Ученые новой молодежной лаборатории плазмохимических технологий в винилировании Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН ставят перед собой сразу несколько амбициозных задач: превратить в зеленое сырье уголь Восточной Сибири, получив при этом один из самых востребованных газов в химической промышленности — ацетилен.
Иркутские исследователи отмечают, что макрорегион богат такими полезными ископаемыми, как бурый и каменный уголь марок Д и Г. В отличие от элитного сырья, они не подходят для коксохимии и классически считается, что такие угли можно использовать только как топливо. Однако это ценный природный ресурс, который можно задействовать с большей пользой в химической промышленности.
«Ацетилен широко задействован в химической промышленности. Он, как и этилен, является основой для многих пластиков и лакокрасочных изделий, присадок для топлива. Тем не менее в парфюмерии, фармацевтике, в синтезе полиуретанов, индола, виниловых эфиров, винилпиррола, биоразлагаемых и высокотемпературных пластиков ацетилен не имеет аналогов. Эту продукцию сейчас мы вынуждены импортировать из Китая, — рассказал руководитель лаборатории кандидат химических наук Максим Дмитриевич Гоцко. — Важно сказать, что ацетилен традиционно получают карбидным способом и пиролизом углеводородного сырья. Однако в первом случае идет огромный выброс парниковых газов, что не соответствует концепции декарбонизации. Во втором — ацетилен образуется в газовой смеси, его надо каким-то способом выделять. Эта технология больше подходит для крупнотоннажной химии. В связи с этим задача нашей команды — не просто производить востребованный химический компонент, а задействовать в этом процессе угли Восточной Сибири. Для успешной реализации проекта на первом этапе необходимо провести опытный эксперимент. У нас уже есть договоренность с Институтом теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, который специализируется на плазмохимии. В сентябре планируем провести совместные исследования. Сейчас закупается нужное оборудование, проводятся точные расчеты параметров для конкретных марок угля. Далее установим плазмотрон у нас. Необходимо разработать и свою технологию извлечения ацетилена из смеси газов, подобно технологии компании BASF, чтобы она была ничем не хуже немецкой. Что касается второй части, винилирования, то в Иркутском институте химии накоплен большой опыт и довольно мощная химическая школа органического синтеза на основе ацетилена. Следующий этап — полимеризация: превращение винильных мономеров в конкретный материал с заданными свойствами».
Как рассказал директор ИрИХ СО РАН доктор химических наук Андрей Викторович Иванов, при плазмохимических методах переработки уголь может стать экологичным химическим сырьем. В Иркутской области есть все ресурсы для реализации данной технологии. Проект запускается совместно с индустриальным партнером института — энергохолдингом Еn+, что привлечет дополнительные инвестиции. Тематика лаборатории поддержана лично вице-президентом РАН, председателем СО РАН академиком Валентином Николаевичем Пармоном, который выступил одним из экспертов при рассмотрении инициативы на научно-техническом совете ГК Еn+.
«Углерод — ценный материальный депозит нашего мира. Разработка любого способа переработки, кроме сжигания, точно увеличивает маржинальность и эффективность использования такого ресурса, — подчеркнул Андрей Иванов. — Мы предлагаем плазмохимическую технологию, которая всегда требует избыточной энергии, но у нас в регионе это не проблема. Самое главное, что будет задействован не серый водород, а так называемый зеленый: для его производства расходуется не ископаемое сырье, а вода и электричество, чего в регионе достаточно. На выходе получаем кислород, который либо используется в химии, либо выпускается в окружающую среду. Таким образом, мы решаем несколько задач: во-первых, развиваем химическую отрасль переработки, во-вторых, помогаем уйти от неэкологичной энергетики, предлагаем альтернативу угольным моногородам, ускоряя газификацию макрорегиона. В-третьих, создаем задел на будущее с целью обеспечения технологического суверенитета страны в такой базовой отрасли, как химия».
Важно отметить, что молодежные лаборатории по направлению «Малотоннажная химия» организованы как одна из мер поддержки науки и отрасли в результате обращения на Конгрессе молодых ученых — 2023 директора ИрИХ СО РАН А. В. Иванова к главе государства Владимиру Владимировичу Путину. По итогам были сформулированы и даны ряд поручений.
Плазмотрон для опытного эксперимента
В ИрИХ СО РАН это уже четвертая молодежная лаборатория с момента появления национального проекта «Наука и университеты» Министерства науки и высшего образования РФ. По мнению Андрея Иванова, этот конкурс на сегодняшний день является лучшим для продвижения молодых ученых: «Благодаря конкурсу есть возможность начать проект и научное исследование с нуля, не привязанное к старым тематикам, и дать возможность молодым ученым стать завлабами. Наш институт никогда до этого не занимался плазмохимией. Я могу честно сказать, что это первый опыт работы в данном направлении. Создается абсолютно новый раздел исследований. При успешной реализации проекта через пять-шесть лет мы наработаем компетенции, которых до этого не было в Восточной Сибири, и позволит это сделать конкурс — у него аналогов нет».
Анастасия Люцеуш, пресс-служба ФИЦ ИрИХ СО РАН
Фото авторов
