Зеленая химия для жизни

Разработка универсального и экологичного метода гранулирования синтетических титаносиликатных материалов

В 2013 году российская компания "ФосАгро" предложила создать грантовую программу финансовой и научной поддержки перспективных учёных-химиков, которые специализируются на охране окружающей среды, здравоохранении, энергоэффективностии рациональном использовании природных ресурсов. Инициативу поддержали ЮНЕСКО и IUPAC.

"ФосАгро" и МИА "Россия сегодня" знакомит вас с обладателем гранта "Зелёная химия для жизни", к.т.н., научным сотрудником Федерального исследовательского центра "Кольский научный центр Российской академии наук" Галиной Калашниковой и её проектом "Разработка универсального и экологичного метода гранулирования синтетических титаносиликатных материалов, создаваемых на основе отходов производства конечного продукта региональных металлургических заводов и горно-обогатительных производств"

Я люблю нашу северную природу. Мне бы очень хотелось, чтобы когда-нибудь вокруг промышленных городов мы смогли увидеть её в такой же первозданной красоте, какой я видела её на старых фотокарточках дедушкиного альбома

Главная цель проекта — поиск наиболее универсального и экологичного способа перевода синтезируемого нами порошка (аналогов минералов Хибинского щелочного массива: группа минералов линтисита, зорит, иванюкит и натисит) в гранулированный вид с максимальным сохранением полезных свойств исходного вещества. Работа сосредоточена главным образом на материалах, содержащих в своём составе титан и кремний, которые используются для широкого спектра промышленных задач (разделение газов, очистка сточных вод, получение катализаторов), и перспективны для селективного удаления радионуклидов из растворов и газов.

Для нас важно работать именно с тем сырьём, которое находится в нашем регионе — Мурманской области.

Дальнейшее масштабирование синтеза аналогов интересных для материаловедения
минералов позволит:

- предприятиям региона снизить отходы или уменьшить количество отправляемого на долгосрочное хранение сырья, обеднённого по содержанию полезных элементов;

- достичь наиболее комплексной переработки данного сырья или отходов при производстве полезных для технологии и экологии дополнительных продуктов;

- снизить себестоимость синтезируемых веществ;

- решить ряд острых проблем по очистке жидких радиоактивных отходов и сточных вод производств нашей страны.

Именно для этих этапов и оценки рационального включения полезных материалов в схему производств важно научиться получать полезный продукт в гранулированном виде.

Наш проект охватывает сразу несколько важных для экологии областей практического применения. Так, например, гранулированный продукт необходим для более безопасной и качественной очистки сточных вод металлургических производств от тяжёлых и цветных металлов, очистки жидких радиоактивных отходов от изотопов цезия, стронция и ряда других радиоактивных элементов.

Ввиду специфики своих физико-химических свойств аналоги некоторых природных минералов, перечисленных в проекте, подходят для получения твёрдофазных матриц, в которых можно долго хранить извлечённые из отходов ядерной энергетики радиоизотопов. Кроме того, некоторые материалы могут применяться в качестве гетерогенных катализаторов, необходимых для производства противосудорожных и анальгетических препаратов (производных бензодиазепинов), а также 1-метокси-2-пропанола — низкотоксичного растворителя лаков и красок.

Заниматься исследовательской деятельностью я начала на втором курсе университета. Сначала это была разработка метода определения металлов в растворах, потом занималась исследованием процессов окисления в моторных маслах. В 2011 году мне посчастливилось познакомиться с очень интересной и талантливой группой учёных Центра наноматериаловедения Кольского научного центра РАН под руководством д.т.н., член-корреспондента РАН А. И. Николаева. С этого же года я начала работать с титаносиликатными минералами группы линтисита.

В группу центра входили специалисты из самых разнообразных областей науки: минералоги, петрографы, геологи, химики, технологи, кристаллографы. Работая над темой дипломной работы под руководством этих людей, я увидела, насколько интересной может быть наука и моя будущая деятельность. Поняла, что смогу развиваться, открывать для себя каждый день что-то интересное, новое и полезное, знакомиться с интересными людьми, учить иностранные языки и никогда не проводить рабочий день однообразно. Ведь создавать нечто полезное для современного материаловедения на основе вторичного сырья — это очень непростая, но крайне интересная задача.

Самое главное для меня, как для исследователя и человека, искренне любящего наш северный край, страну, дом, планету Земля, это поиск полезных для окружающего мира материалов, которые позволили бы не просто улучшить нашу привычную бытовую жизнь, но и сохранить прекрасную природу для будущих поколений.

На мой взгляд, наиболее острыми проблемами в нашей стране являются следующие проблемы:

- снижение потребления свежей природной воды и переход на замкнутые схемы водооборота на промышленных предприятиях;
- улучшение в ряде регионов качества водопроводной воды;
- переход на наилучшие доступные технологии металлургических, коксохимических, нефтехимических и других производств;
- комплексная переработка отработанного сырья, находящегося на долгосрочном хранении;
- переработка огромного количества бытовых отходов во вторичное сырьё и сокращение мусорных свалок;
- восстановление почв и водоёмов после техногенных катастроф;
- решение очень специфических для Арктических регионов проблем, связанных с освоением их ресурсов и потеплением климата.

Главная привычка нашей семьи — сортировка бытового мусора. Бумага, картон, алюминий, железо, батарейки, аккумуляторы, разные виды пластика, ртутные и энергосберегающие лампы, старый текстиль и многое другое, — всё это мы сдаём в пункты приёма вторичного сырья. Места, где подобные отходы сортируются, перерабатываются и обретают вторую жизнь. Радует то, что даже в нашей области стали появляться небольшие пункты сбора подобного сырья. В основном это частные и инициативные проекты различных стартап-программ, эко-активистов и волонтёров. Но на таких пунктах принимают далеко не все типы отходов (особенно пластика и стекла) и поэтому большую часть вторичного сырья приходится отправлять в более крупные пункты, расположенные в г. Санкт-Петербурге. Хорошо, что наша семья может это себе позволить, но такая возможность, к сожалению, есть не у всех.

Было бы просто здорово, если бы в нашем регионе муниципалитеты способствовали развитию подобных проектов, всячески их поддерживали и помогали в их улучшении и развитии. Мне кажется, что очень большая часть населения нашей области и страны уже
готова перейти от эксперимента к реальной сдаче бытовых отходов в раздельном виде. Людей необходимо только немножечко поддержать.

За 7 лет существования программы международное научное жюри, в составе которого 13 учёных и организаторов науки из 11 стран мира, рассмотрело более 700 заявок от молодых учёных из 120 стран мира. Гранты получили более 40 учёных из 29 стран.

Взнос "ФосАгро" в реализацию программы "Зелёная химия для жизни" к 2022 году составит 2,5 млн долл. США (с учётом специального гранта для поддержки исследований в области переработки фосфогипса, учреждённого в 2016 году). Это первый проект в истории ЮНЕСКО и ООН, реализуемый за счёт российского бизнеса.

В 2018 году гранты получили девять учёных из Бразилии, Зимбабве, Израиля, Пакистана, Испании, Ирана, Судана, Иордании и Индии.

В 2019 году на рассмотрение научного жюри поступило 114 заявок. Среди лауреатов этого года учёные из Испании, Мексики, Бангладеш, Зимбабве, два представителя Египта (одному из них присуждён специальный грант за исследования в области использования фосфогипса) и россиянка Галина Калашникова