Почему в Красноярске можно пить воду прямо из-под крана, а вот фильтрами для очистки воды следует пользоваться с большой осторожностью? Кто в буквальном смысле пожирает отходы промышленного производства? Какие профессии работают на будущее? Наш собеседник — Ольга Геннадьевна ДУБРОВСКАЯ, заместитель директора Инженерно-строительного института СФУ, один из руководителей испытательной лаборатории строительных материалов и химического анализа воды. — Тема переработки и очищения отходов сейчас актуальна во всём мире. Когда и как вы ею заинтересовались?
— С 2016 года. Тогда у нас в рамках международной летней школы работали специалисты Бранденбургского технического университета. Мы обменивались опытом, и нам была предложена тема рециклинга промышленных отходов, ну и, соответственно, поиск идей для их переработки и применения в строительных технологиях и в технологиях очистки воды.
Тема нас заинтересовала. И вот с 2016 года мы продуктивно изучали все промышленные отходы, которые находятся на территории Красноярска. И пришли к выводу, что самый большой поставщик отходов — это группа компаний РУСАЛ. Провели полное исследование базы их отходов, составили экологическое ранжирование. Определили, какие отходы мы можем взять и переработать либо в строительные материалы, либо в сорбенты. А что такое сорбенты? Это, как правило, твёрдые пористые вещества, избирательно поглощающие из окружающей среды газы, пары или растворённые вещества.
Моя основная тема — очистка воды, и мне было интересно получить сорбент из отходов. Потому что на сегодняшний день сорбенты для очистки воды являются дорогим материалом. Их получают из природной минеральной базы, что не совсем экологично: это огромные открытые карьеры для добычи глины, на основе которой производится ряд минеральных сорбентов. При этом способе загрязнение окружающей среды неизбежно. Мы подумали и решили, что можем конкурировать с крупными производителями сорбентов и использовать в том числе мировой опыт. Основной отход у РУСАЛА, который мы взяли в разработку, это отходы футеровочных (облицовочных, огнеупорных) кирпичей с их глинистой структурой. Этими кирпичами обкладываются изнутри печи, в которых плавится алюминий. Мы их обработали, т.е. размололи и активировали сорбционные центры нестандартным способом. И получили совершенно уникальный сорбент, который обладает и хемосорбцией, и обычной физико-химической сорбцией. Потому что он и порами своими поглощает загрязнители, и, кроме того, на его поверхности создаётся ионный слой, обладающий электроотрицательным зарядом; благодаря разности напряжения в межмолекулярном пространстве он притягивает к себе загрязнители.
— Но в качестве сорбентов вы ещё и бактерии используете?
— Да, это называется биосорбент — направление, развивающееся сейчас во всём мире, когда на гранулу сорбента (минеральную или органическую) подсаживают определённые микроорганизмы, которые съедают загрязнители. Мы поработали так с нефтепродуктами, являющимися загрязнителями промышленных сточных вод.
— А «съедают» в каком смысле?
— В прямом. Это живые организмы, бактерии, для которых нефтяные отходы являются продуктом питания. Они их просто поглощают и разлагают в ходе метаболизма. Таких бактериальных культур много, и, по сути, получается безотходный сорбент.
Подсадка бактериальных культур в мировой практике не нова. Есть ряд и российских, и мировых разработок, где определённые культуры ориентированы на определённых загрязнителей. Мы тоже пошли по этому пути. Ведь когда перерабатывают нефть, всегда встаёт вопрос: хорошо, воду очистили, но осталась огромная масса сорбента, загрязнённая нефтью, с ней что делать? Это уже вторичный отход — когда надо чистить сам очиститель. Условно говоря, вот вы тряпкой пыль вытерли, а теперь у вас сама тряпка грязная, и её надо мыть. А если на тряпке будут бактерии, которые эту пыль съедят? У нас аспиранты занимаются этой научной работой: разрабатывают штаммы культур, которые берутся из природной среды и характерны для нашего климатического пояса. Потому что мы, например, пробовали сорбент «Унисорб-био»; мы его сюда привозили, тестировали, но, к сожалению, в зимних условиях он дал плохие результаты. Бактерии просто впадали в спячку и ничего не поедали. В нашем климате этот привозной сорбент не работал с точки зрения переработки и утилизации загрязнителей.
Мы в СФУ сейчас нашли это решение — какие бактериальные культуры мы можем подсаживать, чтобы они эффективно разлагали нефтепродукты путём собственного метаболизма именно в холодных условиях. Потому что масса нефтезагрязнённых сточных вод — это в первую очередь наш Север. Участки нефтегазоразведки, участки нефтедобычи, устранение различных разливов. И там везде можно использовать наш сорбент. Пока он, правда, получен и испытан лишь в лабораторных условиях. Но мы хотим с ним выйти за пределы лаборатории и попробовать его в реалиях хотя бы полупромышленных.
— На какие компоненты бактерии разлагают сорбент?
— У всей органики конечным продуктом разложения являются углекислый газ и вода. То есть абсолютно безвредные компоненты. И мы сейчас находимся на этапе отработки цикла — выясняем, какой период нужен нашим бактериям в сорбенте, чтобы они разложили отходы до конечных продуктов.
Сорбенты с подсаженными культурами чем ещё выгодны? У них увеличен срок эксплуатации. Если стандартный сорбент, произведённый по такой же технологии, но без бактериальной подсадки, работает порядка двух-трёх лет, а потом его надо менять, то с биологической подсадкой, по нашим прогнозам, это пять-шесть лет. Потом его можно убирать, но опять же технологию утилизации сделать более экологичной. Мы работаем так, чтобы у нас цикл применения был замкнут. Чтобы мы не производили вторичных отходов.
— А эти живые организмы в больших количествах не вредны?
— Ими можно управлять прямо внутри тела сорбента. Например, лишать питания и так погружать в анабиоз, что они будут спать и не развиваться. А как только им вновь поступает питание, они его активно перерабатывают, проснувшись.
— Надолго бактерии могут впадать в спячку?
— Они легко впадают в анабиоз, то есть цистируются — закрываются в капсулы и могут так существовать годами и веками. Есть бактерии, у которых цикл анабиоза 200-300 лет.
— Поэтому, видимо, всякие могильники и опасны — никто не знает, что там зацистировалось?
— C экологической точки зрения более опасно таяние ледников. Потому что бактерии, которые освобождаются при таянии древнего льда, совершенно не изучены.
— Вы работаете в связке с производством? Насколько в ваших исследованиях заинтересована промышленность?
— Да, у нас есть индустриальные партнёры, тот же РУСАЛ. В прошлом году он объявил конкурс, и наши студенты его выиграли в декабре 2019 года со своим проектом. Это был открытый Всероссийский конкурс на инновационные проекты экологической направленности. А наша группа активных студентов предложила комплексную переработку отходов. Часть разработок уже внедрили в производство строительных материалов.
— Уже?
— Да! И даже запустили опытное производство. И получили минерализованную добавку, которая стабилизирует асфальто-бетонное покрытие. А вторая часть наших студентов представила технологию получения из отходов производства сорбента с высокой селективностью.
— Такое внимание к экологии – всероссийские конкурсы и прочее – возникло недавно?
— В России ещё в 2002 году была принята государственная экологическая доктрина, в которой поставлены цели и задачи — перевести практически все промышленные предприятия на замкнутый цикл производства, чтобы их отходы обязательно использовались в дальнейшей переработке. Но в силу экономических и иных причин мы очень медленно подходим к этому.
В 2019 году стартовал большой национальный проект «Экология», и среди его составных частей и проект «Отходы», и проект «Чистая вода». Получается, что мы работаем на стыке этих двух проектов.
— Красноярский край — регион промышленный. Проблема переработки отходов и рециклинга у нас стоит в полный рост. Какие предприятия уделяют этому наибольшее внимание?
— Я могу привести примеры только наших партнёров. Это, конечно же, РУСАЛ. У него много как внутренних, так и внешних программ, где они занимаются поиском научных идей, готовы поддерживать учёных и давать им финансирование. Вторая группа компаний экологически ответственных — это энергетический комплекс. Например, Балахтинский угольный разрез, компания «Новая энергия», они как раз занимаются переработкой отходов угледобычи. Мы с ними активно сотрудничаем, и там тоже получили качественный сорбент, более того, успели его даже сертифицировать летом этого года. И с ним вышли на достаточно большой рынок, потому что активированные угли — одни из лучших качественных сорбентов, которые применяются практически в любой очистке воды.
— Вы упомянули сертификацию своих продуктов. А как они потом выходят в массовое производство?
— Это происходит, когда сорбент получил все защитно-охранные документы, когда доказано, что он безопасен и может применяться в производстве водоподготовки и в схемах очистки воды, и когда есть индустриальный партнёр, который производит его по нашей технологии. Затем этот продукт выходит на рынок и должен доказать свою конкурентоспособность. Вот мы, например, с нашим индустриальным партнёром «Новая энергия» съездили на Всероссийский водный конгресс в Москву и там широко представили свой сорбент, даже нашли партнёров, которые готовы у нас его закупать и применять на своих предприятиях.
— В очистке воды и рециклинге производства мы идём путём Запада или у нас есть свои оригинальные разработки?
— Могу с гордостью сказать, что у нас есть свои оригинальные разработки, которые имеют конкурентные преимущества. Свой сорбент, полученный из отходов, мы сравнивали с сорбентами трёх крупнейших компаний из Германии, Японии и Китая. По всем характеристикам наш эффективнее на 8-10%. И всё за счёт того, что наш сорбент имеет две активные структуры: и хемосорбцию, и обыкновенную физико-химическую сорбцию. Но пробиться на мировой рынок достаточно сложно — здесь задействованы и экономика, и логистика, и маркетинг. Наша же задача как учёных — отработать технологию и сказать: вот так можно сделать.
Свой сорбент мы разрабатываем при грантовой поддержке краевого фонда науки. И сейчас проводим большие маркетинговые исследования совместно с индустриальными партнёрами, выясняем, где этот сорбент может быть применён. Только в одном Красноярске уже нашли несколько таких предприятий. Это водоподготовка для ТЭЦ-2, ТЭЦ-3 и ТЭЦ-1. Они закупают дорогие антрацитовые угли, а мы им можем предложить более качественный и более дешёвый сорбент. И с логистической точки зрения это удобнее, потому что сорбент производится здесь, то есть его транспортировка практически ничего не стоит. Опять же, наш сорбент, произведённый из отходов, удешевляется за счёт того, что это не разработка какой-то минеральной базы, не надо ничего нигде специально добывать. Сырьё для нашего сорбента имеет нулевую стоимость. Таким образом мы забираем отходы, при этом улучшаем экологию и производим конкурентоспособный продукт.
Ещё одно перспективное направление для применения: наши большие горно-обогатительные комбинаты — Горевский и Новоангарский, у которых огромное количество сточных карьерных вод. Эти сточные воды отводятся специализированными каналами. Естественно, чтобы не загрязнять окружающую среду, их надо очистить. Эти комбинаты тоже заинтересованы в закупке наших качественных и относительно дешёвых сорбентов.
— Как повлияла на вашу работу история с коронавирусом?
— Скажу крамольную вещь – коронавирус даже помог! Получилось так, что никакие другие дела не мешали, вся суета отпала. Лаборатория функционировала в полном объёме, коллектив на изоляцию не уходил, и мы даже быстро успели сертифицироваться. То есть качественно и плодотворно работали.
— Как вы считаете, будут ли появляться новые специальности, новые профессии в области переработки отходов и управления рециклинговыми процессами?
— Я думаю, да. Если сейчас посмотреть справочник новых профессий, там многие термины вообще непонятны. Задаёшься вопросом: а кто это, собственно? И только если заглянуть в список компетенций, станет ясно, чем человек занимается.
Относительно переработки в сознании большинства рисуется достаточно примитивная картинка: мусорный завод, какие-то люди, не очень образованные, перебирают отходы. На самом деле рециклингом промышленных отходов заняты специалисты высокого класса — химики, биохимики, специалисты на стыке наук.
Новые профессии, несомненно, появятся. Не знаю, как они будут называться, но они будут. Потому что отрасль развивается, и она востребована.
— Популярна ли ваша тема у студентов? Не толкаются они локтями, чтобы попасть к вам?
— Толкаются. Мы ежегодно набираем научную группу инициативных студентов. Возглавляет её молодой энергичный учёный Анастасия Геннадьевна БОБРИК. Мы рассказываем студентам о том, какими исследованиями будем заниматься, объявляем тему и с сентября ведём запись в группу. Обычно к 15 сентября у нас уже нет мест. Жаль, конечно, но некоторым приходится отказывать. Мы говорим таким студентам: ребята, если хотите — приходите, у нас лаборатория в свободном доступе, мы вам обязательно организуем исследования!
Вот у нас была студенческая работа — получение из отходов деревопереработки, из опилок, сорбционных вставок (показывает небольшой конус древесного цвета). Они вставляются в фильтры для воды. Наши ребята защитили этот проект. Представили его и получили стажировку в Бранденбургском техническом университете. Они теперь давно выпускники, а устройство используется для сельскохозяйственных нужд на нескольких предприятиях. Например, эти устройства апробировали для очистки технической воды на свинокомплексе Романа Гольдмана. На его предприятии организована образцовая качественная очистка воды, всё замкнуто и безотходно.
То есть был вопрос утилизации опилок, и мы предложили один из вариантов решения. Попробовали и сделали. Опилки хорошо извлекают биологическую органику и тяжёлые металлы из сточных вод.
— Многие ваши выпускники работают по специальности?
— В основном они идут работать именно по специальности. Направление «Строительство» и профилизация «Водоподготовка и водоочистка», по которым готовит специалистов наш институт, востребованы. Наши выпускники и в проектных институтах работают, и на очистных сооружениях.
Например, у меня есть выпускник, профессиональный рост которого показателен. Он был у меня дипломником-бакалавром, потом магистрантом, сейчас он начальник смены левобережных очистных сооружений Красноярска.
Основной потребитель наших кадров по водоотведению и водоснабжению — конечно, «КрасКом». Ещё научно-исследовательский институт «Водоканалпроект». Также «Экопроект», который как раз занимается проектами очистки с экологической точки зрения. Большой пул наших ребят забирает Росприроднадзор, потому что мы даём и экспертную подготовку.
— Вы упомянули «КрасКом». Методы очистки воды на таких предприятиях сильно изменились за последние лет тридцать?
— Они, конечно, изменились. Безусловно, есть классические методы, начиная с механической, физической, физико-химической и биологической очистки. Но на сегодняшний день в России есть «Справочник наилучших доступных технологий очистки воды». Это огромный труд массы учёных, занимающихся очисткой воды, которые свели воедино все имеющиеся технологии — и мировые, и российские. И в этом справочнике, зная химический состав воды, можно быстро подобрать наилучшую технологию её очистки.
Конечно, технологии сейчас уходят в более щадящие, но при этом более эффективные методы очистки без химических реагентов. Это когда в воду не добавляются ни коагулянты, ни флокулянты, ни какие-то химически активные вещества, чтобы не образовывались вторичные отходы.
— Но хлором активно пользуются до сих пор?
— Применение хлора оправдано с точки зрения эффективного обеззараживания воды. Но эта химическая технология, конечно, не является щадящей. Потому что хлор из организма человека не выводится. Мы его только накапливаем, если потребляем хлорсодержащую воду.
— Некоторые люди специально отстаивают воду, чтобы хлор выветрился. Это имеет смысл?
— Нет. Хлор остаётся в воде в связанном состоянии. Я всегда говорю студентам: вот вы наливаете воду в ёмкость, вода белёсая, мутная. Так вот, поверьте, это не хлор, это просто насыщение воды газами. Хлор у нас ГОСТирован, его должно содержаться не менее 0,3 мг на литр, иначе бы он не обладал бактерицидными свойствами, и патогенные бактерии просто бы не убивались.
— Вода из Енисея считается относительно чистой. Вы посоветовали бы людям употреблять воду из крана? Или всё же пользоваться фильтрами?
— Я употребляю из крана. У нас в Красноярске в нашей централизованной системе водоснабжения нет таких примесей, которые стоит фильтровать дополнительно. Нам просто повезло. Потому что, допустим, тот же Рейн в Европе классифицируется как технический канал. Это уже условная река с антропогенно изменённым физико-химическим составом. Что касается России, у нас самые жёсткие законодательные требования в части нормативов допустимых сбросов.
А если вы пользуетесь фильтром, надо неукоснительно соблюдать все правила его эксплуатации. Я против всех этих бытовых кувшинов и фильтров только лишь потому, что там обычно засыпан угольный сорбент. А у любых сорбентов есть понятие сорбции и десорбции, то есть сорбент может в себе накопить загрязнители, а потом в определённый момент развалиться и выдать их все, но уже в шоковой концентрации. За сроками эксплуатации фильтров надо строго следить!
— За чем будущее в сфере охраны окружающей среды?
— За безреагентными технологиями очистки воды. С применением в том числе природных дезинтеграторов — тех же бактериальных клеток, которые могут разлагать загрязнители. Будущее также за новыми технологиями, которые предусматривают отсутствие вторичных загрязнителей. В идеале нужны такие технологии, которые после себя вообще не будут оставлять никаких отходов.
