Алина Козлова, научный сотрудник Института нефтехимического синтеза, кандидат химических наук
- Особенность мембранных технологий в том, что их принято считать зелеными технологиями. С помощью мембран мы можем много что очистить, извлечь ценные компоненты. Суть в том, что это безреагентная технология — нам не нужно добавлять что-то особенное, чтобы извлечь нужные нам компоненты. По сути, мембрана — это такая полупроницаемая, селективная пленка. С одной стороны мы подаем смеси, которые нужно разделить, а с другой — отбираем тот продукт, который хотим получить.
- Уточним для наших читателей: мембраны — это своего рода фильтр?
- Мы очень грубо можем так сказать. Но мембраны не стоит привязывать к фильтрам, потому что у них другие механизмы переноса. В фильтре всегда два потока: входящий и выходящий. В мембранной технологии три потока: один входящий и два выходящих.
- Скажите, вы наукой занимаетесь уже сколько лет? Как вы пришли именно к этим технологиям? Это ведь весьма экологически важный момент.
- На самом деле, это было случайно. Я из маленького города — Моздока в Северной Осетии. Я всегда хотела поступить в Москву, упорно учила химию, думала поступать на нефтехимию в Губкина. Но судьба распорядилась иначе. Когда я пришла подавать документы, мне так хорошо «продали» мое будущее направление, что я решила: «Мне нравится, я пойду сюда». Училась я на бюджете в РХТУ имени Менделеева. У нас был прекрасный заведующий кафедрой, профессор Георгий Гайкович Каграманов. Ему большое спасибо за вклад и за то, что он делает до сих пор.
- Как вы думаете, каков вклад наставника, научного руководителя в судьбе молодого ученого?
- У меня, на самом деле, было несколько наставников. Георгий Николаевич нас направлял. А диплом я делала уже в Институте нефтехимического синтеза, где работаю с 2014 года. Вся моя жизнь крутится вокруг лаборатории физико-химии мембранных процессов, которой заведует Владимир Васильевич Тепляков. Он стал моим дальнейшим учителем и руководителем. А потом Максим Геннадьевич Шалыгин, который продвигает это дело дальше. Было непросто: ты из маленького города, в Москве надо как-то выживать, совмещаешь учебу и работу, живешь в общежитии — классическая история. Но на четвертом курсе, когда нужно было выбирать тему диплома, мне досталась очень классная тема: «Выделение сероводорода из газовых промышленных потоков» на промыслах. Так я попала в ИНХС РАН к Владимиру Васильевичу Теплякову, который как раз занимается газоразделением. Сейчас моя работа больше ориентирована на него. Мы чаще знаем мембраны в области водоочистки, обратного осмоса — это процессы, которые хорошо работают в промышленности. А газоразделение для меня было чем-то новым и сложным, тем, в чем нужно было разобраться. И когда понимаешь, что это сложно и нужно, значит, надо идти именно туда. Я осталась там на диплом, защитила его, потом кандидатскую, и теперь я руководитель своего гранта.
- А когда вы приняли решение остаться в аспирантуре, что повлияло: страсть к науке, нежелание уходить в офисную работу?
- На самом деле, то, чем я занималась, было для меня очень понятным. Я знала, что мне делать дальше, чтобы получить вот это и вот это. Когда тебе понятно, легче идти вперед. Человек всегда боится неизведанного, это нормально. Но для меня все было ясно. Я знала, что продолжением будет диссертация, хотя тематика немного отличалась от дипломной — у меня было разделение биоспиртов, еще одно классное направление. Вы говорите про судьбоносные моменты… Они как будто сами собой возникали. Мне не приходилось принимать сложных решений. Все складывалось легко, как будто это было предназначено. Именно эти моменты сформировали у меня положительное впечатление о науке.
- У вас было желание продолжить тему диплома в кандидатской?
- Наверное, нет. Когда я защитила диплом, я поняла, что в нашей лаборатории эту тему будет продолжать другой человек. Это нормально: дипломники делают одно, а диссертант параллельно готовит свою работу. Часть моей работы вошла в его диссертацию, так что тематика была уже занята. Но появилась новая, классная тематика — альтернативный метод сепарации, мембранной технологии, ориентированной на разделение жидких смесей. Чаще всего это осушка спиртов, разделение водно-органических смесей, биорастворов. Наш метод был альтернативным. Чем он крут? У нас нет прямого контакта мембраны с жидкой средой. Это особенно важно в биопроцессах, где много нелетучих компонентов, которые засоряют мембрану. Мы работаем с паровой фазой, преодолеваем эти сложности и помогаем концентрировать то, что нужно. Я защитилась в 2020 году и сразу после этого ушла в декрет. Когда вышла, поняла, что нужно двигаться дальше, того, что есть, — недостаточно. Как раз подавались февральские заявки, я подала свою. Получилась очень классная работа: мы используем наши российские мембраны, которые уже производятся в стране, и совмещаем их с существующей технологией. Есть отдельно мембраны, есть задача выделения фурфурола.
- Очень научный термин. Можете нашим читателям сказать, что это?
- Фурфурол — это органический компонент фуранового ряда, жидкий. Его сейчас производят в единственном месте — на Кировском заводе. Он ценен тем, что единственный маршрут его получения — переработка биомассы. Синтетически его не получают. Растворы, в которых он образуется, содержат очень низкие концентрации фурфурола. Задача — его выделить, потому что он является ценной молекулой-платформой для многих других химических продуктов. Часть фурфурола закупается в Китае, который является крупным производителем. У нас много деревообрабатывающей промышленности, а дерево, опилки — это биосырье для получения фурфурола.
- А есть альтернативные варианты сырья?
- Чаще всего это опилки, жмых. Любая биомасса сельскохозяйственного или деревообрабатывающего производства замешивается в котле, добавляется кислота, происходит гидролиз, и получают эти компоненты. Сейчас это многотоннажное производство, и основной метод — ректификация. А мы предлагаем альтернативный мембранный метод. Он менее громоздкий, его можно масштабировать как угодно — и маленьким, и большим. Это могут быть локальные установки прямо в местах переработки дерева. То есть производство может использовать полученный фурфурол для своих нужд.
- Например, для каких производств его используют?
- Из него делают, например, смазочные материалы. Так что некоторым производствам это может быть полезно. Плюс они могут потом продавать продукт. В целом, мой проект при поддержке РНФ ориентирован именно на выделение фурфурола нашими российскими мембранами. Еще хочется рассказать про одну классную тематику, которую мы завершили в этом году — выделение ксенона из медицинских смесей. Мембраны в медицине очень хорошо заполняют пространство. Вы наверняка слышали про аппарат «искусственное легкое», «искусственная почка», гемодиализ. Это все — достижение мембранных технологий, той самой мембраны, на основе которой делают такие аппараты. Это классное достижение, что их внедряют в жизненно необходимые сферы.
- Скажите, пожалуйста, как ваша научная тематика связана с повседневной жизнью, не с широкими масштабами, а с ежедневными вещами? Речь о том, чтобы не выбрасывать, а рекуперировать.
- Если вернуться к ксенону… Сейчас развивается направление выделения медицинских газов. Медицина — это особая область, куда нужно заходить аккуратно, потому что это здоровье пациентов. Ксеноновая терапия признана безопасным инструментом для анестезии. Это и анестетик, и терапия. Ксенон позволяет вводить пациента в безопасную и контролируемую анестезию: когда подача газа заканчивается, пациент просыпается. Это гораздо безопаснее и контролируемее, чем медикаментозная анестезия. Обычно операция длится около двух часов, и потребление ксенона большое, а сам он очень дорогой. На одну анестезию может уходить до 150 000 рублей, и большую часть стоимости составляет именно ксенон. Мы ориентируемся на уменьшение этой стоимости. После того как пациент дышит смесью, образуется газовая смесь, которая включает азот, CO2, пары воды и другие газы. Изначально в смеси около 70% ксенона, а на выдохе — уже 10-20%. Чтобы снова довести концентрацию до 70%, нужно его сконцентрировать. Мы применяем наши мембранные технологии и мембраны, чтобы сконцентрировать ксенон и вернуть его в цикл. То есть мы его не выбрасываем, а рекуперируем. То же самое с разделением водно-органических, водно-спиртовых смесей на нефтедобывающих промыслах — эти органические компоненты можно возвращать обратно в цикл. Это все работает.
- Алина, а есть ли экономические расчеты, насколько подход с мембранами и рекуперацией приносит экономию, тем же больницам во время операций?
- Да, конечно. Мы всегда считаем экономику, проводим моделирование процессов, подсчитываем энергозатраты, капитальные вложения. Все это есть. На этапе создания технологии и оборудования мембранные технологии всегда выгоднее. Но есть и другая сторона — внедрение. Если мы говорим о замене существующей технологии, это всегда очень сложный процесс. То, что мы можем сделать, не всегда значит, что мы можем заменить старую технологию здесь и сейчас, даже если она выгодна. Как экономист, вы понимаете, что это сложный процесс с длинной логической цепочкой. Наша разработка в этой цепочке — это где-то 1/10 часть, а все остальное — это куча других факторов и затрат. Сейчас не хватает, наверное, инвесторов и заинтересованных компаний. Но мы стремимся к тому, чтобы было больше НИРов и опытно-конструкторских работ, которые позволяют работать с прикладными задачами уже на этапе фундаментальных исследований. У нас хорошая фундаментальная база, и есть опыт проведения ОКР с крупными заказчиками. Думаю, это просто нужно развивать дальше.
- Алина, как вы думаете, популяризация науки, заявление о себе и своих достижениях насколько поможет привлечению инвесторов, интереса со стороны большого бизнеса?
- Я думаю, это одна из ключевых задач. Как мы друг о друге узнаем? Мы встречаемся с людьми, общаемся, пьем кофе, ходим на обеды… Конференции, публикации, выступления. Но как мы заранее можем узнать о ком-то? Мы где-то подсматриваем в соцсетях. Это одна сторона. Но не стоит забывать и о личных взаимодействиях, личном контакте. Потому что в нашем мире онлайна все равно нужно общаться лично. Поэтому конференции и конкретно этот Конгресс — это очень классная история для завязывания новых знакомств и партнерств.
- То есть мы хотим сказать нашим читателям, что популяризация науки…
- … должна быть. Это напрямую взаимосвязано с развитием научной отрасли. Хочу добавить: многие считают, что наука — это что-то непонятное и сложное. Мы, ученые, понимаем это и можем говорить сложными терминами. Но когда мы можем объяснить что-то простым языком, это развивает не только слушателей, но и нас самих, потому что мы учимся доносить суть просто. А в этом и есть навык. И этот навык нужно отрабатывать. Как раз популяризация помогает его отрабатывать. И больше людей начинают интересоваться. Думают: «Оказывается, это не так уж и сложно». Да, не так уж и скучно. Оказывается, я все это знал, я молодец, просто как-то не дошел до этого. Еще такой момент: популяризация науки хорошо помогает вовлекать детей. Потому что дети сейчас тоже в соцсетях, в интернете. И если им будет попадаться больше коротких видео про классные эксперименты, про то, что происходит в науке, что это не скучно, а интересно и «вау», — это будет точно классным двигателем для дальнейшего развития и для привлечения молодежи в науку.