Молодежные научные лаборатории решают реальные задачи
Национальный проект "Наука и университеты" направлен на воспитание и поддержку нового поколения ученых, которые способны совершить инновационные открытия. Это один из приоритетов Десятилетия науки и технологий. По условиям предоставления гранта не менее половины таких лабораторий должны состоять из молодых (не старше 40 лет) сотрудников. Приоритетные направления их исследований сосредоточены на важнейших задачах страны: Арктика, малотоннажная химия, искусственный интеллект, приборостроение, медицина, климат, сельское хозяйство, востоковедение, микроэлектроника.
С учетом 740 молодежных лабораторий, уже созданных с 2018 по 2022 годы, в этом году их количество достигло 940. Кроме того, открыто и 19 инжиниринговых центров. Большую часть коллективов в лабораториях составляют молодые исследователи в возрасте до 39 лет. Это аспиранты, инженеры-исследователи, научные сотрудники, студенты последних курсов обучения и выпускники вузов. Ключевые цели таких лабораторий - быстрый переход результатов исследований в стадию практического применения в соответствии с приоритетными направлениями развития российской экономики.
Создаются молодежные лаборатории и в университетах, которые готовят кадры для химической отрасли. Так, в 2021 году Министерство науки и высшего образования РФ поддержало создание в Тульской области на базе Новомосковского института РХТУ им. Д.И. Менделеева двух лабораторий под руководством молодых перспективных исследователей.
Это лаборатория ионных материалов, которая занимается разработкой высокотехнологичных ионных материалов различного назначения для химической, нефтегазовой, военной промышленности, медицины и водоочистки. Преимущество таких материалов заключается в возможности их "настройки" за счет вариативности агрегатного состояния, физических и химических свойств. Одним из перспективных направлений их применения являются сорбция и абсорбция газов различной природы из газовых потоков и реакционных смесей в промышленных процессах. Результаты исследований позволят снизить себестоимость процесса сорбции углекислого газа на теплоэлектростанциях, перерабатывающих комбинатах, предприятиях газодобывающей промышленности и обеспечить повышение ресурсосбережения и рационального природопользования.
В задачи лаборатории входит создание принципиально новых материалов и технологических решений для трансформации нефтегазовой, химической, пищевой и военной отрасли к переходу на индустрии четвертого поколения. Они должны обеспечивать возможность проектирования и создания технологических платформ с цифровым сопровождением для оптимизации мониторинга, контроля и динамической адаптации.
Важная часть работы - создание цифровых двойников, представленных математическими моделями как отдельных узлов разделительных аппаратов, так и технологических схем, сконструированных или разработанных на их основе.
А в 2023 году на базе Новомосковского филиала РХТУ им. Д.И. Менделеева была создана еще одна молодежная лаборатория. В ней разрабатывают новые материалы и технологии для использования в косметической промышленности. Все три лаборатории работают в экосистеме научно-образовательного центра мирового уровня "ТулаТЕХ".
Грант по нацпроекту "Наука и университеты" выиграл и Уфимский государственный нефтяной технический университет, благодаря которому в вузе создали новую молодежную лабораторию по направлению "Новая энергетика". Ученую группу возглавляет молодой исследователь, профессор кафедры "Общая, аналитическая и прикладная химия" Гульнара Раскильдина. В команду также вошли научные сотрудники, молодые ученые и студенты университета. В лаборатории из нефтехимического сырья получают широкую гамму реагентов, масел и композиционных материалов, востребованных на объектах теплоэнергетики и в других областях промышленности. Проект рассчитан на три года. Грант используется для проведения исследований и приобретения химических реактивов, растворителей, катализаторов и других расходных материалов, современного отечественного и импортного оборудования, привлечения лучших специалистов.
В Кемеровском государственном университете работает молодежная лаборатория фундаментальных исследований физико-химических методов очистки воды. Она участвует в реализации проекта "Инновационная технология очистки сточных вод на предприятиях по добыче угля открытым способом". Это один из проектов Комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла "Разработка и внедрение комплекса технологий в областях разведки и добычи твердых полезных ископаемых, обеспечения промышленной безопасности, биоремедиации, создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения".
В главном угольном регионе России - Кузбассе производится почти 60 процентов всей российской угольной продукции. В программе ее развития на период до 2035 года, утвержденной правительством РФ в 2020 году, отмечена необходимость обеспечения экологической безопасности угольной промышленности в связи с тем, что добыча угля объективно является природоемким производством.
"Очистка сточных вод угледобывающей промышленности является актуальным вопросом во всем мире и лежит в плоскости сложных физико-химических процессов, особенно учитывая богатый химический состав подземных вод, изливающихся в карьерные выемки, - пояснила "РГ" директор института Институт нано-, био-, информационных, когнитивных и социогуманитарных технологий КемГУ, кандидат химических наук Екатерина Михайлова. - Ведь карьерные сточные воды, сбрасываемые в водоемы, являются подвергаемыми очистке природными подземными водами, которые попутно приходится удалять для осушения карьерных выемок при вскрытии водоносных горизонтов. Требования к качеству вод поверхностных водных объектов рыбохозяйственного значения в России чрезвычайно высокие. По ряду показателей они даже выше, чем требования к качеству питьевой воды. И это диктует необходимость фильтрации природных подземных вод практически до уровней дистиллированной воды. Эта задача является серьезным вызовом для угольной отрасли и требует больших средств".
В лаборатории проведены исследования по выбору материала оборудования и реагента для очистки сточных вод, а также экспериментальные исследования эффективности очистки технологической схемы на опытной экспериментальной установке на модельных растворах и реальных стоках. Исследовано также и применение интенсивных культур микроводорослей для биологической очистки и извлечения металлов из сточных вод угледобывающих предприятий. Кроме того, были проведены экспериментальные исследования эффективности очистки реальных стоков угледобывающих предприятий на примере опытно-промышленных установок, очистка тяжелых металлов (электрическая флотация, ионообменная сорбция, одноступенчатый осмос). Испытана установка с упрощенной системой очистки (гибридная флотация и сорбция). По итогам этих работ рекомендована возможность запуска различных стадий очистки в зависимости от качественного и количественного состава сточных вод, определяемого в процессе мониторинга с учетом сезонной составляющей.
Талантливые молодые ученые страны готовы использовать весь свой потенциал для решения фундаментальных и прикладных задач, которые ставят перед ними реальные производства.