Задачи активного использования вторсырья или различных отходов производства выходят на передний план в мировой экономике. Созданием и улучшением исследовательских решений озабочены многие ученые нашей планеты. Что такое «природовдохновленный инжиниринг» и как он помогает преобразовывать побочные продукты и отработанные углеводородные материалы, рассказал директор Центра природовдохновленного инжиниринга Тюменского государственного университета, кандидат химических наук Андрей Елышев.
– В чем суть вашего предложения по переработке побочных при нефтедобыче продуктов?
– Проект посвящен новой технологии получения ценных жидких/газообразных продуктов по методу синтеза Фишера-Тропша на основе микроструктурированных каталитических систем, ее суть – процессы эффективной и глубокой переработки попутного нефтяного газа.
Получаемые вещества могут включаться в поток природного газа для их отправки по трубопроводам. Это актуально для отдаленных мест добычи, где отсутствуют возможности для переработки, использования и транспортировки жидких углеводородных смесей.– С какими сложностями вам пришлось столкнуться?
– Ключевая проблема – значительные капитальные затраты. Чтобы преодолеть ее, мы решаем принципиально важную научную задачу – разрабатываем новые каталитические системы, которые будут сочетать высокую активность катализатора, высокую интенсивность массообмена, низкое гидравлическое сопротивление и, главное, высоко эффективную теплопроводность каталитического картриджа.
– Какое значение имеет этот проект в глобальном смысле?
– Повышение эффективности глубокой переработки углеводородного сырья – актуальная научная и практическая задача для расширения использования сырьевых ресурсов России. Особое значение ей придают усложняющиеся технологические и экономические условия добычи. По сути, этот проект о рациональном природопользовании. В исследовании мы применяли подходы природовдохновленного инжиниринга.
– Что такое «природовдохновленный инжиниринг» и как это работает?
– Эффективность и оригинальность идеи, положенной в основу современной технологии, определяют ее конкурентоспособность. Обычно такие новшества предлагаются исследователями, но следует признать, что человеческой фантазии и изобретательности часто не хватает для достижения серьезного прорыва.
Однако, как показывает опыт человечества, качественно новые технологические концепции можно не выдумывать, а заимствовать из живой и неживой природы. В настоящее время в науке довольно часто применяется концепция природоподобия, подразумевающая копирование природных механизмов.
Такой подход довольно продуктивен, но еще больших результатов можно достичь за счет перехода к природовдохновленному инжинирингу, который использует не только прямое копирование в узкой предметной сфере, но и более широкий взгляд на природу и природные явления, когда идеи можно черпать из различных сфер окружающего мира, в том числе и весьма далеких.
Подобные подходы потенциально обеспечивают достижение максимально возможного эффекта в таких областях, как малотоннажная химия, наноматериалы, оптика, микро- и наноэлектроника. Для реализации этой концепции в ТюмГУ был открыт первый в России Центр природовдохновленного инжиниринга.
– А есть ли уже какие-то реальные результаты работы в этом направлении?
– Например, при решении задачи синтеза катализаторов были использованы идеи обычного тумана и всем известной росы. Туман представляет собой взвесь очень мелких капель жидкости в воздухе. Когда эти частицы оседают на поверхности различных предметов, получается роса. Она также отличается мелким размером капель, но в дополнение идет их однородное распределение по поверхности.
При синтезе катализаторов работает тот же механизм. Равномерность нанесения активного компонента на поверхность каталитического носителя удается обеспечивать за счет осаждения раствора. Экспериментально доказано, что такие катализаторы эффективнее традиционных систем, в которых нанесение производится обычной пропиткой.
Обсуждение