на марсоходе Curiosity.

Нетрудно догадаться, какую пользу могут принести такие «марсианские» приборы для обнаружения технологических выбросов и утечек метана в местах нефтедобычи. В настоящее время для этих целей уже созданы мощнейшие датчики, с которыми работают специалисты, выезжающие на проверку скважин. Кроме того, такие датчики могут устанавливаться на дроны, благодаря чему работа осуществляется намного быстрее и комплексно - в сравнении с традиционными операциями по обнаружению утечек. Новая система позволяет осуществить полную проверку скважины всего за 15 минут. При этом ее чувствительность в 1000 раз выше, чем у старого оборудования.

Как утверждают разработчики, данная система может использоваться по трем направлениям. Первое, это повышение уровня безопасности рабочих, а также населенных пунктов, расположенных в местах нефтедобычи и газодобычи, за счет очень точного выявления опасных утечек. Опасность может представлять, как метан (являющийся горючим газом), так и некоторые токсичные газы, также распознаваемые новой системой. Вторая область применения – выявления потенциальных точек утечки метана. И, наконец, такие приборы позволяют минимизировать потери продукта (того же метана в местах газодобычи).

При этом система «заточена» на то, чтобы помогать производителям нефти и газа соблюдать новые правила, требующие скрупулезной отчетности по всем выбросам и утечкам. Как мы понимаем, эти правила направлены на то, чтобы минимизировать воздействие парниковых газов на климат планеты. И надо сказать (на что обращают внимание и сами разработчики), что в некоторых странах, а также в ряде штатов США, указанные правила очень жесткие в плане требований по обнаружению утечек. А раз так, то «марсианская» разработка оказалась как никогда кстати.

Разумеется, мы не можем в одной публикации охватить весь список космических технологий, пригодившихся для решения наших земных проблем. Для этого пришлось бы написать отдельную книгу. Однако и то, что мы привели здесь, наглядно показывает, что даже работа на «фантастические» проекты, связанные с другими планетами, в состоянии с лихвой окупиться и принести конкретную пользу людям.

Николай Нестеров

Этой весной на севере Красноярского края вновь начали работу команды ученых: комплексные экспедиции продолжают исследования природной среды Таймыра под эгидой «Норникеля». На днях вопросы исследования и развития Арктики обсудили за​​​ круглым столом в Общественной палате России. 

«Арктические исследования устойчивого развития» – так звучало название мероприятия, которое собрало десятки общественников, экспертов, экологов, представителей промышленных компаний – из Москвы, Норильска, Мурманска, Дудинки, а также США и Германии. Разговор о научных программах вели в тесной связи с обсуждением новых стратегии освоения Севера, которые предусматривают бережное отношение к природе в соответствии с принципами устойчивого развития. 

Они, в частности, воплощены в новой Экологической стратегии «Норникеля», принятой 1 июня,о которой за круглым столом рассказал старший вице-президент по устойчивому развитию компании Андрей Бугров. 

В своем выступлении он сообщил, что работа над стратегией велась все первое полугодие 2021 года с учетом мнения всех заинтересованных сторон, российских и международных стандартов. Документ прошел три аудита и получил высокую оценку рейтинговых агентств, а также более 40 экспертов из России и зарубежных стран. 

Сейчас стратегия уже начала воплощаться в жизнь на предприятиях компании. 

«Приоритеты выставлены по шести основным блокам: изменение климата, программе «Чистый воздух» по сокращению выбросов диоксида серы, снижение сброса загрязняющих веществ в водоемы, очистка почвы, управление отходами, сохранение биоразнообразия, – рассказал Бугров. – Работа была проведена колоссальная, в ней участвовало более 250 человек. Дивизиональные программы содержат более 300 мероприятий, которые вошли в дорожные карты».​

Среди мероприятий стратегии – реализация Серной программы, которая позволит сократить выбросы диоксида серы на 95% к 2030 году, рекультивация земель, оценка биоразнообразия всех территорий, которые находятся под промышленным воздействием, разработка «зеленых» технологий производства и соответственно модернизация активов. Компания планирует очистить территорию от мусора, накопившегося за 85 лет промышленного освоения Таймыра: в советские годы этим вопросом никто не занимался. 

На Быстринском ГОКе будет строиться солнечная электростанция, которая обеспечит до 20% потребности предприятия в энергии, а в Норильске уже до конца 2021 года появится 20 установок мониторинга состояния воздуха – каждый житель сможет узнавать о содержании вредных веществ в атмосфере через мобильное приложение. 

Отметим, что экологическая проблематика в работе «Норникеля» была кардинально усилена после аварии с разливом топлива, случившейся в мае 2020 года на ТЭЦ-3. В течение всего 2020 года компания занималась ликвидацией последствий инцидента. 

После в компании были приняты решения, направленные на предотвращение подобных ЧП. Так, «Норникелем» совместно с администрацией Норильска был создан Научно-исследовательский центр технологий строительства и мониторинга состояния зданий и сооружений на северных и арктических территориях при Норильском государственном индустриальном институте. 

Кроме того, начались масштабные научные исследования на территории Таймыра:

прошлым летом здесь состоялась Большая Норильская экспедиция, которая впервые со времен СССР комплексно отразила состояние окружающей среды на севере края. 

«В исследовании приняли участие 36 ученых 14 академических инстиутов СО РАН, которые прошли более 1000 км и взяли свыше двух тысяч проб. Это позволило дать рекомендации для формирования новых безопасных подходов к ведению хозяйственной деятельности в Арктике», – рассказал вице-президент по федеральным и региональным программам Андрей Грачев. ​

Результаты, изложенные в так называемой Белой книге, также обсуждались в Общественной палате. «Норникель» готов предоставить их любым промышленным корпорациям. 

В этом году планируется следующий этап исследовательской работы в Арктике. 

Большая Норильская экспедиция – 2 также осуществит научные изыскания по разным направлениям. В частности, это будут ландшафтные, почвенные и ботанические исследования, а также изучение вечной мерзлоты на основе космической съемки. 

Кроме того, уже ведется работа экспедиции Фонда полярных исследований под управлением Артура Чилингарова. Нынешней весной 72 ученых из 10 научных институтов начали работы в бассейне Норило-Пясинской водной системы по контракту с НТЭК, отобрав более 370 образцов воды и почвы. Эти изыскания продолжаются.    

«Данные, полученные в этот период, позволят лучше понять, как устроена экосистема. Частично эти исследования будут повторять изыскания Большой норильской экспедиции, но будут и различия. Поэтому интересно сделать обобщенные выводы», – отметил руководитель научно-исследовательской группы Фонда полярных исследований Сергей Яковлев. ​

Выработанные рекомендации в перспективе будут использоваться при разработке обновленной концепции развития «Норникеля». 

«Результаты подобных исследований – это импульс к развитию компании. Я бы выделил три кита в подходе «Норникеля» к научным исследованиям: глобальность, системность, методичность», – сказал Андрей Грачев. ​

Одним из направлений работы компании на Таймыре были этнологические изыскания. Взаимодействие с населением, которое проживает на территориях, подверженных промышленному освоению, также входит в понятие устойчивого развития. 

«Этнологическая экспертиза позволила выявить представителей местных этносов, которые пострадали в результате инцидента 2020 года. Для выплаты ущерба были определены 58 общин, которые вели промысел на реке Пясине и озере Пясино. 51 община получила компенсации, еще по семи готовятся документы. Это беспрецедентный случай в практике работы компаний», – рассказал Грачев. 

Напомним, что «Норникель» намерен вложить 2 млрд рублей в содействие развитию коренных малочисленных народов, которые позволят сохранить традиционные промыслы и привести в порядок инфраструктурные объекты Таймыра. С местными общинами налажено продуктивное взаимодействие. 

«Столкнувшись с экологической катастрофой, мы изучили массу документов и стандартов. Шаги, которые предпринимает компания, делаются в русле международных принципов. Действительно, есть диалог, представители общин и общественных организаций включены в консультативный совет коренных малочисленных народов Севера при Норильском дивизионе «Норникеля». Мы обращаемся в компанию со своими замечаниями или предложениями напрямую», – отметил председатель Ассоциации коренных малочисленных народов Таймыра края Григорий Дюкарев. ​​

В целом при обсуждении научных изысканий в Артике и экологической политики «Норникеля» участники круглого стола дали свою оценку деятельности компании и современных подходов к освоению природных богатств Севера. 

«От лица представителей всех общественных организаций и независимых экспертов хочу поблагодарить «Норникель» за открытость, готовность обсуждать свои ошибки и то, какие выводы сделаны. Это пример, на который должен ориентироваться российский бизнес», – сказала председатель комиссии по экологии и охране окружающей среды Общественной палаты Российской Федерации Елена Шаройкина. 

Часть Первая. Марсианские приложения для земных целей

Рассказывают, что однажды Сергей Королев встретился с Юрием Кондратюком (одним из пионеров отечественной космонавтики) и предложил ему поучаствовать в создании ракетной техники. Выдающемуся конструктору была необходима команда серьезных профессионалов. Однако у Кондратюка были другие планы – в то время он занимался проектированием ветряков. Королев недоумевал: как можно сравнивать космические ракеты с какими-то там ветряками? Но тот объяснил ему, что ветряки однажды сыграют очень важную роль в жизни нашей планеты.

В таких случаях у нас принято говорить: «как в воду глядел». Действительно, в наше время ветряки рассматриваются как важный способ в деле защиты планеты от перегрева. Тема очень хорошо известная, чтобы на ней останавливаться подробно. Понятно, что Юрий Кондратюк не ставил перед собой такой цели: роль возобновляемых источников энергии когда-то трактовалась совсем иначе, чем сейчас. Но тут важен другой момент: некоторые космические технологии неожиданным образом стали востребованы сейчас именно в деле борьбы с глобальным потеплением. Недавно на сайте NASA был представлен внушительный список космических технологий, помогающих сегодня в борьбе с климатическими изменениями. Подобный трансфер, конечно же, не предполагался изначально, но благодаря творческому подходу привел к появлению очень актуальных приложений, важных для решения земных задач. Приведем лишь несколько таких примеров, касающихся (как ни странно) повышения экологической безопасности в нефтегазовой отрасли.

Начнем с самой популярной темы – с программ по освоению Марса. В наше время нередко можно услышать скептические высказывания по поводу колонизации других планет. Дескать, зачем тратить огромные средства на реализацию возвышенных фантазий о космических путешествиях, когда на Земле так много проблем, требующих незамедлительного решения? Однако практика показывает, что исследования даже в таких областях могут однажды пригодиться как раз для улучшения ситуации на нашей планете. 

Вот наиболее красноречивый пример. Так, еще в 1990 году в NASA осуществлялась работа над пилотируемым полетом на Марс – с расчетом на его последующую колонизацию. Данный план марсианской экспедиции (известный как Mars Direct) предполагал использование ресурсов, находящихся на самой Красной планете, для получения топлива. Речь, конечно же, не шла об освоении инопланетных недр. Топливо предполагалось создавать на месте, используя для этого углекислый газ, которого очень много содержится в марсианской атмосфере. В качестве дополнительного ресурса выступал водород, завезенный с Земли. В результате были созданы системы, которые могли, например, собирать углекислый газ или отделять его от других газов, повышать его давление на два порядка, объединять его с водородом для получения метана и воды.

В 1996 году была разработана специальная система, позволяющая из указанных компонентов получать на выходе метанол и воду. С помощью электричества вода, в свою очередь, могла разделяться на водород и кислород. Метанол и кислород должны были использоваться для работы ракетных двигателей. Водород, в свою очередь, мог подаваться обратно в систему для рекомбинации с углекислым газом. Кроме того, метанол планировалось использовать для приведения в действие топливных элементов. Кислород, со своей стороны, был необходим для дыхания людей. Впоследствии компания-разработчик предложила варианты производства углеводородов с более низким соотношением водорода и углерода. Это позволяло снизить объемы водорода, завозимого с Земли.

В 2008 году ведущий инженер этого марсианского проекта – Роберт Зубрин – пришел к выводу, что некоторые из этих технологий могут быть адаптированы для использования в нефтегазовой отрасли. Первоначально предполагалось применять диоксид углерода для извлечения дополнительной нефти из недействующих скважин. Но затем инженера осенила мысль, что указанные технологии пригодны для разделения и обработки газов, выходящих из действующих нефтяных скважин. Получение из этих газов определенных видов топлива дало бы возможность производителям нефти осуществлять продажи дополнительного продукта, помогая при этом соблюдать нормы по загрязнению атмосферы парниковыми газами.  В наше время указанный момент принципиально важен, особенно в свете организованной борьбы с климатическими изменениями.

Дело в том, что метан и другие природные газы, выходящие из нефтяных скважин (особенно в самом начале их эксплуатации), представляют собой довольно серьезную проблему для добывающих компаний и для окружающей среды. Как известно, большая часть этого газа сжигается в факелах, что приводит к дополнительному выбросу углекислого газа и некоторых «грязных» продуктов горения. Такая практика имеет давнюю историю, но в наше время с этим пытаются бороться правительства разных стран. По оценкам Всемирного банка, сжигание в факелах ежегодно дает 350 миллионов тонн выбросов углекислого газа, являющегося главным «виновником» глобального потепления. Кроме того, некоторые продукты горения – по данным Стэндфордского университета – вызывают различные воспаления, раздражения и респираторные заболевания у людей, проживающих по соседству с местами добычи.  Согласно исследованиям NASA, сажа от газовых факелов на двух крупных нефтедобывающих участках Северной Америки попадает на арктическое побережье, где она поглощает солнечную радиацию и тем самым дополнительно содействует потеплению.

Помимо этого, сжигание в факелах представляет собой огромную трату энергетических ресурсов. Так, если полагаться на данные Всемирного банка, то только в 2017 году на объектах добычи нефти в мире было сожжено более 140 миллионов кубометров природного газа. Это эквивалентно почти четверти годового потребления природного газа в США!

Отсюда, как мы понимаем, возникает спрос на технологии переработки попутных газов, напрямую шагнувшие в наши земные реалии из программ по освоению Марса. С появлением новых нефтяных скважин упомянутая выше «марсианская» система охлаждения и разделения газообразных фракций привела к появлению как минимум двух десяток специальных установок на территории нефтедобычи в США. Такой трансфер космической технологии в область нефтедобычи оказался неожиданным для разработчиков. Однако за последние годы ими уже накоплен достаточно большой опыт в данной сфере. По большому счету, разработка для Марса оказалась вполне пригодной для коммерческого использования на Земле. Тем самым оправдались понесенные затраты. Причем, как утверждают сами разработчики, данные технологии находятся в процессе постоянного совершенствования. В частности, растет производительность установок. Так, одна новейшая установка способна за сутки переработать от тридцати до ста сорока тысяч кубометров газа. Показательно также и то, что такое оборудование может доставляться к месту переработки на обычных грузовиках и управляться удаленно!

Приведенный пример красноречиво показывает реальный вклад космических разработок в экономику. Как шутят по этому поводу разработчики: если мы способны посадить на поверхность Марса марсоход с ядерным двигателем, то наверняка сможем наладить переработку газа на нефтяных месторождениях.

Николай Нестеров

Окончание следует

Недавно в Российской академии наук состоялась экспертная сессия, посвященная проблеме выполнений обязательств по Парижскому климатическому соглашению и трансграничному углеродному налогу. В мероприятии приняли участие ведущие российские ученые и представители правительства РФ.

Для нашей страны — это мероприятие в каком-то смысле является знаковым. На то есть причины. Как заметил Президент РАН, академик Александр Сергеев, тема глобального потепления привлекает наше внимание не просто как любопытный факт (в данном случае изменение климата нисколько не оспаривается), а как явление, обсуждение которого переходит в политическую плоскость. Замечание абсолютно верное, однако, слишком запоздалое. По-хорошему, такие сессии с участием членов правительства (а еще лучше – с участием главы государства) нужно было проводить хотя бы лет пять назад.

Вынужден еще раз напомнить, что Россия, подписав Парижское соглашение, все эти пять лет делала вид, что данный документ – не более чем простая формальность. За это время на наших глазах многие страны принимали эпохальные программы, перестраивали свою экономику, внедряли новые технологии, вбухивая на указанные цели гигантские суммы. Фактически, в мире определились лидеры, задающие сейчас новую повестку развития. И как это ни прискорбно звучит, руководство нашей страны совершенно утратило инициативу по данным вопросам, накрепко завязнув в углеводородной тематике.

Хотим мы того или нет, но своим легковесным и невнятным отношением к проблеме декарбонизации Россия продемонстрировала неспособность определять международную повестку по данному вопросу.

Конечно, нельзя сказать, что поезд ушел, и мы обречены догонять остальной мир. У нас, безусловно, есть шанс всё переиграть, тем более что лидеры процесса вполне могли допустить ошибку в принятии решений. Но для вхождения в число лидеров нам необходимо проявлять инициативу. Пока же, к сожалению, ситуация выглядит так, будто мы нехотя признаем чужие правила игры и пытаемся сигнализировать о том остальному миру, чтобы нас не включили в число злостных саботажников. И как ни крути, повод для беспокойства имеется.

Нет, мы философски относимся к самим природным явлениям. Мы не впадаем в панику из-за роста глобальной температуры, из-за таяния вечной мерзлоты и тому подобных последствий климатических изменений. И мы бы до сих пор сохраняли спокойствие, если бы проблема, как правильно заметил академик Александр Сергеев, не перешла в политическую плоскость. Теперь на горизонте маячит трансграничный углеродный налог, способный сильно ударить по российским экспортерам. Речь уже идет о многомиллиардных убытках. Именно эта нехорошая перспектива посодействовала тому, что ведущие ученые страны собрались за одни столом с представителями политического руководства, ответственного за принимаемые решения.

Внесу ясность: у меня нет сомнений относительно компетентности наших специалистов. Прозвучавшие на сессии доклады наглядно убеждают нас в том, что российские ученые прекрасно осознают ситуацию и готовы разработать вполне разумные решения. Вопрос в том, окажутся ли они услышанными в коридорах власти. Ведь даже если у руководства страны сформируется полное понимание проблемы, еще не факт, что это приведет к адекватным практическим шагам. От некоторых академиков даже прозвучали упреки в том, что подписание Парижского соглашения с нашей стороны имело совершенно непонятные мотивировки. Как я уже сказал, ситуация пока еще не безвыходная, и при поддержке ученых Россия в состоянии выработать достаточно грамотную климатическую стратегию, учитывающую наши национальные интересы. Вопрос лишь в том, намерены ли руководители страны использовать какой-то сложный сценарий для выстраивания отношений со своими зарубежными партнерами?

Судя по выступления министра экономического развития РФ Максима Решетникова, создается впечатление, что правительство на данном этапе не ставит перед собой никаких амбициозных целей, и тем более не намерено перехватывать инициативу в климатической повестке. Судя по всему, основная задача наших правителей сводится к сглаживанию острых углов и поиску путей смягчения «углеродного» бремени для российских экспортеров.

То есть мы как бы движемся в фарватере той политики, которую определяют сегодня западные страны, но при этом с помощью ученых ищем аргументы в защиту своего «отставания» перед лицом закономерных претензий со стороны лидеров. Если говорит откровенно, то ничего эпохального наши руководители делать не собираются. Главное, максимально продлить статус-кво и по возможности избежать убытков от применения новых международных правил.

На первый взгляд такое отношение к проблеме может показаться вполне здравым, но только в силу того, что принимаемые на Западе программы вызывают массу вопросов. В этом смысле наше нежелание отказываться от ископаемого топлива и в самом деле воспринимается как вполне прагматичная позиция. Однако этого недостаточно. Ведь когда мы говорим об «эпохальных решениях», мы имеем в виду не только тотальный переход на возобновляемые источники и запрет двигателей внутреннего сгорания. Возможны и иные стратегии, но пока о них говорят ТОЛЬКО УЧЕНЫЕ. И на данный момент у нас еще нет уверенности, что однажды они воплотятся в серьезные государственные программы. А без этого нынешний «прагматизм» российского правительства однажды оставит нас у разбитого корыта. Такова, собственно, цена за утрату инициативы в климатических вопросах. Как бы мы ни затягивали процесс декарбонизации, мир все равно меняется. И с этими переменами нам придется считаться.

С учетом означенных перспектив трансграничный углеродный налог – это только начало больших неприятностей, вытекающих из нашего «пассивного» отношения к проблеме. Здесь важно учесть вот что. Как подчеркнул в своем докладе академик Борис Порфирьев, практически все выдвинутые стратегии развития с низким уровнем эмиссии парниковых газов тесно увязаны с целями развития национальной экономики (в связке с адаптацией к новым условиям). То есть выработка климатической повестки осуществляется не просто ради «спасения» планеты – продвигая свои инициативы, страны-лидеры тем самым надеются «застолбить» себе наилучшее место в новом мире, где будут безраздельно господствовать «зеленые» технологии. Отсюда гигантские – по нашим меркам - затраты на поддержку декарбонизации. Напомним, что эпохальный переход западных стран к низкоуглеродной экономике подкрепляется солидным государственным финансированием. Так, Германии готова потратить на «зеленую» революцию порядка 300 миллиардов евро. Показательно, что только лишь на адаптацию бывших угледобывающих регионов к новым условиям правительство этой страны выделяет 40 миллиардов евро. В США администрация Байдена, вернувшаяся в Парижское соглашение (после демонстративного выхода Трампа), планирует потратить на «климатические цели» два триллиона долларов!

Исходя из сказанного, климатическую повестку необходимо включать в широкий контекст общей стратегии социально-экономического развития. Но для этого, еще раз подчеркнем, необходимо понимать, в какую сторону двигаться. Выжидательная позиция в этом плане ничего не дает – нам в любом случае навяжут какую-либо стратегию, и скорее всего, она будет принята отнюдь не в наших интересах. Как заметил Борис Порфирьев, западные страны активно продвигают идею нулевых выбросов. Причем, продвижение осуществляется весьма агрессивно. По сути, буквальное исполнение пунктов Парижского соглашения предполагает именно такой сценарий развития, когда так называемые климатические цели становятся важнее интересов национальной экономики.

У наших ученых есть опасение, что в случае отсутствия собственной разумной стратегии Россия рискует пойти на поводу у западных стран, в результате чего ей будет навязан упомянутый «агрессивный» сценарий развития. В этом случае комплекс мер по форсированному снижению эмиссии парниковых газов потребует от нас гигантских затрат, несоизмеримых с возможностями стагнирующей экономики. Параллельно, утверждает Борис Порфирьев, резко возрастет доля технологического импорта, что в условиях сжатия экспортных доходов создаст дополнительные трудности. Всё это неизбежно приведет к девальвации национальной валюты.

Поэтому, заключает ученый, в ближайшие двадцать лет необходимо сделать акцент на разумном сценарии развития, предполагающем повышение энергоэффективности и снижение углеродоемкости ВВП на фоне устойчивого развития экономики. В течение указанных двадцати лет Россия могла бы осуществить техническую модернизацию, используя для этих целей экспортные доходы.

В принципе, мы можем ориентироваться на пример Китая, который реализует планы по снижению эмиссии парниковых газов через последовательную технологическую модернизацию (в том числе и угольных ТЭС) и расширение площади лесов (используя последний факт в качестве «климатического» аргумента перед своими западными партнерами). Мало того, Китай серьезно продвинулся в сфере «зеленых» технологий, сосредоточив в своих руках производство важных компонентов и оборудования для возобновляемой энергетики и электромобилей. Фактически, китайская промышленность неплохо зарабатывает на программах по декарбонизации, принятых в западных странах.

Пример Китая особо показателен тем, что там, как заметил один из докладчиков, предвидели нынешнюю ситуацию еще пятнадцать лет назад и последовательно к ней готовились. В этом плане китайскому руководству нельзя отказать в дальновидности и адекватности. Не удивительно, что Китай планомерно повышает финансирование науки, которое на сегодняшний день является беспрецедентным даже по меркам развитых стран.

Полагаю, последнее обстоятельство должно стать важным уроком для руководства нашей страны.

Олег Носков

Ученые Института химии твердого тела и механохимии СО РАН разрабатывают топливные элементы для генератора, которые позволяют заряжать портативные устройства в любой точке Земли. Разработка была поддержана представительством Фонда содействия инновациям в Академпарке в рамках программы «УМНИК», индустриальным партнером выступил «Научно-исследовательский центр «ТОПАЗ».

Создаваемый генератор обладает мощностью, необходимой для заряда портативной техники и индивидуального электротранспорта и будет вырабатывать энергию из углеводородного топлива в любых климатических условиях.

Благодаря компактному устройству появится доступ к электроэнергии в удаленных местностях без центрального энергоснабжения. Устройство можно брать в экспедиции и кемпинги для зарядки фото- и видеокамер, электрокаров, а также питания медицинского оборудования в полевых условиях.

Начинка генератора — высокоэффективные микротрубчатые твердооксидные топливные элементы (МТ ТОТЭ). В отличие от других видов топливных элементов МТ ТОТЭ характеризуются быстрым запуском и доступностью используемого топлива.  

«На сегодняшний день литий-ионные аккумуляторы — это основной используемый источник питания для гаджетов и транспортных средств, например, электросамокатов. Однако, запас энергии такого аккумулятора ограничен: ему необходим частый доступ к электросети и регулярная достаточно длительная зарядка.

Запас энергии генератора на «микротрубках» определяется только количеством газа — метана или пропан-бутановой смеси, которую можно приобрести в баллонах на заправках и в туристических магазинах, а его зарядка займет столько времени, сколько понадобится на замену баллончика», — отметил Михаил Попов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН, получатель гранта «УМНИК».

В рамках реализации гранта по программе «УМНИК» Фонда содействия инновациям, ученые получили рабочий прототип МТ ТОТЭ, что позволило привлечь внимание инвесторов.

Команда заключила сотрудничество с ООО «Научно-исследовательский центр «ТОПАЗ», которое специализируется на электрохимических технологиях и индустриальных решениях на их основе. «ТОПАЗ» взял на себя изготовление и выпуск стандартизованных образцов МТ ТОТЭ в большом количестве, а также решение сложных технологических и инженерных проблем при создании из них коммерческого генератора. Первый прототип такого генератора был в 2019 году продемонстрирован Президенту РФ Владимиру Путину в рамках выставки проектов НТИ.

«Наш институт — единственный в стране, кто занимается микротрубками. В сотрудничестве с инженерами компании НИЦ «ТОПАЗ» мы разработали автоматизированную установку, на которой изготавливаем трубки с регулируемой микроструктурой. В зависимости от количества используемых трубок можно создать компактные генераторы различной мощности», — добавил Михаил Попов.

В дальнейшем коллаборация научного коллектива с индустриальным партнером НИЦ «ТОПАЗ» позволит запустить серийное производство и вывести на рынок инновационные генераторы, и тем самым создать новую нишу маломощных электрохимических источников питания.

Анастасия Парамонова

«Все, что вы хотель знать о СКИФ, но боялись спросить» - под таким девизм прошла первая встреча в рамках проекта «Инновационная среда». Запустил его Новосибирский областной инновационный фонд, созданный при министерстве науки и инновационной политики Новосибирской области.  Декларируемая цель – провести серию публичных дискуссий, посвященных популяризации передовых флагманских проектов в сфере науки и технологий, реализуемых в Новосибирской области, а также создать коммуникационной площадки для встречи и общения представителей вузов, научно-исследовательских организаций, инновационных и технологических компаний, представителей органов власти и институтов развития, членов общественных объединений и студенческих сообществ. 

Местом размещения площадки выбрали пространство коллективной работы «Точка кипения – Новосибирск» в Академпарке. А темой первого заседания - Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ), о котором рассказывали люли, непосредственно занятые в этом проекте.

Выбор темы для первой встречи вполне объясним: СКИФ стал, пожалуй, самым масштабным научным проектом, реализуемым на территории Академгородка за последнее десятилетие, а то и больше. Как отметил в приветственном слове заместитель министра науки и инновационной политики Новосибирской области Михаил Камаев: 

«Мегасайнс – это не просто большая наука, это уникальные научные установки. И СКИФ в 2024 году должен стать единственной в мире установкой такого типа, которую относят к классу 4+».

Более подробно о том, какие источники синхротронного излучения уже есть в мире и что выделяет среди них СКИФ (в частности, что такое «класс 4+»), рассказал начальник отдела научно-методического сопровождения ЦКП "СКИФ", д.ф.-м.н. Ян Зубавичус.

Он отметил, что российские ученые играют заметную роль в международном ускорительном сообществе, пользователями синхротронов сегодня является порядка тысячи сотрудников 150 российских научных организаций. Наши исследователи возглавляют станции и научные направления в ряде международных центров синхротронного излучения. И на этом фоне особенно заметна катастрофическая нехватка собственных синхротронных возможностей у российской науки, ведь большинство результатов получают благодаря участию в зарубежных проектах.

Эту ситуацию и должен исправить ввод СКИФ в эксплуатацию в 2024 году. По словам Зубавичуса, запаса лидерства России после запуска СКИФ хватит на несколько лет, свой новейший источник фотонов китайцы планируют запустить только в 2027 году. И каждый год работы установки будет давать материал для сотен научных статей, значительно повысив роль Академгородка как международного научного центра. Да и сам запуск китайского ускорителя вовсе не означает, что СКИФ останется без работы. Научных задач, которые можно решить с помощью синхротронного излучения, сегодня стоит столько, что хватит на все установки с лихвой.

Одно из направлений этой научной работы более подробно осветил в своем выступлении следующий докладчик - инженер отдела научно-методического сопровождения ЦКП «СКИФ», к.х.н. Сергей Архипов. Он рассказал, зачем ученым нужно выращивать кристаллы белков и затем исследовать их с помощью синхротронного излучения.

«Понять пространственную структуру биополимеров (белков и нуклеиновых кислот) можно только превратив их в кристаллы, что позволяет нам детально изучать биохимические процессы с их участием», - подчеркнул докладчик.

А это, прежде всего, рационализирует процесс разработки новых лекарственных средств. Как известно, создание нового лекарственного препарата занимает около десяти лет и стоит от полутора до двух миллиардов долларов. Первыми этапами является поиск потенциальных «мишеней» для фармакологического воздействия, а также синтез новых молекул. Когда из сотен тысяч, а то и миллионов химических соединений отбирают около десятка, которые передают на доклинические испытания. Для того, чтобы сделать этот отбор более «зрячим», а значит, заметно сократить временные и материальные затраты на прохождение этих этапов и нужны исследования закристаллизованных биополимеров. А проведение этой работы с помощью синхротронного излучения – один из наиболее эффективных методов (в последнее время набирает популярность и криомикроскопия, но она имеет свои минусы и синхротроны еще долго будут оставаться на первом месте с большим отрывом. Для примера, в прошлом году с их помощью была определена структура 11240 биополимеров, а методами криомикроскопии – у 2390.

Сергей Архипов также указал на преимущества, которыми будет обладать для таких исследований установка «класс 4+»: «Биполимеры кристаллизируются с разным качеством и есть немалое количество белков, чье качество кристаллизации и размер кристалла не позволяли изучать на более ранних моделях синхротронов. Чем синхротрон лучше, тем тоньше пучки частиц на нем можно получать и исследовать кристаллы меньшего размера».

Тему возможностей, которые откроются перед учеными благодаря СКИФ продолжил ведущий инженер отдела научно-методического сопровождения ЦКП "СКИФ", научный сотрудник лаборатории метаморфизма и метасоматоза ИГМ СО РАН к.г.-м.н. Сергей Ращенко. Он сосредоточился на научных задачах, которые не относятся к биологии. Начал он с небольшого, но наглядного опыта с лазерной указкой, показав, как важны параметры фокусировки и рассеяния пучка для получения максимума информации об изучаемом объекте. А заодно объяснил, почему обычные рентгеновские аппараты не могут заменить источники синхротронного излучения (ответ – все дело в их возможностях фокусировки, ограниченных десятой долей миллиметра, что в сто раз уступает даже упомянутой лазерной указке).

Впрочем, и синхротроны тоже надо постоянно совершенствовать, напомнил он:

«В установке мы имеем дело не с отдельным электроном, а с их пучком, который имеет свойство рассеиваться. И с каждым поколением, создатели синхротронов совершенствуют их, чтобы пучок становился все более сжатым и направленным, что в разы повышает его возможности для получения новых научных данных». В источниках «класса 4+» пучок, пройдя расстояние в километр, должен разойтись всего лишь на несколько сантиметров.

Сергей Ращенко коснулся применения полученной информации «в народном хозяйстве». Недавно была сделана томография процессора Intel, сделанного по технологии 32 нанометра (что делает ее детали недоступными для обычного микроскопа), на основе которой удалось построить пространственную модель его архитектуры. Но сейчас производители процессоров замахиваются на технологии с разрешением 5, 3 и 2 нанометра (размер отдельного элемента архитектуры процессора). И для ее реализации нужны более мощные синхротроны. Такие, как СКИФ, на котором можно изучать объекты размером менее 10 нанометров.

Докладчик также напомнил, что процессорами нанотехнологии и наноматериалы не исчерпываются, их применение намного шире, а вот проблемы с изучением нанообъектов общие. Так что перечислять возможные задачи для синхротрона только в этом направлении можно очень долго.

После докладов состоялось обсуждение проекта создания ЦКП "СКИФ", в которой приняли участие руководители инновационных компаний, сотрудники Академпарка, представители научных организаций и учебных заведений Новосибирска. 

Сергей Исаев