Всемирный день окружающей среды: как вузы России превращают отходы в доходы

МОСКВА, 5 июн ‒ РИА Новости. 5 июня отмечается Всемирный день окружающей среды, а в России ‒ еще и День эколога. Одна из ведущих экологических проблем во всем мире ‒ отходы. Из года в год растет число промышленных предприятий, соответственно, возрастает количество отходов, что приводит к загрязнению и захламлению природы. На этом фоне природные ландшафты все чаще подвергаются необратимому процессу разрушения.

Чтобы избежать накопления отходов, применяется их переработка и возврат в качестве вторичного сырья в промышленные процессы. Существенный вклад в этот процесс вносят российские ученые. На базе университетов, участвующих в Проекте 5-100, создаются уникальные высокотехнологичные научные разработки, которые смогут помочь экономить ресурсы как в бытовой жизни, так и в атомной энергетике.

Дорожный грунт из отходов

В Центре энергоэффективности Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" разработана технология получения широкого спектра модификаторов грунта на основе промышленных отходов. По мнению экспертов, применение данных модификаторов позволяет значительно снизить стоимость дорожного строительства за счет улучшения физических свойств грунтов на месте проведения работ.

Как отметил руководитель проекта развития взаимодействия с корпорациями НИТУ "МИСиС" Станислав Мамулат, предприятия энергетики, металлургической и химической промышленности ежегодно производят сотни миллионов тонн отходов. "Если использовать эти отходы для укрепления грунта, можно не только удешевить строительство региональных и межмуниципальных дорог, одновременно повысив их капитальность, но и решить экологические проблемы регионов", ‒ подчеркнул он.

Чугун из шламов

Научная группа НИТУ "МИСиС" под руководством директора Научно-образовательный центр "Инновационные металлургические технологии" Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" Геннадия Подгородецкого совместно с индустриальным партнером университета построила и запустила пилотную установку барботажного реактора (основанного на принципе продувки газом) для эффективного и экологичного производства чугуна и концентрата цветных металлов из бросовых шламов. По оценкам эксперта, успешная отработка технологий и дальнейшее тиражирование агрегатов ‒ выход на создание безотходных производств черной и цветной металлургии, а также мощный позитивный экологический фактор.

В металлургии черных и цветных металлов, химической промышленности накоплено сотни миллионов тонн отходов в виде шламов, пылей, огарков и пр. Эти отходы содержат большое количество металлов, извлечение которых в настоящий момент не осуществляется из-за отсутствия эффективных промышленных технологий раздельного извлечения полезных компонентов.

"За счет уникальной конструкции агрегата расходы энергоносителей могут быть доведены до 500 кг угля и 500 нм3 кислорода на одну тонну получаемого чугуна. В результате мы перерабатываем бросовые техногенные отходы, получаем чугун, товарный шлак и концентрат цветных металлов. Отходов в нашей технологии нет", ‒ подчеркнул Геннадий Подгородецкий.

По его словам, важнейшим преимуществом разрабатываемых технологий являются низкие удельные расходы энергоносителей (на 20-30% ниже, чем у мировых аналогов). При этом, как подчеркивают ученые, количество выбросов в таких технологиях существенно ниже, чем у мировых аналогов. В технологиях предусмотрено подавление образования особо опасных экотоксикантов.

Корм для животных из тропического маниока

В рамках Проекта 5-100, одним из ключевых направлений которого является развитие исследований совместно с международными научными организациями, Центр продовольственной безопасности Новосибирского государственного университета совместно с коллегами из Центра передовых технологий утилизации отходов и управления Технологического университета Короля Монгкута Таиланда оценили наиболее перспективные направления использования и переработки отходов сырья кассавы.

Кассава (маниок съедобный) – важное пищевое корнеплодное тропическое растение. Таиланд ‒ самый крупный экспортер высококачественного натурального крахмала из кассавы (рыночная доля в мире 70%). Стремительный рост промышленного производства крахмала из кассавы способствует увеличению доходов от его продаж, но приводит к возрастающему количеству отходов и увеличению экологических рисков в условиях жаркого и влажного климата этой страны.

Ученые НГУ совместно с тайскими коллегами собрали и проанализировали данные опросных листов более 70 фабрик Таиланда по производству экспортного товара ‒ крахмала кассавы. Ученые представили результаты экономической и экологической оценки альтернатив утилизации твердых отходов производства натурального крахмала кассавы. В частности, рассмотрены результаты сравнения двух вариантов получения добавленной стоимости для отходов ‒ производства ферментированных кормов для животных и получения растительных субстратов для выращивания грибов.

Как отметила заведующая Исследовательским центром продовольственной безопасности ЭФ НГУ Юлия Отмахова, оба вида продукции в настоящее время являются востребованными на рынке Таиланда. "В этой стране более 3 млн домашних хозяйств занято в производстве животноводческой продукции, а ферментированный корм, обогащенный высоким содержанием белка, повышает питательную ценность рациона для животных и позволяет снизить затраты на корм", ‒ пояснила эксперт.

Кроме того, она привела данные, согласно которым производство грибов в Таиланде в 2015 году составило почти 19 млн тонн с экономической стоимостью 20,5 млн долларов США.

Грибы на кофейной гуще

Исследователи из Университета ИТМО инициировали стартап Coffee Cycle ‒ экологичное выращивание грибов на основе кофейной гущи. По оценкам экспертов, разработка является примером продуктивной реализации тенденций ресайклинга с целью бытового использования.

"Мы планируем работать с ресторанами, чтобы они собирали для нас кофейную гущу. Затем на ее основе мы будем формировать грибные наборы для домашнего выращивания", ‒ рассказал один из авторов проекта Алена Николаева. По ее словам, за рубежом есть подобные производства (небольшие грибные фирмы), которые продают грибы и наборы для их выращивания в домашних условиях.

Она полагает, что проект перспективен, поскольку является доступным аналогом выращивания продуктов на подоконнике: авторы Coffee Cycle — стартап является выпускником акселерационной программы Future Technologies ITMO — предлагают вырастить грибы всего за десять дней. Специалисты также намерены охватить образовательную среду, внедрив продукт в образовательный процесс в школах и детских садах.

Топливо из радиоактивных отходов

Специалисты Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) в сотрудничестве с коллегами из Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" разработали программный комплекс, который поможет моделировать процессы обращения с ядерным топливом в рамках российского атомного проекта "Прорыв".

Проект направлен на отработку технологий замыкания ядерного топливного цикла на основе реакторов на быстрых нейтронах, что позволит оптимизировать проблему утилизации опасных для человека радиоактивных отходов. Быстрые реакторы обладают основным преимуществом, которого все ждут от термоядерных: топлива для них человечеству хватит на тысячи и десятки тысяч лет. Оно уже добыто, лежит на складах и отвалах. Основным достоинством этого типа реакторов считается возможность вовлечь в топливный цикл уран-238 и торий-232.

По мнению экспертов, это значительно расширяет топливную базу ядерной энергетики. Кроме того, быстрые реакторы позволяют относительно безопасно избавиться от самых активных и долгоживущих изотопов в отработанном ядерном топливе, принципиально сократив срок биологической опасности.

Как отмечают ученые, быстрые реакторы по сравнению с реакторами на тепловых нейтронах дают на 20%больше нейтронов на одно деление, и их хватает на цепную реакцию и на наработку нового топлива.

Товар из мусора

Проблема переработки отходов и научные достижения российских университетов, входящих в Проект 5-100, приобретают особую актуальность на фоне законодательных изменений, происходящих в России. Напомним, что с 1 января 2018 года в РФ действует запрет на захоронения отходов, в состав которых входят полезные компоненты. В первую очередь запрет касается лома цветных и черных металлов, ртутьсодержащей продукции, а также макулатуры, автопокрышек, а к 2024 году и всех несортированных отходов.

Во многих странах мира сортировка твердых коммунальных отходов, превращающая мусор в сырье, давно стала распространенной практикой, обеспечивающей безостановочную работу многих предприятий. Например, сотни тонн мусора из США ежедневно поступают в китайский портовый город Шеньчжэнь, после чего переработанный мусор превращается в товары, в которых нуждается население Китая и других стран.