Валентин Пармон: Мы создаем топливо с использованием биомассы растений

Валентин Пармон - один из самых авторитетных в мире ученых в области катализа и фотокатализа, химических методов преобразования энергии, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, термодинамики неравновесных процессов. Для зарубежных коллег его имя - синоним неожиданных и в то же время эффективно работающих решений в этой области. Академик более 20 лет возглавляет (последние два года в качестве научного руководителя) Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН - крупнейший в мире исследовательский центр, целиком посвященный катализу. Как раз больше о своем институте предпочел говорить ученый, когда мы беседовали с ним в преддверии Петербургского экономического форума, на котором прошла церемония его награждения как лауреата премии "Глобальная энергия-2016".

Валентин Николаевич, как вы пришли в науку?

Валентин Пармон: Я за свою жизнь интересовался многими научными дисциплинами. Сначала очень увлекся биологией, был юннатом. Но мое школьное детство и юношество пришлось на 1950-1960-е годы - это то время, когда совершались научные открытия, запускались в космос ракеты, строились большие электростанции и поднималась страна. Это предопределяло мой интерес к технике. Тогда я несколько дней в неделю проводил в минском Дворце пионеров в кружках моделирования. Повезло мне и с преподавателями точных наук, так что я всерьез подготовился к поступлению в Московский физико-технический институт. По окончании получил диплом инженера-физика по специальности "химия быстро протекающих процессов". Затем были аспирантура МФТИ, защита в 1977 году диссертации на соискание кандидатской степени, работа в Институте химической физики и, наконец, приглашение в новосибирский Институт катализа от моего научного руководителя Кирилла Замараева. Он был увлечен идеей создания искусственных аналогов фотосинтеза растений. И если в Москве я занимался исключительно фундаментальной проблематикой, то в Новосибирске передо мной поставили более прикладные задачи, которые, впрочем, нельзя было решить без академической подготовки. Часть из них была направлена на использование каталитических методов преобразования солнечной энергии в химическую. Так я стал заниматься катализом.

Как бы вы объяснили неискушенному читателю, что такое катализ?

Валентин Пармон: Катализ - это наука о том, как можно управлять направлением и скоростью протекания химических реакций для получения нужных веществ. Я не раз говорил, что слово "катализатор" - это не метафора, как в словосочетании "катализатор прогресса", а вполне определенный химический термин. Он был введен еще в 1836 году шведом Йенсом Якобом Берцелиусом. Для неискушенных в химии людей - это своеобразная волшебная палочка, с помощью которой одни вещества превращаются в другие. Но за этим "волшебством" всегда стоит тяжелый и длительный труд ученых-исследователей. Пожалуй, катализ - одна из самых сложных областей химии, мультидисциплинарная наука, в которой сошлись химия и физика, математика и материаловедение, а также инженерия. Весьма показательно, что государств, владеющих полным комплексом технологий производства катализаторов, таких, например, как Россия, в мире меньше чем производителей ядерного оружия, и, повторюсь, катализаторы и каталитические технологии - это важнейший элемент технологического базиса любой развитой экономики.

В химической промышленности 90 процентов продукции получают с применением катализаторов. А всего доля продукции, полученной с применением таких технологий в различных отраслях (в нефтепереработке, нефтехимии, химической и пищевой промышленности, фармацевтике, энергетике и металлургии), может достигать в ВВП стран 10 процентов. Это совсем не такой маленький показатель, как может показаться на первый взгляд, ведь доля материального производства, например, в ВВП России составляет 40, а в США и вовсе 20 процентов. Чтобы было понятнее - без продукции, полученной с использованием каталитических процессов, просто не было бы того огромного спектра товаров, которым пользуется современный человек - ни компьютеров, ни смартфонов, ни бензина, ни самих автомобилей.

Вы руководите Институтом катализа уже много лет. Как бы вы охарактеризовали его деятельность в целом?

Валентин Пармон: Институт был создан еще в 1958 году, и основные направления ведущихся в нем исследований во многом следуют из его названия. Это, прежде всего, с точки зрения академической фундаментальной составляющей - изучение катализа и фотокатализа, в том числе и в природе, создание единой теории катализа; предвидение каталитического действия. А со стороны прикладных исследований - разработка самих катализаторов и каталитических процессов для различных отраслевых технологий. Если мы говорим об энергетике, то такие продукты и технологии нужны в нефтепереработке, нефтехимии, а также для преобразования и аккумулирования различных видов энергии и для эффективного использования возобновляемых и нетрадиционных энергоресурсов. Достижения, за которые я был удостоен премии "Глобальная энергия", как раз в прикладном применении катализа в решении различных энергетических проблем - от нефтепереработки до получения новых видов биотоплив.

Понятно, что они были бы просто невозможны без деятельности института во всех этих направлениях. Поэтому нельзя говорить о моих личных достижениях в отрыве от институтских.

Ваш институт в 1990-е годы смог не только выжить, но и на зависть многим академическим организациям неплохо встроиться в новые коммерческие условия существования.

Валентин Пармон: Знаете, катализ как научная дисциплина всегда находится на стыке фундаментальной науки и прикладных задач, а промышленность напрямую заинтересована в результатах нашей деятельности. Поэтому в новосибирском Институте катализа с советских времен много занимались именно прикладными исследованиями, выполнялось много работ по хоздоговорам с промышленниками и энергетиками, так что к моменту распада Советского Союза коллектив был уже вполне подготовлен к работе в рыночных условиях. К тому же мы оказались обладателями накопленного в предыдущие годы исследований сильного фундаментального и междисциплинарного научно-технологического задела. Мы сумели быстро переналадить работу института в новых условиях, превратив его в исследовательский центр, еще более нацеленный под запросы промышленных потребителей. Умение работать в конкурентной среде оказалось не менее интересным, чем занятия исключительно фундаментальной наукой. Конечно, в наших разработках продолжали нуждаться такие небедные отечественные отрасли, как нефтепереработка и нефтехимия. Но все же в эти тяжелые в целом для российской промышленности времена основными потребителями инновационных разработок Института катализа стали зарубежные компании, и в девяностых годах более половины нашего бюджета составляли деньги, приходившие по контрактам из-за границы.

Чем вы это объясняете?

Валентин Пармон: Например тем, что научные организации подобного профиля в мире были созданы позже новосибирского и к 1990-м во многих областях они так и не догнали нас - ни по кадровому потенциалу, ни по наработанным продуктам и технологиям. Помимо этого, каталитические исследования очень дороги, и даже крупным химическим корпорациям, таким как BASF, DuPont или Dow Chemical, чрезвычайно накладно финансировать весь цикл от фундаментального исследования до инженерной разработки. Поэтому в своей инновационной практике они сначала выуживают в профильных лабораториях университетов во всем мире промежуточные результаты, а потом уже сами "доводят" их до промышленного применения. А тут, в России, в Новосибирске, пожалуйста - полный исследовательский цикл в одном институте, причем с широким спектром продуктов в высокой для реализации степени готовности.

Так, в результате взаимодействия с нами химические компании в ряде европейских стран освоили, в частности, выпуск и широкое использование для производства полиэтилена и полипропилена соответствующих катализаторов, разработанных в нашем институте. Относительно недавно в Саудовской Аравии был построен завод по производству катализаторов для гидроочистки нефтепродуктов, в котором были использованы разработки Института катализа. Американская компания Monsanto Enviro-Chem до сих пор производит установки для очистки промышленных газовых выбросов от органических загрязнений с помощью нашей технологии "Реверс-процесс". В Польше успешно функционирует завод по производству высокооктанового бензина по технологии "Цеоформинг", разработанной у нас в стране. Таких примеров много.

Какие разработки для энергетики, созданные в вашем институте, вы бы назвали самыми интересными?

Валентин Пармон: Многие наши наработки все чаще востребуются в самой России, а некоторые из них уже сейчас приносят значительный экономический эффект. Например, миллиардные прибыли получают предприятия, где внедрены наши катализаторы и каталитические технологии для производства бензина стандартов Евро-4 и Евро-5. Государство вложило в исследования полмиллиарда рублей, но только за три года применения их результатов было выпущено высококачественного топлива более чем на восемь миллиардов. Сейчас мы с нефтяниками на стадии запуска каталитических технологий переработки попутных нефтяных газов в жидкие продукты или в газовое топливо, пригодное для местной энергетики.

INCUT2

Это чрезвычайно важно, ведь сейчас до 30 миллионов тонн такого газа сжигается или закачивается обратно в скважину исключительно потому, что без такой переработки его сложно транспортировать. Построено несколько котельных, работающих по созданной нами технологии беспламенного каталитического горения с использованием низкосортного угля. Режим работы таких котельных можно чрезвычайно гибко менять в 10-кратном диапазоне мощностей, подстраиваясь, например, под погодные условия и снабжая дома комфортным теплом без перетопов и выбросов токсичных веществ. При этом расходы самого топлива сокращаются по меньшей мере в два раза. После несущественной регулировки в них можно использовать различное биотопливо - опилки, отходы пищевой промышленности.

Что касается биотоплива, мы сейчас много работаем и в области возобновляемых источников энергии. В частности, создаем очень перспективные каталитические технологи для производства высококачественных моторных топлив, включая авиационные, с использованием биомассы растений или тех же отходов, которых образуется и накапливается в результате деятельности человека миллионы и миллионы тонн.

Кстати

Каждый рубль, вложенный государством в разработку новых катализаторов нефтепереработки, превратился в 17 рублей продукции всего за три года их применения.

500 миллионов рублей - экономический эффект от использования катализаторов для гидрирования технических и пищевых жиров.

15 тысяч тонн рисовой шелухи в России и 7-8 миллионов тонн в странах Юго-Восточной Азии можно ежегодно превращать в высококачественное моторное топливо с помощью катализаторов, разработанных под руководством академика Пармона.

30 миллионов тонн попутного нефтяного газа за счет каталитической переработки по методу Пармона можно превратить в стандартизированное газовое топливо вместо сжигания или обратной закачки в скважины.

Справка

Валентин Пармон родился 18 апреля 1948 г. В 1972 г. закончил МФТИ. С 1975 г. - кандидат физико-математических наук. С 1985 г. - доктор химических наук. С 1989 г. - профессор. С 1997 г. - действительный член РАН, член ряда научных и экспертных советов РАН, Минобрнауки и ФАНО России.

С 2012 г. член Европейской академии наук.

С 1995 по 2015 г. - директор, сейчас - научный руководитель Института катализа CО РАН. Преподает в Новосибирском государственном университете, входит в президиумы РАН и Сибирского отделения РАН, а также в президиум Российского химического общества им. Д. И. Менделеева. С 2010 г. - член Консультативного научного совета Фонда "Сколково". Почетный гражданин Новосибирской области. Лауреат Государственной премии России по науке и технологиям (2009 год). Лауреат премии "Глобальная энергия" 2016 г.