От водопровода до атомохода

«Широко простирает химия

руки свои в дела человеческие».

М. В. Ломоносов

Все вещества материального мира, в котором мы живем, состоят из атомов, соединенных благодаря химическим связям в молекулы. Наука химия изучает взаимодействия между атомами и молекулами, выявляет закономерности, которым подчиняются различные химические реакции. Современная химия является одной из самых обширных дисциплин среди всех естественных наук. Это не удивительно, ведь она родилась еще во времена появления человека разумного, который уже тогда имел дело с химическими веществами и процессами. Будь это эксперименты с огнем, дублением шкур или приготовление пищи. Вначале человек использовал биологические процессы, такие, как брожение, гниение, но с освоением огня начал использовать процессы горения, спекания, сплавления. Металлургия, гончарное, стекольное дело, крашение, парфюмерия, косметика, достигли значительного развития еще до начала нашей эры. Например, состав современного бутылочного стекла практически не отличается от состава стекла, применявшегося в Египте еще 6000 лет тому назад.

В древности химические знания тщательно скрывались жрецами от непосвященных, а сегодня заместитель директора Института химии ДВО РАН по науке и инновациям, заведующий инженерно-технологическим центром доктор технических наук Александр Алексеевич ЮДАКОВ рассказывает нашим читателям о том, как химия и химики помогают решать проблемы, возникающие в процессе жизнедеятельности: как в рамках одной семьи, так и всего человечества.

А.А. Юдаков    Альбом: Химики

– Александр Алексеевич, химия вообще – руки простирает широко, но в частности, у владивостокских химиков размах рук наверняка поуже?

– Руки у химиков – что надо! Смотрите сами: инновационная деятельность нашего института простирается от решения задач, возникающих в процессе функционирования атомных электростанций или атомных подводных лодок и до фильтрации питьевой воды в домашних условиях. Наши химики создают биологически активные и биологически инертные покрытия на поверхности наноструктурированного титана для нужд имплантационной хирургии и утилизируют отходы гальванических производств. Интересно, что иногда решения различных технологических задач предлагаются одними и теми же людьми. Химизм процессов бывает схож.

Инновационную деятельность можно уподобить езде на одноколесном велосипеде. В том смысле, что она несовместима с покоем и обречена на постоянную изменчивость. Я называю это состояние законом постоянства инноваций. Поясню на примере. В начале девяностых мы создали малое предприятие «Технохим», которое по разработанной в институте технологии обрабатывало поверхности металлических деталей с целью придания им прочности и коррозионной устойчивости. Это предприятие существует более пятнадцати лет, ряд его сотрудников первого набора трудятся и сегодня, в то время как используемая технология непрерывно изменяется и уже очень мало похожа на первоначальную. Реальное производство не даст разработчику «почивать на лаврах». Выявляются «узкие места» в технологии, изменяются запросы заказчика, номенклатура изделий, свойства материалов, исходного сырья и многое другое. Востребованность прикладных разработок неотделима от необходимости их постоянных изменений.

Но бывает и по-другому. Можно столкнуться с ситуацией «неуловимого Джо», который неуловим, потому что никому не нужен. При этом разработка «многие лета» пылится в лаборатории, имея статус «перспективной», обеспечивая автору десятки публикаций в различных изданиях и сомнительную принадлежность к «инноваторам».

– Может быть, ученым не удается найти подходящего партнера-предпринимателя?

– Такая ситуация тоже имеет место быть. Успешный инновационный процесс требует удачного совпадения многих составляющих. В частности, объективная потребность рынка в продукте (под продуктом будем понимать также и технологический процесс, способ, метод), может быть сведена к минимуму субъективным отсутствием взаимопонимания между разработчиком и предпринимателем, усугубленная недостаточностью усилий всех участников инновационного процесса по продвижению продукта.

В свое время, в лаборатории доктора химических наук Владимира Егоровича Карасева был создан «Полисветан» – модифицирующая добавка в полимерные пленки, смещающая спектр солнечного излучения, для улучшения процессов созревания растений в теплицах и парниках. Произвели первые товарные партии, предприняли попытку проникновения на рынки соседних стран: Японии, КНР, Республики Корея. К сожалению, достигнутый первоначальный успех в силу ряда обстоятельств не удалось развить. Но действительно удачные решения раньше или позже все равно пробивают себе дорогу.

Прошло время, и появились заказчики, которые сообщили процессу продвижения на рынке новый импульс, в нужном, как я полагаю, направлении. Они провели предварительные испытания, убедились в наличии высокого потенциала продукта и активно включились в процесс улучшения его потребительских качеств, в частности, путем создания многослойной пленки, сочетающей особые оптические свойства с высокой гидрофобностью и прочностью. Это закономерно. Ведь рынок требует новый продукт, новое качество, процесс, обеспечивающий снижение издержек, или все вместе взятое. Смотрите, наша пленка замечательная, недорогая, но проигрывает японской по механическим характеристикам. Мы нашли нужное решение и увеличили прочность пленки. При согласованных усилиях ученых и предпринимателей продукт, испытывающий череду постоянных улучшений, с которым они выходят на рынок – просто чемпион! Но особенность бизнеса такова, что, занимаясь им, невозможно позволить себе «остановиться и передохнуть» – конкуренты догонят и затопчут, а потому бежать нужно непрерывно.

А.А. Юдаков и д.х.н. А.Г. Мирочник выпускают в КНР опытную партию "Полисветана"   Альбом: Химики

Еще могу сказать о наших инноваторах, что среди них не только многоопытные, но также – молодые. Наши сотрудники постоянно участвуют и побеждают в конкурсах «УМНИК», «СТАРТ», проводимых Фондом поддержки малых форм предприятий в научно-технической сфере. На только что завершившемся конкурсе аспирант третьего года Александр Юрьевич Мироненко стал победителем по направлению Н3: «Проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по приоритетным направлениям развития науки и техники в области химии, химической технологии, новых материалов, строительства». Не будет преувеличением сказать, что в институт приходит смена не просто молодая, но еще и толковая.

– Участие в новых формах внедрения результатов научно-технической деятельности радует, а практикуются ли такие испытанные временем формы, как хозяйственные договоры с предприятиями?

– Конечно, да. Например, на днях наш институт и Открытое акционерное общество «Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение имени Ю.А. Гагарина» (ОАО «КНААПО») подписали договор о применении разработанных в ИХ ДВО РАН коагулянтов и гидрофобных сорбентов для очистки промышленных сточных вод предприятия, гальваностоков, удаления нефтепродуктов. Мы давно с ними сотрудничаем, они знают уровень наших работ и доверяют нам. ОАО «КНААПО» – это современное могучее предприятие. Вот, к примеру, только один штрих. Объединение – крупнейший налогоплательщик Хабаровского края, они перечисляют в бюджет около 40% собираемых в крае налогов.

– С приморскими предприятиями работаете?

– Работаем, но масштаб этих работ значительно меньше, чем в прежние годы. Как с точки зрения количества и суммы договоров, так и в отношении номенклатуры решаемых задач. Состояние многих приморских предприятий, прежних флагманов отраслей, оставляет желать лучшего. Соответственно, задачи, стоящие перед ними, принципиально отличаются от решаемых ОАО «КНААПО».

– А новые, частные предприятия, охотно идут на сотрудничество с наукой?

– Скажу откровенно, у нас нет крупных проектов с частным капиталом. Им проще купить готовое, «упакованное» технологическое решение, даже если в поисках исполнителя придется пересечь государственную границу, нежели «доводить» вместе с нами разработку. Интерес к диверсификации вложений, переводу части капиталов, заработанных на купле-продаже, в сферу инновационного предпринимательства, сулящего высокую норму прибыли, уже появился. О наших разработках читают и пытаются в них разобраться. Но понимания специфики прикладной научно-технической деятельности и осознания неизбежности высокого риска утраты инвестиций у капиталистов пока еще нет.

Плоды с древа знаний уже манят, только еще нужно расти, чтобы до них дотянуться.

– Александр Алексеевич, может быть, с частным бизнесом стоит говорить не о нанотехнологиях, а о более понятных вещах?

– А мы обсуждаем разные темы. К примеру, об извлечении из объектов, которые никому не нужны, такого известного химического элемента как золото. Что может быть понятнее небольшого, но увесистого золотого слитка, лежащего в вашей ладони?

Но на первом этапе технологической цепочки это сокровище выглядит как обыкновенный отвал «пустой» породы. Потому что золото в данном случае представлено наночастицами, распределенными в так называемых «хвостах», из которых извлечь его распространенными методами невозможно. Нейтронно-активационный анализ, кстати, сейчас его можно выполнить только в нашем институте, показывает, что в отвалах остается до 70% от начального содержания золота в породе. Оно есть, но находится в «невидимом состоянии». Методы, основанные на гравитации, разделении «тяжелого» от «легкого» здесь не работают. Представьте ситуацию: месторождение, располагающее подтвержденными запасами золота в 200 тонн, никому не нужно!

Близок локоток, да не укусишь!

А.А. Юдаков - слева. Отработка технологии извлечения золота из хвостов  Альбом: Химики

– Получается, что за умеренное вознаграждение химия и коня на скаку остановит, и в горящую избу войдет, и любую прикладную задачу решит?

– Почему же обязательно за деньги? Иногда это инициативные работы, выполняемые в рамках научно-технического сотрудничества или за совсем небольшие деньги. Могу немного рассказать о работе, которую мы выполнили с археологами из Института истории, археологии и этнографии народов Дальнего Востока ДВО РАН. Они не раз обращались к нам с просьбой помочь решить проблему консервации металлических предметов материальной культуры из раскопок, датированных периодом от эпохи палеометалла и до средневековья. В последнее время количество археологических находок резко возросло, и задача их сохранения стала неотложной. Сотни лет послания из глубины веков пролежали в земле, затем они оказались в поле внимания ученых, попали в музей или в специальное хранилище научного учреждения, но за совершенно ничтожный по историческим меркам срок в буквальном смысле могут превратиться в пыль. Некоторые, к сожалению, уже утрачены навсегда.

Мы попробовали восстановление водородом, вернули металлическим изделиям вид, которого у них не было «с рождения». Но древние предметы материальной культуры не должны выглядеть как новые вещи. Поэтому в итоге мы пришли к гидротермальной технологии, применяемой нами на атомных объектах, модифицировав ее надлежащим образом. В щадящем режиме убираем чужеродные химические соединения, возвращаем объект в стабильное состояние, а затем консервируем, закрыв его поверхность прозрачной гидрофобной полимерной пленкой (кстати, невидимой и наноразмерной –около пяти нанометров толщиной). Подготовили к изданию методическое пособие для археологов, в котором описали, как сократить время контакта артефакта с атмосферным воздухом, последовательность и суть операций по сохранению найденного археологического памятника

Без ложной скромности скажу, что нам удалось найти нетривиальное решение, заинтересовавшее не только российских археологов, но также их коллег за рубежом. Один из разработчиков, мой аспирант Игорь Юрьевич Буравлев, который пока что даже не защитился, уже второй год работает по приглашению в Республике Корея, сотрудничая с лабораторией консервации древних металлов Национального Музея Кореи. Конечно, их интересует археологическое наследие Дальнего Востока России, проблемы его сохранения, но в большей степени – границы применения нашей технологии для решения их задач.

– Александр Алексеевич, в каких организационных формах реализуется коммерциализация разработок Института химии?

– В начале девяностых, когда, как говорилось, было разрешено все, что не запрещено, мы создали «Технохим», были и другие малые компании, учрежденные сотрудниками института. Общественная организация «Высокие технологии», костяк которой составляли химики, занималась в ДВО РАН поддержкой малого наукоемкого предпринимательства через бизнес-образование и выставочную деятельность. Но уже через несколько лет Контрольно-ревизионное управление Минфина Российской Федерации указало на неправомерность перевода денежных средств из частной компании в институт, и институту пришлось выйти из учредителей данных предприятий.

Прошло немало лет, пока регулирующими органами были приняты очевидные даже в то время решения. В соответствии с Федеральным Законом №217-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации по вопросам создания бюджетными научными и образовательными учреждениями хозяйственных обществ в целях практического применения (внедрения) результатов интеллектуальной деятельности» от 2 августа 2009 года академические институты и вузы получили право образовывать малые инновационные предприятия (МИП). Такое предприятие, ООО «Дальхимкат» (директор – научный сотрудник лаборатории сорбционных процессов кандидат химических наук Евгений Константинович Папынов), сравнительно недавно было создано при Институте химии и уже получило хороший импульс к развитию, победив в конкурсе программы «СТАРТ». Оно занимается коммерциализацией наших разработок, а потому будет разрабатывать и производить катализаторы, сорбенты, флокулянты. Замечу, что выбрано очень перспективное направление, может получиться замечательный бизнес-проект. Коллектив в этом МИПе подобрался честолюбивый, инициативный, и я не удивлюсь, если они расширят область решаемых ими бизнес-задач.

– Приведите еще несколько примеров удачных научно-технических решений прикладных задач учеными-химиками.

– Их много. Институт поддерживает в силе 65 патентов на изобретения, четыре патента на полезную модель и пять свидетельств на товарные знаки. В рамках нашего разговора не удастся достаточно подробно остановиться на их описании. Наши разработки заслуживают того, чтобы о них обстоятельно поговорить на страницах «Дальневосточного ученого». Каждый рассказ получится не только интересным, но и поучительным. Не все разработки в равной степени удачливы, но заинтересованным читателям, особенно молодым, будет полезно познакомиться с историями их создания. Совсем коротко упомяну некоторые из них.

Плазменно-электролитическое оксидирование металлов и сплавов вентильной группы позволяет формировать на поверхности металлов и сплавов многофункциональные покрытия, обладающие комплексом важных физико-химических свойств. Так, например, антикоррозионные покрытия на титане и его сплавах снижают интенсивность контактной коррозии разнородных конструкционных материалов, работающих в морской воде. Мои коллеги создают также антинакипные, износостойкие, антифрикционные, антиобрастающие, термостабильные, электроизоляционные покрытия. Разработка реализована и развивается дальше на заводе «Звезда».

Созданы различные модификации добавок «ФОРУМ» из ультрадисперсного политетрафторэтилена к моторным маслам в целях уменьшения износа деталей двигателей. Область их применения – военная техника, судовые, автомобильные двигатели и так далее. Присадка образует эффективное и устойчивое антифрикционное, противоизносное покрытие на металлических поверхностях с рекордно низким коэффициентом трения в диапазоне температур от 50 до 425˚С. Выпускается продукция под торговой маркой «ФОРУМ», являющейся собственностью института.

Разработанная в институте сорбционно-реагентная технология очистки жидких радиоактивных отходов сложного состава, содержащих морскую воду, комплексообразователи, нефтепродукты от долгоживущих радионуклидов цезия-137, стронция-90 и других позволила очистить более 2000 кубометров ЖРО различного состава с атомных подводных лодок на береговых хранилищах ФГУП «ДальРАО».

Создана технология удаления прочно связанных комплексов радиоактивного кобальта-60 из кубовых остатков, образующихся в результате функционирования атомных электростанций. Проведены испытания пилотной установки по очистке кубовых остатков на Нововоронежской АЭС.

Разработана технология производства и применения вихревых влагомаслоотделителей для очистки сжатого воздуха. Разработка находит применение в различных отраслях промышленности, широко использующих сжатый воздух в современных технологических процессах: машиностроении, судоремонте, строительстве, на предприятиях пищевой и рыбной промышленности. Аппараты работают на промышленных предприятиях в России и КНР.

Для эффективной и непрерывной «в потоке» очистки питьевой воды и воды, применяемой в пищевой промышленности, разработан новый смешанный коагулянт-флокулянт «ИнстаФлок». Построено более полутора десятков станций очистки воды на предприятиях и в организациях Приморского края.

Разработаны технологические процессы и схемы очистки рубашек охлаждения от отложений солей и ржавчины. Имеется патент, технология используется на ОАО «КНААПО».

Как видите, научно-технические разработки, созданные упорным трудом моих коллег, действительно замечательные. Их авторы редко становились героями газетных публикаций или телевизионных репортажей. Они трудятся не ради славы, признания современниками или потомками, а просто потому, что не могут жить иначе. С некоторыми из них я работаю в Институте химии уже более тридцати пяти лет. Уважаю их, ценю их расположение ко мне и уверен, что вместе мы решим еще немало трудных задач.

Александр КУЛИКОВ