В медицине, авиации и ряде других областей используется кислород высокой концентрации. Один из основных способов его получения – сорбционный, при этом в качестве сорбента используется синтетический цеолит. В России его выпуском занимается только одна компания, материал для производства кислорода закупался преимущественно за границей. Для России важно обеспечить свою импортонезавимость, поэтому учёные Томского государственного университета создают технологию синтеза серебросодержащего цеолита, который позволит производить кислород с максимально высокой концентрацией – 99 процентов и более. Исследования проводятся в рамках стратпроекта «Технологии безопасности», реализуемого при поддержке программы «Приоритет 2030».
– Кислород высокой концентрации необходим для разных целей, например, для поддержания деятельности дыхательной системы пациентов, находящихся на ИВЛ или масочной поддержке, – рассказывает руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории каталитических исследований ХФ ТГУ Григорий Мамонтов. – Помимо этого, такой кислород необходим в авиации для улучшения горения топлива в двигателях и для использования в масках военных летчиков, которые при работе на большой высоте испытывают кислородное голодание.
В обычном воздухе содержание кислорода, необходимого для жизни, составляет около 21 процента. Воздух с повышенным содержанием кислорода получают разными способами, одним из основных является сорбционный, а одним из наиболее эффективных сорбентов выступает пористый материал цеолит. Однако его природная форма не обладает характеристиками, необходимыми производству, поэтому используется синтетический цеолит, размер пор которого сопоставим с размером молекул газов. Такой материал работает как «молекулярное сито» и позволяет делить воздушную смесь на молекулы, в данном случае – на молекулы азота и кислорода.
Учёные химического факультета ТГУ сейчас занимаются разработкой технологии синтеза серебросодержащей формы цеолита (LSX) с улучшенными функциональными свойствами. В России такого материала пока нет. В мире патенты на его производство имеют только США и Франция.
– Такой материал за счёт особой структуры обладает повышенной эффективностью и позволяет производить кислород с максимальной концентрацией – 99 процентов и выше, – поясняет Григорий Мамонтов.
Представить результаты своей работы учёные намерены к концу 2022 года. Заниматься коммерциализацией технологии будет Инжиниринговый химико-технологический центр ТГУ, который выступает основным партнёром по проекту.
Добавим, что ХФ ТГУ является одним из лидеров в области разработки катализаторов и сорбентов для разных областей. В частности, химики создают полифункциональные материалы для промышленности (снижение экологических рисков), очистки воздуха в вагонах поездов, самолётов, помещений и для решения других задач.
В задачи стратегического проекта «Технологии безопасности», в рамках которого создается методика синтеза серебряной формы цеолита, входит разработка новых материалов и технологий, призванных обеспечить безопасность населения РФ и суверенитета страны. Этот проект ТГУ реализуется при поддержке федеральной программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».