Как мы уже неоднократно писали, современные семеноводческие хозяйства настроены на применение новейших методов селекции, позволяющих оперативно выводить устойчивые гибриды, тем самым своевременно приспосабливаясь к быстро меняющимся неблагоприятным условиям. Данное требование исходит со стороны крупных производителей овощей (в основном – тепличных хозяйств), которые, в свою очередь, учитывают требования со стороны крупных торговых сетей, реализующих овощную продукцию.

Пока что в нашем научном сообществе, непосредственно связанном с вопросами селекции, отношение к указанным требованиям неоднозначное. Например, в ИЦиГ СО РАН мне доводилось выслушивать такие мнения, что, мол, торговым сетям нужны овощи, «твердые, как дерево». Нарекание, скажем прямо, справедливое, поскольку торговые сети до сих пор не радуют нас в этом отношении чем-то достойным. Овощи, лежащие на торговых прилавках, далеко не всегда отвечают нашим потребительским ожиданиям относительно вкусовых качеств. Хотя, конечно, среди ученых есть разные мнения насчет перспектив селекции. Некоторые считают, что можно вывести достаточно вкусные сорта, которые по всем остальным параметрам вполне могут вписаться в требования как со стороны производителей, так и со стороны торговцев.

В этой связи возникает закономерный вопрос: что делать с теми сортами, которые уже полюбились нашим дачникам? Российские семеноводческие хозяйства не спешат запускать  их в производство из-за высокой себестоимости процесса и низкого интереса к ним со стороны крупных производственников. Научные же организации (возьмем, к примеру, СибНИИРС) не в состоянии полностью насытить любительский спрос на семена.

Справедливости ради необходимо отметить, что спрос здесь возник отнюдь не на пустом месте.

Российские дачники подходят к оценке сортов со своими мерками, где вкусовые качества находятся на первом месте. И российские селекционеры до последнего момента ставили во главу угла именно эту составляющую.

Каждое лето наши овощеводы-любители способны оценить вкусовой контраст между теми овощами, что они вынуждены в зимне-весенний период покупать в магазинах, и теми, что выращены ими на собственных грядках. Сравнение, естественно, каждый раз происходит в пользу последних. И надо полагать, что именно это обстоятельство вынуждает многих дачников ежегодно, в течение сезона, трудиться на своих участках.

  Подчеркиваю, существующие сорта, получившие в народе особую популярность, находят спрос не случайно, а в силу их вполне конкретных потребительских качеств. Насколько удастся селекционерам вывести новые сорта и гибриды, которые бы одновременно удовлетворяли запросы огородников-любителей и профессионалов (включая торговцев), загадывать не будем. Задумки такие, разумеется, есть. По мнению генерального директора ООО АТФ «Агрос» Николая Потапова имеет смысл использовать генетический материал качественных сортов СибНИИРС, популярных у наших дачников благодаря отменному вкусу плодов, для селекции современных сортов и гибридов, востребованных у производителей (то есть очень устойчивых к болезням, внешне привлекательных и лежких при хранении).

Когда на практике состоится такой прекрасный синтез, сказать сложно. В любом случае подобные подходы семеноводов, ориентированных, прежде всего, на крупных производителей и торговые сети, ставит под сомнение будущее уже выведенных сортов, пользующихся спросом у дачников. Причину я назвал: сама научная организация не способна удовлетворить спрос на сорта своей селекции, семеноводы браться за их размножение не рискуют, а потому отечественный рынок семян так или иначе будет заполнен импортом. А на эти импортные образцы, скорее всего, будут ориентироваться и наши семеноводы, идя на поводу у производителей-профессионалов.

Логика наших семеноводов, конечно же, железная, и не считаться с их мнением невозможно. Однако в этой связи я бы не стал недооценивать потенциал российских огородников-любителей. Для них те требования, что исходят со стороны крупных хозяйственников и торговцев, на первом месте не стоят совершенно.

Приведу один красноречивый пример. Так, наши дачники до сих пор еще сплошь и рядом выращивают томат Бычье сердце – стародавний сорт народной селекции, который в глазах нынешних профессионалов является откровенным «старьём», пригодным разве что в качестве генетического материала для выведения чего-то суперсовременного и суперустойчивого. Думаю, найдется немало селекционеров, которые объяснят вам, что за последние годы выведены десятки сортов томатов, способных дать сто очков вперед Бычьему сердцу. Но разве это аргумент для дачников?

Необходимо учитывать потребительский консерватизм, основанный на простой психологической привязанности: мы пытаемся воспроизводить то, что однажды сильно полюбили. И для кого-то огород без Бычьего сердца просто-напросто «осиротеет». Полюбившийся сорт становится неким символом, и даже эталоном каких-то качеств. Ведь Бычье сердце для многих любителей является неким образцом «настоящего помидора», с которым сопоставляется магазинная продукция, да и любой новый сорт.

Моя конкретная дачная практика показала, что народный сорт Бычье сердце, высаженный на одном участке в открытом грунте с качественными сортами томатов селекции СибНИИРС, оказался первым, кто дал спелый плод. Для дачников данный факт – веский аргумент в пользу сорта. Поэтому вряд ли его предадут забвению в ближайшие годы.

О чем говорит приведенный пример? О том, что все эти высоченные требования профессионалов относительно лежкости и устойчивости, в любительской культуре решающего значения не имеют. Здесь немаловажную роль, еще раз подчеркну, играет психологическая привязанность и сформировавшиеся вкусовые предпочтения. Что касается устойчивости, то, в принципе, в арсенале дачников есть широкий набор экологически безопасных способов борьбы с вредителями и болезнями, дающих возможность достаточно эффективно бороться за сохранения урожая (плюс – грамотная агротехника, поддержанная профессиональными консультациями).

Опять сошлюсь на дачный опыт текущего сезона применительно к огурцам селекции СибНИИРС. На испытание было взято три гибрида – Ёжик, Гомер и Августин. Выращивались они как в открытом грунте, так и в теплицах. Несмотря на сложные погодные условия (поздние заморозки, сменившиеся жарой и высокой, прямо-таки «тропической» влажностью), устойчивость растений не вызвала никаких нареканий.

Что касается урожайности – то в теплице она даже превзошла ожидания (часть урожая пришлось раздать родственникам). Вкус плодов оказался отменным! И еще один важный момент – это эстетическая привлекательность плодов (это как раз то, за что борются торговые сети). Действительно, надо отметить хорошее чувство «стиля» наших селекционеров. У плодов характерная красивая форма и узнаваемая, бугорчатая поверхность. Знакомые дачники, посадившие эти сорта, окрестили их «васхниловскими». И лично для меня вопрос о том, буду ли я в следующий раз выращивать эти огурцы или нет, уже не стоит. Буду, безусловно!

О томатах селекции СибНИИРС судить пока рано, поскольку их потребительская спелость начнется позже, чем у огурцов. Хотя уже сейчас можно оценить приличную урожайность (в том числе – в открытом грунте). И вполне допускаю, что Вельможа или Боец вдохновят даже самых горячих поклонников Бычьего сердца.

К чему я привел эти примеры? К тому, что нынешние сорта селекции СибНИИРС вполне могут стать «народными сортами» – по аналогии с Бычьим сердцем. Конечно, в отношении огурцов это сделать сложно (ввиду того, что здесь речь идет о гибридах, размножение которых любителям не под силу), однако в отношении томатов вполне может произойти именно так. Сегодня наши дачники каждую осень тщательно отбирают семена любимого ими Бычьего сердца. Это тоже, своего рода, народная традиция. И нехватка семян популярных сортов СибНИИРС может восполняться именно таким нехитрым способом. Главное здесь, подчеркиваю, – завоевать эту самую народную любовь.

В этой связи хотелось бы рекомендовать руководству СибНИИРС ещё более активно осуществлять популяризацию своих сортов среди любителей, чтобы в итоге создать подлинно «народные» бренды. Совсем не обязательно (и даже нежелательно) выставлять весь перечь выведенных сортов. Достаточно сосредоточиться на четырех-пяти сортах, качественные характеристики которых (с точки зрения дачников) не вызывают сомнений. Такое сорта, безусловно, есть. Именно так мы преодолеем возникшую дилемму насчет «старого» и «современного». Торговым сетям можно со временем предложить то, что у них востребовано. Но это отнюдь не будет означать отказа от того, что уже было создано и завоевало хорошую репутацию среди любителей. «Народный сорт» в любом случае найдет свое место на наших участках.

Олег Носков, фото автора

Когда слышишь словосочетание  «бубонная чума», в голове сразу же всплывают страшные эпидемии средневековья. «Как хорошо, что мы живём в XXI веке, и такое уже не грозит», — думается нам. Между тем, как показал недавний случай на Алтае, болезнь ближе, чем кажется. О ней мы поговорили с заведующей лабораторией молекулярной микробиологии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН доктором биологических наук Ниной Викторовной Тикуновой.

— Я действительно считала чуму побеждённой, а оказалось, что ежегодно в мире ею заражаются около 2,5 тысяч человек (причём 5 — 10% случаев заканчиваются летальным исходом). Насколько распространена болезнь на сегодняшний день?

— Для начала я развею ваше заблуждение. Как и вирусный клещевой энцефалит, чума — это природно-очаговое заболевание. В поддержание его очагов вовлечены членистоногие, млекопитающие и человек — постольку, поскольку он вторгается в эту систему. Полностью избавиться от чумы можно, только истребив в этих местах всех млекопитающих, а также членистоногих, которые живут за их счёт. Разумеется, это не представляется выполнимым. Соответственно, уничтожить  чуму в природе нельзя (тогда как с оспой это удалось, потому что кроме человека нет никаких организмов, которые её поддерживали бы), но её смогли победить как заболевание с открытием антибиотиков. Природные очаги чумы до сих пор сохраняются, например, в засушливых регионах Монголии, Китае и на прилегающих к ним территориях, в частности, на Алтае. Так как в своё время эта болезнь дошла до Европы, то не исключено, что очаги остались и где-то по пути её миграции.

— Что представляет собой очаг заболевания?

— Чумной микроб (по латыни он называется Yersinia pestis в честь Александра  Йерсена, который его открыл) размножается в блохах, питающихся кровью мелких млекопитающих. Как правило, это грызуны – мыши, крысы, а также зайцеобразные, белки, сурки, суслики. Блохам значительно приятней пить их кровь, потому что она теплее, чем у человека. И на людей они перепрыгивают либо случайно, либо потому что животное уже погибает или погибло (а в совсем неблагоприятных для себя условиях и вовсе могут питаться гусеницами и червяками, у которых не очень твёрдые покровы). Так, однажды попав в популяцию блох и мышей, чумная бактерия циркулирует в природе. Есть несколько гипотез о том, как она появилась.  Дело в том, что у Yersinia pestis есть родственники: Yersinia pseudotuberculosis и Yersinia enterocolitica. Последняя может жить в почве, размножается в пониженных температурах и вызывает классические желудочно-кишечные заболевания,  а Yersinia pseudotuberculosis вызывает псевдотуберкулез, который, по сути, не имеет никакого отношения к туберкулёзу, а проявляется сыпью и некоторыми желудочно-кишечными симптомами. Вероятно, Yersinia pestis произошла от этих своих родственников путём приобретения особых генов вирулентности, позволяющих чумным бактериям внедряться в клетки теплокровных и выделять токсины в организм.

— Насколько мне известно, есть несколько форм чумы, причём некоторые из них поддаются лечению гораздо хуже. Чем они различаются?

  — Существуют три формы заболевания: бубонная, лёгочная и первично-септическая. По сути, они вызываются одной и той же бактерией. Всё зависит от того, каким путём микроорганизм попал в пациента, и от состояния иммунного статуса последнего.

Бубонная чума на сегодняшний день хорошо поддаётся лечению, за исключением тех случаев, когда к врачам обратились совсем поздно, и заболевание уже перешло в следующую стадию, при которой бактерии циркулируют по всему организму.

Кстати, в этот момент больной очень заразен, и даже прикосновение к его одежде может быть очень опасным. При этом он ещё и подкашливает, из-за чего  бактерии передаются окружающим также аэрозольным образом. Бубонной чумой заболевают, если патоген попадает в кровь через кожу (как в происшествии на Алтае — либо у мальчика была ранка, либо с убитого животного на него перепрыгнула блоха). Если бактерия проникает аэрозольно, при вдыхании, то заражаются клетки альвеолы и возникает лёгочная форма болезни, которая значительно опасней. При первично-септической форме чумы заражение тоже происходит через лёгкие, но здесь инфекция генерализуется практически мгновенно. Именно в этом случае больные могут погибнуть буквально в течение трёх-пяти часов после заражения.

— До последнего происшествия на Алтае в России случаи заболевания чумой не были зафиксированы с 1979 года, в то время как на территории соседних государств (Монголии, Китая) они регистрировались достаточно регулярно. С чем связано такая ситуация?

— Это может зависеть от двух факторов: поведения людей и состояния имеющихся природных очагов.  С одной стороны, последние у нас могут быть менее напряженными, с другой — меньше плотность населения вокруг них. Также к чести российского, а ранее и советского здравоохранения, стоит сказать, что начиная с ранних лет советской власти у нас в стране очень хорошо был поставлен так называемый противочумный контроль. Многие знаменитые сегодня научно-исследовательские институты выросли из противочумных станций. В России сейчас существует вакцина, которая достаточно хорошо защищает от бубонной формы чумы, но не спасает от лёгочной  (другую изобрели в США, но она оказалась не слишком удачной, и её сняли с производства, сейчас предпринимаются попытки создания генно-инженерной вакцины). Помимо этого, у нас есть хорошая система наблюдений. Очень долго сохранялась настороженность по этому вопросу, которая, наряду с антибаотиками, и помогла победить чуму в стране. Единичные случаи заражения могу быть связаны с тем, что «задышал» очаг в соседнем регионе, и с животными болезнь попала к нам.

— Республика Алтай начала массовую вакцинацию жителей от бубонной чумы. Есть ли в этом необходимость?

— Я  — вообще сторонник вакцинации. Существует целое течение противников этого явления, но мы за свою жизнь каждый день сталкиваемся со множеством аллергенов и иммуногенов, которые так или иначе нас «вакцинируют». Наш организм, собственно, настроен на то, чтобы «встречать» эти молекулы и готовиться к новым встречам с ними. То есть сама по себе идея вакцинации не противоречит нашей природе. Другое дело, что некоторые прививки достаточно тяжело переносятся организмом (допустим, в процессе их приготовления используются какие-то способы инактивации патогенного микроорганизма). Конкретно противочумная вакцина разработана на основе живого невирулентного штамма.

На мой взгляд, проще привить население, чем ожидать следующих случаев заражения. Сама по себе чума развивается молниеносно, от трёх до девяти часов.

И если на Алтае уже наткнулись на сурка, который со всей очевидностью переносил это заболевание, значит, в том очаге есть и другие больные животные. Зачем ждать, когда люди с этим столкнутся? Тем более, если есть вероятность, что человек в момент заражения будет находиться далеко от медицинских учреждений и не сможет вовремя обратиться к врачу. Я считаю, очень большая удача, что этого заразившегося чумой ребёнка быстро доставили в больницу и болезнь сразу распознали. И родственники, и специалисты сработали очень хорошо, ведь чума сейчас встречается крайне редко, и настороженность у медиков может быть снижена.

— Иммунитет человека совершенно не способен самостоятельно победить чуму?

— Нет. Известно, что при отсутствии лечения смертность от чумы достигает до 95 %. То есть крайне редко, всего лишь в 5 % случаев, происходит самовыздоровление. Однако сейчас всем пациентам вводят  антибиотики, а как происходило самоизлечение в древности, неизвестно. Есть предположение, что некоторые люди генетически устойчивы к этой болезни.

— Чумка, которой болеют домашние животные, например собаки, имеет ли что-то общее с чумой и представляет ли опасность для человека?

— Нет. Например, чума свиней вообще вызывается вирусом, а не бактерией, и он очень специфичен — к свиньям, к диким кабанам. То же самое и с чумкой. Это совсем другое царство, и, к счастью, к человеку оно не имеет никакого отношения.

Беседовала Диана Хомякова

Заместителю Председателя Правительства России А. В. Дворковичу

Президенту Российской академии наук В. Е. Фортову

Руководителю ФАНО России М. М. Котюкову

Комиссия общественного контроля в сфере науки выражает беспокойство в связи с ситуацией, сложившейся вокруг ИНИОН РАН.

Пожар в библиотеке ИНИОН, случившийся 30 января 2015 г., который многими специалистами оценивается как крупнейший в мире за многие десятилетия библиотечный пожар, стал настоящей катастрофой для всех отечественных гуманитарных и общественных наук. Российские гуманитарии надолго лишились главной и лучшей в стране специализированной библиотеки, а значит и одного из основных инструментов своей работы. Возвращение к нормальному режиму работы для них возможно только после восстановления библиотеки.

В то же время серьезность проблемы, очевидно, недооценивается властями. Несмотря на выделение дополнительных средств для спасения ИНИОН, их явно недостаточно.

Нередко подвергается сомнению необходимость восстановления книгохранилища или предлагается разместить его в отдаленных районах и непригодных помещениях, что свидетельствует о непонимании того, как работает научная библиотека и какую роль она играет в гуманитарных исследованиях.

Одновременно искусственно устраивается кадровая чехарда в руководстве института, что добавляет нервозности в и без того непростой обстановке и наносит огромный ущерб восстановительным работам. Директор ИНИОН Ю.С. Пивоваров подвергся настоящей травле в средствах массовой информации, причем зачастую возникало впечатление, что трагедия ИНИОНа использовалась как предлог для сведения с ним счетов. После его увольнения в апреле 2015 г. и.о. директора ИНИОН был назначен Д.В. Ефременко; он пользовался поддержкой сотрудников института, и его работа в течение года не вызывала никаких нареканий со стороны ФАНО. Тем не менее всего через два дня после того, как ученый совет института рекомендовал его для избрания на должность директора, контракт с ним был прекращен ФАНО без всякого объяснения; ни сам он, ни сотрудники института не дождались объяснений до сих пор. По инициативе ФАНО был назначен новый и.о. директора – В.С. Мирзеханов, который за короткий срок провел большую работу и заслужил доверие коллектива. Но и он на своем посту провел меньше двух месяцев. ФАНО неожиданно и срочно объявило выборы директора, институт выдвинул двух кандидатов, которых поддержали и профильное отделение и Президиум РАН, но неожиданно оба они не получили согласования на последнем этапе и не были допущены к выборам. И опять никаких объяснений. Выборы директора оказались сорваны, и институт получил нового временного руководителя.

В результате за год с небольшим в ИНИОНе сменилось четыре руководителя, причем каждый раз эта смена происходила без всяких объяснений и вопреки желанию коллектива института.

Комиссия обращается к руководству РАН и ФАНО с настоятельной просьбой обеспечить скорейшие выборы директора ИНИОН из числа кандидатов, хорошо известных научному сообществу и пользующихся его поддержкой, причем провести эти выборы в условиях открытости и гласности. Считаем необходимым ускорить восстановление библиотеки ИНИОН на традиционном месте и снабдить ее современным книгохранилищем, рассчитанным на рост книжного и журнального фонда.

От Комиссии общественного контроля в сфере науки

Академик РАН, главный научный сотрудник Института ядерных исследований РАН                                                  В.А. Рубаков

Математика и экология… Казалось бы, эти дисциплины совершенно никак не сводимы друг с другом. Возьмем, например, качество воздуха. Какое место тут отвести математике? Тем не менее, в нашу «цифровую эру» математическое моделирование активно завоевывает самые разные отрасли. И если уж речь зашла об «Умном городе», то без применения таких ультрасовременных подходов к решению актуальных задач обойтись совершенно невозможно (иначе какой это тогда «Умный город»?).

Как мы понимаем, вопросы экологии в современном мире играют решающую роль при определении качества жизни. И ни один город не может считаться по-настоящему современным (в сегодняшнем значении этого слова), если в нем не до конца решены экологические проблемы. Индустрия и сфера развлечений, а равно и весь набор высоких технологий ничего не значат, если горожане вынуждены дышать загрязненным воздухом. К Новосибирску это имеет не последнее отношение. Вряд ли сейчас нужно доказывать, что без улучшения экологической ситуации он с большой натяжкой может претендовать на статус современного делового, научного и культурного центра.

Затронутый здесь вопрос специально обсуждался в ходе «круглого стола» в Пресс-центре ТАСС-Новосибирск 29 июня этого года. Мероприятие было организовано департаментом промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии г. Новосибирска при участии представителей институтов СО РАН и известных в городе коммерческих структур.

Как высказался по этому поводу старший научный сотрудник Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Алексей Пененко, «управлять качеством воздуха можно несколькими способами и в различных временных масштабах. В оперативном масштабе это может быть ограничение транспортных потоков или управление предприятиями.

В более длительной перспективе это касается размещения промышленных объектов, размещения жилых объектов и объектов социальной инфраструктуры. Однако для того, чтобы принимать такие решения, необходимо иметь количественные оценки, для чего и нужно использовать методы математического моделирования».

Как отметил ученый, в ИВМиМГ СО РАН разработана концепция, позволяющая решать достаточно широкий круг задач. Первая такая задача связана с так называемым прямым моделированием. Это когда мы знаем, где конкретно расположены источники выбросов, на основании чего пытаемся понять, в какую сторону будут распространяться загрязнения от данных источников (например, от оживленных автомагистралей или предприятий).

Вторая задача связана с так называемой оценкой чувствительности, когда оцениваются не сами источники загрязнения, а то, что попадает в зону их воздействия. Например, жилые объекты, сельхозпредприятия, объекты социального назначения (школы, больницы, детские сады).

Третий класс задач требует привлечения автоматизированных систем мониторинга. В крупных промышленных центрах, отметил Алексей Пененко, внедряются такие системы, которые на регулярной основе собирают значения концентраций химических веществ, газовых компонентов атмосферы, а также аэрозольных компонентов. Всё это предоставляется в виде баз данных. Используя подобную информацию, можно на ее основе уже принимать оперативные решения. Например, таким путем осуществляется поиск источника загрязнений.

Все только что перечисленные задачи могут решаться на общей платформе, входящей в систему «Умный город». По идее, здесь у нас появляется возможность решать достаточно широкий круг вопросов, жизненно важных для города. Например, осуществлять моделирование процессов переноса различных примесей, включая радионуклиды, для отдельных территорий. Можно проводить оценку риска и уязвимости для различных ситуаций, осуществлять районирование территорий по уровням опасности антропогенных воздействий. Также можно осуществлять обратные задачи по оценке мощности и обнаружению источников выбросов, недоступных для непосредственного наблюдения. Появится возможность оценки рисков, оценки кризисных ситуаций.

Как подчеркнул Алексей Пененко, указанные задачи связаны с существенными вычислениями, для чего необходимо привлекать соизмеримые вычислительные мощности. По его словам, на базе ИВМиМГ СО РАН уже действует суперкомпьютерный центр, позволяющий решать задачи подобного типа в определенных объемах. Так, здесь действует крупнейший за Уралом ЦКП, где общая пиковая производительность двух кластеров составляет 115 Тфлопс. Пользователями центра являются многие институты СО РАН, а также некоторые новосибирские компании.

Правда, чтобы довести производительность указанного суперкомпьютерного центра до мирового уровня, ее необходимо увеличить примерно на порядок. Хотя чисто технически это вполне достижимо. Как сказал Алексей Пененко, «специалисты центра утверждают, что его можно превратить в региональный вычислительный центр для решения указанных задач».

Понятно, что такие задачи невозможно решить без привлечения широкого круга специалистов. Разработкой алгоритмов непосредственно занимается ИВМиМГ СО РАН.Но при этом необходимо откуда-то брать данные измерений. Нужно будет привлекать к работе специалистов в области химии, физики и других наук. Очень важно подключать к такой работе и университеты. Не мене важно – наладить подготовку кадров по этому направлению.

В принципе, как отметил Алексей Пененко, налаживание взаимодействия с другими специалистами уже началось. Однако в этой связи необходимо понимать, что в данном случае речь идет не просто о научной проблеме, решение которой может осуществляться в границах академического сообщества. Проблема городской экологии напрямую затрагивает представителей городского руководства. По большому счету, у мэрии Новосибирска появляется хороший повод выступить здесь не только в роли заказчика жизненно важной инновации, но и фактически осуществить координацию между различными участниками процесса, включая ведущие институты Академгородка. В какой-то мере (оценивая текущее состояние РАН) это будет прецедент исторической важности.

Понятно, что не Академия наук должна отвечать за качество атмосферного воздуха в нашем городе. Здесь – прямая ответственность мэрии. И если разговоры о программе «Умный город» не являются для нее пустым звуком, взаимодействие с учеными и осуществление координации между ними в рамках решения экологических вопросов напрашивается само собой.

Олег Носков

Новосибирские ученые в сотрудничестве с коллегами из Франции и Саудовской Аравии на основе комплексного геофизического исследования глубинного строения под кальдерой Тоба на о. Суматра реконструировали механизмы процессов, приводящих к повторяющимся в этом районе суперизвержениям. Результаты этой работы опубликованы в престижном журнале Nature Communications.

Суперизвержение – это взрывное вулканическое извержение с единовременным выбросом пород общим объемом более 1000 кубических километров в условном твердом эквиваленте. В течение последнего миллиона лет на Земле функционировали три супервулкана: Йеллоустон в Северной Америке, Таупо в Новой Зеландии и Тоба на о. Суматра. Извержение вулкана Тоба примерно 74000 лет назад, в результате которого было выброшено более 2800 куб. км пород, считается самым мощным на Земле за последние несколько миллионов лет. В результате этого события образовалась огромная кальдера, заполненная восьмидесятикилометровым озером – самым крупным вулканическим озером на Земле. Удивительной особенностью этого места является то, что катастрофические извержения происходили здесь неоднократно, по крайней мере – трижды за последний миллион лет.

Человеческая цивилизация за время своего существования ни разу не сталкивалось с суперизвержениями. Самое крупное извержение, зарегистрированное человеком, объем которого составил около 150 куб. км, произошло на вулкане Тамбора в Индонезии в 1815 г. Эта катастрофа привела к существенному понижению температуры во всем северном полушарии и к десяткам тысячам жертв вследствие голода и эпидемий. Вместе с тем, масштаб этого события несовместим с последствиями суперизвержений. Поскольку супервулканы несут потенциальную опасность для человечества, необходимо относится очень внимательно к изучению процессов, происходящих в них и отслеживанию всех аномалий в их деятельности.

Авторы работы построили детальную сейсмическую модель строения коры и мантии под кальдерой Тоба с использованием метода сейсмической томографии, разработанного в Новосибирске. С помощью этой модели удалось обнаружить несколько уровней магматических очагов под кальдерой и реконструировать механизм реализации повторяющихся суперизвержений.

Основной причиной суперизвержений является накопление в недрах Земли воды, которая, как это ни парадоксально, является наиболее взрывоопасным веществом на Земле. В районе кальдеры Тоба реализуется механизм доставки большого количества воды в мантию с помощью крупной разломной зоны в плите Индийского океана, расположенной вдоль хребта Исследователей. Эта зона, которая четко выделяется на карте рельефа морского дна, разделяет два участка плиты с различным возрастом и является ослабленной частью литосферы, куда активно проникает океаническая вода. В зоне субдукции океаническая Индийская плита погружается в мантию под Суматру и затягивает с собой насыщенный водой хребет Исследователей. На глубине около 150 км, непосредственно под кальдерой Тоба, происходит выброс этой воды из погружающейся литосферной плиты.

После этого вода начинает просачиваться вверх через мантийный клин. По пути она видоизменяет породы мантии, делая их более легкоплавкими и менее плотными. В результате подъема этих пород под корой формируется огромный резервуар частично расплавленного мантийного вещества с высоким содержанием флюидов. В томографической модели этот очаг прослеживается, как аномалия с пониженными сейсмическими скоростями размером около 50 000 куб. км. В проекции на поверхность кальдеры форма этой аномалии почти идеально совпадает с областью «вспучивания» земной поверхности вокруг кальдеры на высоту более одного километра.

Мантийные породы в этом резервуаре, несмотря на их сильную разогретость, остаются более тяжелыми, чем породы коры. Поэтому далее подниматься через кору они не могут. Другое дело – вода.

После прохождения через мантийный клин ее температура может достигать 1300 градусов, но вследствие большого давления она остается в жидком состоянии. Она может спокойно продолжать мигрировать вверх через кору, являясь при этом чрезвычайно эффективным способом переноса тепла. Многочисленные землетрясения, регистрируемые в низах коры под Тобой, вероятно, являются отражением этого процесса.

Миграция горячей воды приводит к разогреву и плавлению пород в верхней коре, в результате чего на глубинах между 7 и 15 км формируется еще один магматический очаг.

Подробно структура этого очага обсуждалась в другой работе тех же авторов (Jaxybulatov et al., 2014), ранее опубликованной в журнале Science.

Частично расплавленное вещество в верхнекоровом очаге оказывается насыщенным водой, по-прежнему находящейся в жидком состоянии. При достижении некоторого порогового значения часть воды из-за декомпрессии или слишком высокой температуры может преобразоваться в пар. Это существенно повысит давление, в результате чего могут образоваться новые трещины в коре, по которым устремится новая порция вскипающей воды. Этот лавинообразный процесс в итоге способен привести к взрыву огромного объема.

Такой механизм объясняет периодичность суперизвержений и их силу. Действительно, для того чтобы зарядить «бомбу замедленного действия» требуется накопление критического объема воды, которая должна прийти из мантии. Таким образом, суперизвержения в районе Тобы будут продолжаться до тех пор, пока происходит погружение под Суматру хребта Исследователей, привносящему в мантию аномальное количество воды. Вместе с тем, учитывая то, что последнее извержение вулкана Тоба произошло только 76000 лет назад, а интервалы между суперизвержениями составляют несколько сот тысяч лет, скорее всего, в ближайшей исторической перспективе катастрофическое извержение этого вулкана человечеству не грозит.

Автор: Д.г.-м.н. И.Ю. Кулаков (Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН)

Прошедший в Новосибирске технологический Форум «Технопром-2016», как известно, был посвящен проблемам освоения Арктики. Естественно – в разрезе наших собственных научно-технических возможностей. Отрадно было рассматривать предложения со стороны российских ученых относительно создания суперсовременной инфраструктуры для наших северных территорий. Очень актуально смотрелись решения целого ряда жизненно важных вопросов, включая вопросы энергоснабжения. Предложения, действительно, отражали современный уровень научной и технической мысли. Полагаю, что если бы тема Форума была посвящена проблеме освоения Луны и Марса, наша наука и здесь не поскупилась бы на инновационные решения.

К сожалению, в пылу нашего творческого энтузиазма мы как-то подзабываем проблемы более прозаические, но не менее важные для жизни. В том числе – для жизни самой науки, для жизни наших академических институтов. Не будем скрывать, что здесь с инфраструктурой далеко не всё в порядке. И эта проблема – если ее не решать уже сейчас – может поставить крест на всех наших благих начинаниях, и про северные территории (не говоря уже о Луне и Марсе) можно будет вообще забыть.

Шутка ли, когда известный на весь мир Новосибирский Академгородок испытывает дефицит в электроэнергии? По заявлениям специалистов, этот дефицит составляет не менее 30 МВт (в мэрии Новосибирска называют цифру в полтора раза большую). Какая тут Арктика, когда подобная ситуация складывается с Научным центром, без которого Новосибирск вряд ли может претендовать на статус интеллектуальной столицы Сибири.

Курьез в том, что речь идет не о далекой безлюдной тундре, а о крупнейшем мегаполисе страны! Но, по какой-то непостижимой иронии, государственные деятели и ученые как будто куда больше озабочены энергоснабжением тундры, чем решением проблемы энергодефицита в самом сердце научной активности.

Честно говоря, я не помню ни одного крупного научного мероприятия, где бы вот так же ставился вопрос о решении проблемы электроснабжения Академгородка. Не помню, чтобы со стороны представителей науки выдвигались инновационные предложения и проекты – как это делается в отношении Арктики. Я вообще не помню, чтобы кто-либо из наших академиков во всех деталях озвучил указанную проблему, продемонстрировав властям и обществу соответствующие технические решения. Складывается ощущение, что груз чисто хозяйственных проблем по части технического и инфраструктурного обеспечения научной деятельности автоматически возлагается на государство, которое будто бы должно решать такие вопросы привычным для него способом. А как же, простите, инновации? Или кто-то считает, что Научный центр (в отличие от той же Арктики) – совсем не то место, где нужно применять научно-технические новшества подобного рода?

Сомневаюсь, что упование на стандартные подходы, возлагаемые, прежде всего, на государевых людей и муниципальные органы управления, соответствует текущей ситуации. Я уж не говорю о том, что оно никак не соответствует духу времени. Новую огромную ТЭЦ строить в Новосибирске не собираются (этот вопрос можно закрыть вообще). На расширение электросетей денег в региональном бюджете также не предвидится. Программа развития Советского района, похоже, отложена до лучших времен из-за всё той же нехватки финансов. Что делать научным институтам? Приостановить обновление своей технической базы?

Уточню в этой связи некоторые принципиальные моменты. В настоящее время делать открытия «на коленке» не получится никак. Тем более, что мы находится в состоянии глобальной конкуренции, и конкурировать приходится с теми странами, где инновации внедряются чаще, чем о них рассуждают на Форумах, и где на науку и научные исследования средств не жалеют, где финансирование научно-технических проектов различается с выделяемыми у нас суммами на порядки. И как мы ответим на эти глобальные вызовы при нашей убогой инфраструктуре?

К примеру, возрастающую роль в современных исследованиях начинают играть суперкомпьютеры.

Как утверждает директор НИИ Высокопроизводительных вычислительных систем Южного федерального университета Игорь Каляев, будущее науки напрямую связано с развитием суперкомпьютеров. По его словам, «развитие научно-технического прогресса требует решения всё более и более вычислительно трудоемких задач».

Ученый привел в качестве примера такие области и направления, как цифровая обработка сигналов, аэродинамика, молекулярная динамика, прогноз землетрясений, вычислительная космология, квантовая химия и криптография. Так, количество вычислительных операций при решении задач аэродинамики составляет десять в семнадцатой степени,  криптографии – десять в двадцать пятой степени!  Понятно, что для решения таких задач ученым потребуются очень мощные вычислительные средства.

Вы спросите: при чем здесь проблемы энергетики? Всё просто. Дело в том, что на сегодня самый мощный по производительности суперкомпьютер потребляет невероятное количество электроэнергии – более 10 МВт. Это соответствует энергопотреблению целого микрорайона! По большому счету, для работы такого сверхмощного «числогрыза» потребуется строить отдельную электростанцию.

Суперкомпьютеры, конечно же, не единственный пример, хотя он очень показательный. В любом случае современная исследовательская инфраструктура требует для себя адекватной по уровню инфраструктуры энергетической. Иначе говоря, энергетика – это не только основа промышленного развития, но и основа развития научного. И если в районе действующего Научного центра наблюдается энергодефицит, если стоимость электричества слишком высока, а система электроснабжения ненадежна, будущее науки окажется под большим вопросом. По-моему, это очевидно.

Выход, разумеется, есть. Причем, связан он с инновационным технологическим решением, что, на мой взгляд, лучше всего соответствует статусу и имиджу Академгородка. Мы уже неоднократно писали о возможностях малой распределенной энергетики, о важных для Новосибирска прецедентах, связанных с созданием современных энергетических объектов небольшой мощности. В частности, речь шла об автономном энергоблоке в Первомайском районе на улице Одоевского (концерн «Сибирь») и аналогичном по мощности энергоблоке НИИПК имени академика Е.Н. Мешалкина (простаивающем на данный момент без дела).

По мнению директора департамента энергетики и ЖКХ концерна «Сибирь» Виктора Головкина, объединив подобные станции в единую сеть, мы сможем излишки электроэнергии направлять в зону Академгородка для покрытия энергодефицита. Данный проект, считает он, позволит напрямую выйти на конечных потребителей, для чего не потребуется безумных вложений в расширение сетей (что на сегодняшний день как раз и сдерживает развитие этих территорий).

В этом случае не придется вкладываться в инфраструктуру, а пользоваться той, которая уже есть. Достаточно будет, утверждает Виктор Головкин, довести ее до адекватного новому проекту уровня: осуществить техническую синхронизацию процессов в целях обеспечения режимов работы сети и режимов работы станций. По сути – оснастить систему необходимой автоматикой.

В итоге мы получим реальное инновационное решение энергетической проблемы, а Академгородок (и весь Новосибирск) не только избавится от энергодефицита, но и реально подтвердит свой имидж интеллектуального лидера в масштабе всей страны.

Из сказанного, по большому счету, следует, что наше академическое сообщество просто обязано поддержать проект развития малой распределенной энергетики – как своим авторитетом в государственных инстанциях, так и своим интеллектуальным вкладом.

Олег Носков

В последние годы в российском политическом, экспертном и научном сообществе активно обсуждается вопрос о путях возвращения в Россию высококвалифицированных ученых, уехавших работать за рубеж в 1990-е годы и позже. Сейчас настал момент предложить эффективную программу действий.

В 1996 году я уехал в США заниматься научной работой в области фармакологии, потом несколько лет руководил исследованиями в Италии, а в 2013 году по приглашению Санкт-Петербургского госуниверситета вернулся в Россию.

Теперь я стараюсь как можно чаще направлять своих аспирантов на Запад, причем не на месяц, а как минимум на полгода, чтобы они имели возможность прочувствовать разницу между командировкой и эмиграцией. Я твердо убежден, что, отучившись в России, каждый ученый должен поехать в США или в страны Западной Европы, для того чтобы освоить новейшие технологии, поработать в реальной конкуренции со всем миром, добиться видимых результатов и, наконец, увидеть, что жизнь там — далеко не райская. Ученый не может расслабиться ни на минуту.

Даже пробившись в престижный журнал или выиграв грант, надо сконцентрироваться, настроиться на упорную работу без отпусков, на редкие встречи с родными и друзьями, так как не будет времени и денег часто ездить в Россию, и существовать в условиях жесткой конкуренции, например, с китайскими специалистами, которые «пашут» по 24 часа в сутки. И жить вырванным из своей культурной среды. Всё это непросто.

Не случайно многие мои китайские друзья, с которыми мы работали вместе в США, мечтали вернуться домой. «Только мне нужны еще две статьи в Nature (один из самых престижных научных журналов в мире. — Р.Г.), — вздыхали они. — А то не возьмут в университет...»

То есть право вернуться домой им надо было заслужить!

Вот как работала уже в конце 1990-х годов государственная программа Китая «100 талантов», позже переросшая в «1000 талантов». Она допускала, что из многих тысяч уехавших китайских студентов домой вернется хотя бы каждый десятый. То есть изначально планировалось, что вернутся не все, но лучшие — и получат финансирование лабораторий, нормальные зарплаты и т.д. Так и произошло. И поэтому сейчас — 20 лет спустя — китайская наука стала куда более динамичной и современной, мои коллеги пишут блестящие статьи по биомедицине и работают целые институты с самыми талантливыми китайскими учеными, вернувшимися отовсюду домой.

Поэтому я категорически не понимаю тех, кто до сих пор оспаривает необходимость подобной программы в России.

Необходимо создать условия, чтобы российские студенты, аспиранты, молодые ученые, получившие опыт работы на Западе со всеми его плюсами и минусами, захотели бы вернуться домой.

Сегодня в любой стране получить грант или лабораторию для научных исследований очень непросто. Государство везде экономит деньги и выбирает, на какие области оно станет их тратить. Приоритеты со временем меняются, и далеко не все направления науки сегодня получают финансирование в прежних размерах. Не зря американские ученые пишут сейчас открытые письма о том, что государство должно вкладывать деньги, скажем, в биомедицину, иначе Америка скатится вниз.

Поэтому, выиграв грант, ученый чаще всего сразу начинает думать, что он будет делать через 3-5 лет, когда этот грант закончится. На какие деньги и в какой стране он продолжит свои исследования? И очень важно, чтобы уже сегодня он выбирал не только между Бостоном, Пекином и Гамбургом, но и между Москвой, Петербургом, Казанью или Новосибирском.

Для этого ученому нужно предлагать конкурентные условия для работы: длительное финансирование для лаборатории, нормальные бытовые условия, хорошую зарплату. Но всё это — за реальные достижения, а не только потому, что кто-то просто поработал за границей и решил вернуться.

Разумеется, все отечественные ученые, не уезжавшие надолго или уже вернувшиеся, должны иметь такую же возможность участвовать в конкурсах, и лучше всего, когда эти конкурсы объявляет государство. Госпрограмма — это всегда надежнее, долгосрочнее и солиднее.

А пока меня, как человека, вернувшегося в Россию по доброй воле, воспринимают по-разному. Некоторые называют «гастролером», думая, что я опять уеду за рубеж, как только закончатся полученные здесь гранты. А мои друзья — ученые разных национальностей, которые работают по всему миру, — считают, что ситуация у меня нестабильная. На это я могу сказать: нестабильно сейчас в науке не только у нас, но и во всем мире. А в России грантовая и другие системы поддержки науки только начинают формироваться.

Еще три года назад никто не предполагал, что Российский научный фонд станет выдавать миллионные гранты. А сегодня на эти деньги мы проводим исследования, развивается научная инфраструктура — например, в СПбГУ уровень доступа к электронным научным ресурсам такой же, как в ведущих вузах мира; создан научный парк с уникальным оборудованием. В Новосибирске функционирует недавно введенный в строй виварий, соответствующий самым высоким международным стандартам, прекрасно оснащенные лаборатории работают в Нижегородском университете. И таких примеров много.

Надеюсь, что в ближайшие несколько лет в России заработают и другие формы поддержки науки, и тогда мои друзья со всего мира перестанут беспокоиться обо мне, а некоторые начнут бороться за право вернуться домой.

Автор — директор Института трансляционной биомедицины СПбГУ, профессор Сколковского института науки и технологий

Похоже, сфера применения «мирного атома» заметно расширяется, настраивая наших физиков-ядерщиков на очень хорошие перспективы. Во всяком случае, слово «радиация», по сию пору вызывающее в сознании многих из нас негативный ассоциативный ряд, в скором времени (будем надеяться) приобретет вполне «мирное» звучание.

Проблеме хозяйственного применения радиационных технологий был посвящен отдельный «круглый стол» на Международном Форуме «Технопром–2016». Сразу скажу, что для неподготовленного слушателя многое звучало как откровение. Действительно, тема радиационной обработки продуктов питания или семян растений пока еще в нашей стране не получила должной популяризации и знакома, в основном, только специалистам. Тем не менее, её актуальность возрастает с каждым годом, особенно в свете того, что наше государство начинает встраиваться в этот мировой тренд, дав, наконец-то, «зеленый свет» данным технологиям.

Еще в 1981 году объединенный комитет экспертов ФОА, МАГАТЭ и ВОЗ пришел к выводу, что облучение любого пищевого продукта небольшими дозами не вызывает токсического действия и не требует дальнейших токсикологических исследований обработанной продукции.

Для радиационной обработки пищевых продуктов разрешено использовать электронное излучение с энергией не более 10 МэВ, гамма-излучение и тормозное излучение, генерируемое ускорителями с энергией не более 5 МэВ.

В настоящее время радиационные технологии применяются для обработки пищевых продуктов в целях обеспечения микробиологической безопасности, для обработки клубней и корнеплодов, для продления сроков хранения растений, для обработки свежих фруктов и овощей в целях замедления их созревания. Также облучение используют в целях борьбы  с насекомыми-вредителями (дезинсекция), проводят обработку посевного материала для борьбы с болезнями (вместо химического протравливания), осуществляют предпосевную обработку для повышения урожайности культур. Помимо этого радиационную обработку применяют в целях селекции новых сортов (радиационный мутагенез). Кроме того, таким же способом обрабатывают корма и обеззараживают отходы.

Как видим, спектр применения радиационных технологий очень широкий. По словам ведущего инженера научно-внедренческой фирмы «Центр пищевых технологий» Оксаны Сотниковой, в настоящее время в мире создано около 220 специализированных центров по облучению сельскохозяйственной продукции и продуктов питания. Что касается развития мирового рынка облучения, то согласно приведенным прогнозам, к 2020 году объемы обрабатываемой продукции составят более одного миллиона тонн. К 2030 году объемы увеличатся примерно в два раза.

Мировая практика в этом плане весьма показательна. Например, в США с 1990-го года радиационные технологии широко применяются для обработки охлажденной и замороженной птицы (как тут не вспомнить печально «знаменитые» куриные окорока).  Тем же способом обрабатывается мясо и мясные консервы (в основном бекон). Такая же обработка применяется в Великобритании применительно к птице. В Германии и Австрии обрабатывают мясные полуфабрикаты. В ЮАР такой обработке подвергается яичный белок и яичный порошок, а также вяленое мясо. В тропических странах таким способом обрабатывают рыбную продукцию, в основном – сушеную и копченую рыбу. В государствах Юго-Восточной Азии и районов Тихого океана радиационные технологии используются для консервирования свежей рыбы. По словам Оксаны Сотниковой, такая рыба в охлажденном виде может храниться 20-25 дней без глубокой заморозки. Рыбу и другие морепродукты облучают также в Великобритании и в Нидерландах.

Радиационные технологии широко применяются в разных странах и при обработке фруктов и овощей. В основном облучают лук и картофель для предотвращения прорастания (чаще всего так поступают в Китае и в Японии). В странах Юго-Восточной Азии обрабатываются какао-бобы и плоды манго, в Швеции облучается клубника для продления сроков годности, в Венгрии – паприка, в странах Южной Африки – различные фрукты, чеснок и орехи.

Радиационной обработке подвергаются  и сухие ароматические травы. Эти методы применяются в странах Юго-Восточной Азии, а также в Бельгии, в Швейцарии и особенно – в ЮАР (где почти 90% обработанной еды как раз составляют специи). По данным директора Всероссийского научно-исследовательского института радиологии и агроэкологии Натальи Санжаровой, радиационная обработка предварительно упакованных пряностей и специй позволяет увеличить срок их хранения в 2-3 раза. Надо сказать, что пряности и сушеные травы содержат патогенные микроорганизмы, свойственные почве, где они были выращены (бактерии, грибки и плесень). Если обработать их «химией», то они потеряют свои вкусо-ароматические (а значит – потребительские) качества.

Что касается радиационной дезинсекции, то она имеет ряд преимуществ перед традиционной «химической» обработкой. Например, срок обработки сокращается до одного дня (тогда как при традиционной обработке необходима как минимум неделя, а полный цикл составляет полтора месяца).

К тому же радиационная обработка дает стопроцентную гибель насекомых – вредителей зерна. Помимо этого снижается риск отравления и смерти работников.

Радиационная обработка зерна широко применяется в Великобритании. В Германии даже созданы специальные стационарные и передвижные установки для предпосевной обработки семян зерновых культур.

Не менее важна в современной пищевой промышленности и массовой торговле обработка рыбных пресервов и салатов. Таким способом достигается уничтожение патогенных бактерий, грибков и дрожжей, способных вызвать пищевое отравление. Отметим, что в США ежегодно от пищевых отравлений умирает до 3 тысяч человек. В России – в несколько раз больше. Поэтому облучение микробиологически опасных продуктов позволяет существенно снизить эти риски (не говоря уже об увеличении сроков годности пищевой продукции).

В общем, важность радиационных технологий понятна.  Вопрос лишь в том, насколько быстро и эффективно они будут внедряться в нашей стране. Самое интересное, что с чисто технической точки зрения особых проблем здесь нет, поскольку в России есть серьезные научные организации, способные провести необходимые исследования и создать необходимое оборудование. Точнее, такие исследования вовсю проводятся, а оборудование давно уже создано. Мало того – поставляется за рубеж!

Дело, как всегда, – за нашим политическим руководством. Как мы уже сказали, государство открыло таким технологиям дорогу. Даже разработана соответствующая «дорожная карта» развития данного направления. Процесс, так или иначе, запущен.

Однако главный камень преткновения на сегодняшний день – это простой российский потребитель, в сознании которого любое упоминание о радиации вызывает резкое эмоциональное отторжение – еще более сильное, чем упоминание о «химии». 

Олег Носков

На Петербургском международном экономическом форуме прошло вручение очередной международной энергетической премии «Глобальная энергия». В этом году премию впервые дали химику, причем нашему соотечественнику, научному руководителю Института катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН. Мировое научное сообщество отметило его прорывную разработку новых катализаторов в области нефтепереработки и возобновляемых источников энергии, внесших принципиальный вклад в развитие энергетики будущего. Итогом его работ стало новое научное направление – радиационно-термический катализ.

О том, насколько важны подобные исследования для нашей страны, новый лауреат «Глобальной энергии» рассказал нашей газете.

– Валентин Николаевич, что связывает вас, сибиряка, с Петербургом?

– Очень многое. У нашего института в северной столице есть филиал, который занимается разработкой катализаторов для получения полимеров нового типа. В Петербурге расположена и дочерняя инжиниринговая компания института. Сейчас она занимается вопросами переработки попутных нефтяных газов и решает, таким образом, проблему их утилизации. Так что я в Петербурге – частый гость.

– Чтобы беседовать дальше, напомните, что такое катализатор?

– Катализатором называют вещество, которое управляет скоростью и направлением химических превращений. А таковых может быть множество, и для каждого из них нужен свой катализатор. Расчетами скорости занимаются не химики, а химические инженеры, специалисты по тепло- и массопереносу. А задача химиков – создавать эти «волшебные палочки», катализаторы, которые дают максимальный энергетический (а значит, и экономический) эффект.

– В чем суть вашей разработки?

– Речь идет не об одной, а о множестве разработок нашего института катализа. Суть их состоит в следующем: есть много химических процессов, интересных для энергетики. У нас есть разработки по созданию катализаторов для нефтепереработки, производства моторных топлив. Мы гордимся тем, что многие разработки в этой области применялись в российской промышленности и используются по сей день.

Так, в 2003-2006 годах наш институт разработал отечественные катализаторы нового поколения для производства моторных топлив, соответствующих стандартам Евро-4 и Евро-5. На эту работу за три года мы получили от государства 500 млн рублей. Использование новых катализаторов на нефтеперерабатывающих заводах позволило наладить выпуск высокооктановых бензинов на сумму 8 млрд рублей. То есть вложения государства окупились 17 раз.

Сейчас около 10% всего высокооктанового бензина России производится с использованием уже следующих поколений катализаторов, созданных нашим институтом и его бывшим Омским филиалом (последний был преобразован в Институт проблем переработки углеводородов СО РАН несколько лет назад. – Прим. ред.).

– Вы рассказали о том, что уже внедрено в жизнь. Над какой проблемой вы думаете сейчас?

– Как ученому, мне интересны решения нетрадиционных для катализа вопросов. Мы начали работать над искусственным фотосинтезом, хотели создать аналог растений. До сих пор этот искусственный фотосинтез в полном объеме на практике еще не реализован, потому что задача оказалась намного сложнее, чем предполагали ученые. В 1980-х мы первыми предложили использовать специально подобранную комбинацию нескольких полупроводников для преобразования световой энергии в химическую.

– Неужели вы изобрели химический заменитель растений?

– В ходе разработки полупроводниковой техники мы создали системы, которые воспроизводят бактериальный фотосинтез с эффективностью большей, чем в природе. На выходе мы получали водород. Многие разработанные нами подходы актуальны до сих пор. Более того: иностранные коллеги воспроизводят сегодня наши результаты, правда, без ссылки на нас. Это, кстати, особенность современных ученых: они не знают того, что было сделано кем-то много раньше.

– Много ли в России придумано катализаторов?

– Отечественная промышленность использует около 550 различных видов катализаторов для нефтепереработки, нефтехимии и химпрома. Разумеется, для иностранных компаний, производящих катализаторы, нежелательно, чтобы Россия активно выходила на рынок со своими собственными катализаторами, потому что мы конкуренты.

Поясню: количество стран, которые выпускают катализаторы для нефтепереработки, меньше, чем тех, что умеют делать атомную бомбу. Вот почему технологии производства катализаторов глубоко конфиденциальны. И Россия в число этих стран входит.

Однако западные страны при своем желании и при нашей нынешней зависимости от импорта могут обрушить ВВП России на 1 трлн рублей, перестав продавать нам свои катализаторы. Почему же так получается? Да потому, что для выпуска передовых «волшебных палочек» надо построить новые заводы. И наши власти спохватились только тогда, когда объявили санкции. Хорошо, что у нас были свои разработки и мы сохранили свой научный потенциал.

– Выходит, что российская наука и химпром могут импортозаместить рынок катализаторов?

– В принципе да. В России есть технологии, где до сих пор основные катализаторы – российские. Так, наш институт обеспечил ими компанию «Сибур». «Роснефть», «Газпромнефть», «Газпром» – все они широко используют отечественные катализаторы. Но есть и производства, которые появились уже после развала Союза, где импорт катализаторов доходит до 100%. Например, катализаторы для производства полимеров – полиэтилена и полипропилена – сплошь заграничные.

В советские годы эти катализаторы успешно выпускались на наших заводах. В 1990-х годах наши катализаторы были лицензированы в Западной Европе, после чего до середины 2010-х значительную часть пропилена Старый Свет выпускал на наших катализаторах. При этом сама Россия перешла на импортные.

Сегодня мы наблюдаем парадокс: недавно российские катализаторы поставили на производство полимеров в Саудовской Аравии, а Россия по-прежнему закупает 100% аналогичных катализаторов в европейских странах. Но ситуация немного меняется. Сейчас в Томске идет подготовка строительства завода по производству катализаторов для выпуска полимеров. Там используется полностью отечественная технология. Но, к сожалению, пока этому проекту не хватает финансирования.

– Под вашим руководством ведутся работы по получению топлива из растительного сырья: микроводорослей, растительных масел, древесины, рисовой шелухи. Расскажите об этом подробнее.

– Есть сырье, которое мы буквально выбрасываем на помойку, а могли бы перерабатывать. Только в Краснодарском крае рисовой шелухи ежегодно образуется свыше сотни тыс. т, а в странах Юго-Восточной Азии – более 10 млн т. Считаю, что химики должны научиться перерабатывать это «богатство» в полезные вещества – например, в сорбенты, а в перспективе – и в топливо. Делать это можно с помощью обработки в каталитических реакторах, созданных в нашем институте.

– Какой вы видите энергетику будущего?

– Все зависит от того, насколько вперед мы заглядываем. Если говорить о горизонте 20-30 лет, я думаю, мы никуда не уйдем от доминирующего использования нефти, газа, угля. Пока альтернативная энергетика все еще дорога. Хотя, например, в 1970-е годы  солнечные батареи считались крайне неэффективными: чтобы их использование стало выгодным, необходимо было снизить их стоимость в тысячу раз. С конца 1970-х годов до наших дней промышленность сделала шаг вперед, и теперь солнечные батареи питают даже светофоры в Петербурге.

– Мы недавно писали о перспективах водородной энергетики, она входит в круг ваших научных интересов?

– Безусловно, ведь водород нужно из чего-то получить. Обычно – из углеводородов, но хотелось бы из воды. У нас возникла идея: добыть водород из воды посредством вышеупомянутого искусственного фотосинтеза. Можно взять и существующую солнечную батарею, сделав с ее помощью электролиз воды. В итоге тоже получится водород и кислород.

Возможно, через 15-20 лет искусственный фотосинтез станет реальностью, как и солнечные батареи, и будет применяться для получения водорода. Это даст толчок развитию космических систем. Кстати, катализ можно очень эффективно использовать и для преобразования ядерной энергии. Однако востребованность новых технологий зависит от воли государства.

– Вы указали вектор перспективных исследований, но можете ли перечислить конкретные разработки, которыми мы скоро воспользуемся в обычной жизни?

– Приведу два примера. Первый: мы установили в автомобиль небольшой каталитический процессор для преобразования части топлива в смесь водорода и угарного газа. Такой подход позволяет без специальных систем очистки исключить токсичность выхлопов. Кроме того, неожиданно для нас он позволил экономить до 30% топлива при езде по городу. То есть мы добились того же эффекта, что и гибридные авто и электромобили.

Второй пример: наш институт разработал особые котельные, которые работают совсем на других принципах, нежели традиционные. Они не дымят, даже если топятся углем. Эффективность использования топлива в них в несколько раз выше, чем в традиционных. Сейчас в Сибири и на Дальнем Востоке работает пять инновационных котельных.

– Чувствуете ли вы поддержку государства в своих начинаниях?

– Пока помощь государства в области нетрадиционной энергетики мизерная. Тому есть простая причина: Россия имеет в достаточном количестве традиционные энергоресурсы. Пока, так сказать, жареный петух нас не клюнул. И к экологии в нашей стране относятся без особого трепета, разве что в больших городах.

– Вы не только ученый, но и университетский профессор. Радуют ли вас студенты тягой к исследованиям?

– За последние годы студенты изменились, потому что резко упал уровень подготовки детей в школе. Ребята хуже знают математику, физику, химию; в университете приходится их подтягивать. Но, как и в советские годы, сейчас около 10% ребят подготовлены превосходно.

Если мы хотим, чтобы молодежь осталась в науке, эти ребята должны чувствовать себя причастными к решению интересных и важных задач. В нашем университете подготовка нестандартная: три года идет общеуниверситетская программа, потом ребята два-три года работают в лабораториях академических институтов. Получив достойную зарплату, ребята там и остаются.

– За счет чего вам удается материально заинтересовать молодежь?

– Экономический механизм таков: нужная работа или очень хорошие фундаментальные исследования всегда имеют дополнительное финансирование. И эти деньги просто должны доходить до молодежи. Необходимо помочь молодым ученым с жильем. В нашем институте этот вопрос в значительной мере решен: два года назад все наши молодые сотрудники получили квартиры. Сейчас реализуется второй этап программы обеспечения научной молодежи жильем.

Наш институт – один из самых крупных химических институтов России. При этом из 440 научных сотрудников почти половина – в возрасте до 39 лет. Каждый год у нас работают около 80 студентов-дипломников и от 50 до 70 аспирантов. И мы всегда рады новым лицам, в том числе из Петербурга.

Подготовила Галина Назарова

Как мы знаем, в числе первоочередных задач, поставленных перед российской наукой, поиск решений для проблем освоения Арктики. Разумеется, ученые не могли не обойти стороной задачу электроснабжения этих труднодоступных мест.

На прошедшем в июне «Технопроме» свои разработки на сей счет предложил НИЦ «Курчатовский институт», который в последнее время уделяет пристальное внимание задачам интенсификации освоения природных богатств Арктической зоны и Дальнего Востока нашей страны. Понятно, что решение этих задач невозможно без создания соответствующей энергетической инфраструктуры широкого диапазона генерируемых мощностей.

В нашем сознании «Курчатовский институт» тесно ассоциируется с ядерной энергетикой.  И надо сказать, что в свое время вопросы электроснабжения отдаленных северных территорий предполагалось решать именно за счет ядерных энергетических установок небольшой мощности (например, мобильная ядерная установка на подводной лодке специально разрабатывалась для порта Тикси). Однако одними ядерными реакторами здесь ограничиться невозможно, поскольку в реальной практике очень сильно востребованы более компактные, мобильные и не столь мощные энергетические установки (иногда – до 20 кВт и ниже). Ядерный реактор, как мы понимаем, таких параметров обеспечить не может.

Как заметил по этому поводу представитель «Курчатовского института» Дмитрий Мельник:

«Потребители обычно разбросаны на обширных территориях – вдали от стационарных городских и поселковых источников энергии, а прокладка для них сетей электроснабжения не представляется экономически целесообразной».

В чем представляется выход? Специалисты нашли его в использовании энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Результатом работ, опирающихся на научно-технические заделы и кооперацию с индустриальными партнерами, стало создание целого ряда автономных гибридных солнечных и ветроэлектрических энергоустановок промышленно-бытового назначения.

Использование принципиально разных возобновляемых источников энергии – солнца и ветра – позволило значительно повысить надежность обеспечения объектов электроэнергией, – утверждает Дмитрий Мельник. По его словам, диапазон рабочих температур составляет от минус 50° С до плюс 50° С. При этом важно  подчеркнуть, что в составе указанных энергетических систем используются комплектующие только отечественных производителей. Транспортировка этих энергоустановок к месту окончательного монтажа и эксплуатации может осуществляться на вертолете Ми-8.

Круг потенциальных потребителей подобных систем весьма широк – это и электропитание аппаратуры навигационных маяков и буёв, электропитание появляющихся на Севере и Дальнем Востоке многочисленных станций сотовой и радиорелейной связи, десятков локальных систем радио и телевизионного вещания,  электропитание  аппаратуры  аэродромных  служб  и  наземных метеостанций и т.д.

Правда, несмотря на очевидные преимущества ВИЭ, для обеспечения электричеством достаточно крупных объектов приходится использовать дополнительные генерирующие мощности, работающие на традиционном углеводородном топливе.

«Наши энергоустановки, – говорит Дмитрий Мельник, – могут иметь в своем составе недорогие резервные электрогенераторы с двигателями внутреннего сгорания, использующими углеводородное топливо.

Поэтому, с одной стороны, они могут не зависеть от неравномерностей поступления солнечной и ветровой энергии, а с другой – оказывают на окружающую среду минимальное вредное с точки зрения экологии воздействие. Также мы ведём активные проработки относительно применения для аналогичных целей топливных элементов на спиртах, сжиженном и природном газе».

Тем не менее, чтобы всё-таки уйти от использования традиционных двигателей внутреннего сгорания (требующих, в том числе, и частого технического обслуживания), в настоящее время специалистами Центра ведутся активные проработки их замены на альтернативные источники электроэнергии – топливные элементы (ТЭ), использующие принципы прямого преобразования химической энергии в электрическую с помощью протонно-обменных мембран. При этом планируется применять в качестве исходного источника энергии не чистый водород, а более доступные и удобные в эксплуатации метиловый или этиловый спирты, а также сжиженный газ – пропан. «В большинстве случаев топливом для низкотемпературных топливных элементов является водород, однако на практике для наших энергоустановок целесообразно использовать спирты – метанол или этанол. Так, спирты легко хранить и транспортировать в обычной таре, при этом отсутствуют характерные для водорода утечки при их хранении», – уточнил Дмитрий Мельник. Он напомнил, что в настоящее время уже хорошо известны как опытные, так и серийно выпускаемые за рубежом  топливные элементы, использующие спирты и пропан. Поэтому сейчас в Центре пытаются спроектировать и создать аналогичные опытные образцы для использования их в упомянутых энергосистемах для покрытия энергодефицита в период «полярной ночи».

По словам Дмитрия Мельника, энергоустановки  на  основе  топливных  элементов  характеризуются экологической безопасностью и более высокой эффективностью по сравнению с традиционными дизельными и бензиновыми генераторами (см. график).

Данные разработки «Курчатовского института», на мой взгляд, имеют значение не только для Арктики. По большому счету, они наглядно демонстрируют возможности альтернативной энергетики как таковой. Особенно важно, что тем самым разрушается вредный и въевшийся в наши головы стереотип, будто энергоустановки на основе ВИЭ могут эффективно работать только в благоприятных природно-климатических условиях. Полагаю, что Арктика способна дать альтернативной энергетике «проверку на прочность».

Не будем сейчас загадывать, как далеко пойдет наше государство в освоении северных территорий. С чисто научно-технической точки зрения ситуация с подобными энергосистемами может рассматриваться намного шире. Даже если «арктическая программа» по каким-то причинам будет свернута, у Центра в любом случае останется неплохой шанс осуществить успешную коммерциализацию своих разработок. Причем – в мировом масштабе.

Олег Носков