Потребление редкометаллического сырья стремительно растёт, поэтому мир нуждается в разработке новых высокотехнологичных способах его переработки,термомеханическая обработка повышает технологические и эксплуатационные свойства материалов — и это один из трендов развития науки о материалах, разделительной химии под силу снизить радиотоксичность отработавшего ядерного топлива, молодёжные лаборатории — успешный инструмент привлечения молодёжи в науку, а работа пресс-служб химических предприятий способна снизить уровеньхемофобии — этим запомнился третий день XXII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, который проходит на федеральной территории «Сириус».
Пленарные доклады
Президент Российского химического общества им. Д.И. Менделеева, заместитель президента РАН академик Аслан Цивадзе рассказал, как специалисты Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) разрабатывают технологии переработки редкометаллического сырья. Успехи коллектива он показална примере работ с литием (Li) — самым лёгким и наиболее востребованным в последнее время металлом, подчеркнул учёный.
За период с 2007 по 2023 годы потребление лития выросло с 25 тыс. тонн до 180 тыс. тонн в год. Доля лития, используемого для производства аккумуляторов, выросла с 20 % до 87 %. По прогнозам, к 2030 году мировой спрос на литий возрастёт в 5 раз. «Россия не производит литий, а закупает <…> Очень важно, чтобы мы разрабатывали новые высокотехнологичные решения по технико-экономическим и экологическим показателям», — сказал академик.
Для извлечения лития из разных сырьевых источников используются четыре технологии — галлургическая, осадительная, сорбционная, экстракционная. «До недавнего времени наиболее привлекательной казалась экстракционная технология, которая не применялась из-за отсутствия селективных экстрагентов», — добавилАслан Цивадзе.
Поэтому в 2020 году в ИФХЭ РАН были развёрнуты поискиновых литий-селективных экстрагентов. В ходе работы разработаны литий-селективные экстрагенты с уникальными свойствами, позволяющими развивать технологии прямого извлечения лития.
«Выяснилось, что при использовании салициловой кислоты достигнуты серьёзные результаты разделения лития (Li) от натрия (Na) и калия (K)», — сказал учёный.
В период с 2020 по 2024 гг. коллектив ИФХЭ РАН разработал ряд новых высокоэффективных литий-селективных экстракционных систем. Комбинация этих систем позволяет извлекать литий из всех существующих источников лития с содержанием лития не менее 20 мг/л. Во всех случаях разработанные системы продемонстрировали свою эффективность. Чистота получаемых литиевых продуктов может варьироваться от 95 до 99,97 %. Степень извлечения достигает 98 %, говорится в докладе.
Кроме того, в стенах института ведутся работы по извлечению скандия (Sc), который имеет обширную область применения — от производства источников света до ядерной энергетики
«Требуется масштабирование и лабораторное оформление, которые позволят нам рассчитать технико-экономические показатели», — отметил Аслан Цивадзе.
Также в ходе пленарного заседания ректор СПбГУ, председатель Санкт-Петербургского отделения РАН академик РАН Андрей Рудской сделал прогноз развития наук о материалах до 2030 года.
«Сегодня стоит основная задача — [понять] как работать с железом, чтобы меньше его засорять и придавать ему уникальные свойства», — подчеркнул он, добавив, что термомеханическая обработка является одним из методов, при помощи которого можно очень экономно и энергоэффективно легировать этот материал, при этом создавать и задавать ему необходимые свойства.
Термомеханическая обработка — прогрессивная технология, которая обеспечивает повышение комплекса технологических и эксплуатационных свойств материалов и используется при изготовлении изделий в космической, авиационной технике, судостроении, транспорте, медицине и многих других направлениях.
«По сути, это технологии пластического формообразования, которые позволяют резко повысить все необходимые свойства материала: механические, технологические, эксплуатационные», — сказал Андрей Рудской.
Ректор СПбГУ привёл конкретные примеры изделий, которые были созданы с применением термомеханической обработки. Это валы и оси для специальной гусеничной техники, профильные кольца, сталь для судов, ледоколов и платформ и т.д.
Продолжая мысль, академик РАН рассказал о методах ОМД (горячая прокатка, горяче-теплая прокатка, радиально-торцевая горяче-теплая прокатка, холодная прокатка, волочение) и материалах (аустенитные и двухфазные коррозионностойкие стали, высокопрочные низколегированные стали, малоуглеродистые легированные стали и др.), используемых в технологиях ТМО.
Разделительная химия способна решить проблему безопасности отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), рассказал научный руководитель Химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, вице-президент РАН академик Степан Калмыков.
Сегодня существуют два противоположных тренда: с одной стороны, нужно уменьшать выбросы и снижать содержание вредных частиц, с другой стороны, стремительно увеличивается энергопотребление, и загрязнение усиливается. «Это противоречие требует новых технологий, подходов, и здесь радиохимические технологии, технологии ядерного топливного цикла являются ключевыми», — отметил академик.
К настоящему времени в мире накоплено уже более 265 тыс. тонн отработавшего ядерного топлива, говорится в докладе. «Важно, сколько уже накоплено ОЯТ, и то, что накопление продолжается. В зависимости от стратегии, которую мы выберем, количество может быть больше или меньше. Наша задача сделать его меньше», — подчеркнул учёный.
Возврат делящихся нуклидов в энергетику — глобальная цель, которая ставится при разработке новой технологии генерации ядерной энергетики. Этой задаче служит замыкание ядерного топливного цикла.
«Мы планируем [освоить] двухкомпонентную ядерную энергетику с двумя типами реакторов. Топливо, отработавшее от обычных реакторов, фактически является сырьём для реакторов на быстрых нейтронах», — пояснил Степан Калмыков.
Реакторы на быстрых нейтронах с переработкой способны уменьшить на 90 % объёмы радиоактивных отходов, предполагавшихся к геологическому захоронению, то есть перевести отходы в энергию.
Также стоит задача минимизировать объёмы глубинного захоронения отработавшего топлива за счёт фракционирования. Если выделить минорные актиниды, которые и составляют длительную радиоактивность ОЯТ, то значительно снизится радиотоксичность, пояснил Степан Калмыков.
Основная проблема разделения — схожесть химических свойств. «Речь идёт о химической задаче выделения и разделения очень близких по химическим свойствам элементов <…> Самая сложная пара — америций (Am) и кюрий (Cm)», — отметил докладчик.
Сегодняшние пленарные выступления закрыл профессор органической химии Мадридского автономного университета (МАУ) Томас Торрес — учёный с мировым именем, который работал в самых разных областях: от новых молекулярных материалов для энергетики до наномедицины. Он занимает 5-е место среди наиболее цитируемых испанских химиков за последние 10 лет — его научные труды имеют больше 30 тыс. цитирований, а индекс Хирша учёного — 96. Профессор Торрес является членом Европейской академии наук (EURASC) и автором 49 патентов. В ходе выступления на Менделеевском съезде он прочитал большой доклад об органических красителях для солнечной энергетики.
«Важнейшим вопросом, который необходимо решить для включения субфталоцианинов в фоточувствительные устройства, является то, как контролировать пространственное расположение этих макроциклов по отношению друг к другу», — отметил учёный.
Круглые столы
Также в рамках съезда состоялся круглый стол «Развитие молодёжных лабораторий в области новых материалов и химии», организованный при содействии Координационного совета по делам молодёжи в научной и образовательных сфера совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию и Минобрнауки России. Как отметила модератор круглого стола, руководитель направления Дирекции Научно-технических программ Минобрнауки России Алина Павлова, одна из задач Десятилетия науки и технологий — это привлечение молодёжи в сферу науки и разработок. В связи с этим в последнее время появляется довольно большое количество различных мер поддержки молодых учёных. Одна из таких мер — это создание Молодёжных лабораторий. Стоит отметить, что первые молодёжные лаборатории были открыты ещё в 2018 году. Это говорит о том, что уже тогда всерьёз начали задумываться о механизмах привлечения и закрепления молодёжи в науке.
Директор департамента координации деятельности научных организаций Минобрнауки России Кира Швед рассказала, какие цели ставило министерство, запуская мероприятия по открытию молодёжных лабораторий, каких результатов удалось достичь, и какие планы по развитию данной меры поддержки.
Затем руководители лабораторий поделились своими успехами, а также мыслями по поводу коллаборации между молодёжными лабораториями и механизмами взаимодействия их с бизнесом, конкуренцией с топовыми лабораториями и многом другом. Участники круглого стола отметили, что не хватает некоторого цифрового ресурса или платформы для общения руководителей молодёжных лабораторий для организации совместных или междисциплинарных исследований. Также они предложили представителям Минобрнауки России ряд мероприятий по усовершенствованию данной меры поддержки. В конце участники сделали вывод, что программа успешно развивается, и её необходимо продолжать.
Впервые в истории Менделеевских съездов с успехом прошёл мини-симпозиум, посвященный пропаганде и популяризации химии — «Большая химия: пропаганда». Мини-симпозиум собрал PR-специалистов, представляющих предприятия крупно-, средне- и малотоннажной химии, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова и Российскую академию наук. Ядро участников дискуссии составили руководители пресс-служб таких компаний, как «КуйбышевАзот», «Уралхиммаш», «Газпром-промышленные инновации», К2Тех, «О3-КОУТИНГС», «Бета-Силикон», «Крезол» и др.
Участники обсудили состояние дел в PR химии, поделились кейсами и наметили план объединённых мероприятий по продвижению химии как науки и профессии, снижению уровня хемофобии, популяризации продукции российского химпрома. Все признали, что мероприятие было чрезвычайно интересным и полезным.
Кроме того, на площадке форума прошла презентация инфраструктурных цифровых решений для химической науки и промышленности. Среди представленных проектов были CoLab.ws, OdanChem и «НАША ЛАБА».
CoLab.ws — российская платформа, объединяющая в себе наукометрические инструменты и возможности профессиональной социальной сети, которую ежемесячно посещают более 300 тыс. пользователей.
В рамках платформы также созданы: поисковик Cobalt, обрабатывающий 119+ млн публикаций и 1.6 млрдцитирований; современная журнальная система со встроенным рецензированием и интерактивными веб-версиями статей; база данных из 7 тыс. научных организаций со всего мира, для которых автоматически рассчитывается статистика по публикациям.
На CoLab.ws зарегистрировались 9 тыс. учёных из России и ещё 80 стран, а также недавно к системе подключился самый цитируемый российский научный журнал Russian Chemical Reviews.
OdanChem — это российская система организации химической информации, с помощью которой можно не только выполнять поиск различных физико-химических свойств конкретных молекул. Ключевая особенность — это возможность реверс-инжиниринга, когда по данным реального спектра или даже по стандартному описанию пиков можно на основе проверенных литературных данных сделать обоснованное предположение, какие вещества или открытия там скрываются.
Ещё один российский проект — «НАША ЛАБА» — сервис по поиску и подбору научного оборудования и расходных материалов, произведённых в России и Белоруссии, созданный в июле 2022 года Координационным советом по делам молодёжи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте РФ по науке и образованию.
Проект «НАША ЛАБА» ежедневно пополняется и насчитывает более 22 тыс. позиций оборудования, расходных материалов, реактивов и научного программного обеспечения от более 800 производителей.
В каталоге работает умная система поиска товаров, биологических и химических реактивов, аналогов иностранных научных приборов и расходных материалов, научного ПО; каталог стандартных образцов и реестр научных мастерских. Доступна система с личными кабинетами с возможностью запроса коммерческого предложения. Активно развивается модуль «Работа на заказ», сделанный для быстрого взаимодействия промышленных предприятий и научных организаций.
Каталог поддерживает версии на иностранных языках: английский, французский, испанский, фарси, арабский и китайский языки.
Заседание правления РХО им. Д.И. Менделеева
Большую программу третьего дня съезда завершилозаседание правления Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. О деятельности Российского химического общества им. Д.И. Менделеева со времён последнего съезда рассказал Президент РХО академик РАН Аслан Цивадзе. Вице-президент РХО академик РАН Юлия Горбунова рассказала о проекте «Год Менделеева», посвящённом 190-летию великого ученого. Проект включает в себя проведение серии онлайн и офлайн-мероприятий, направленных на популяризацию химии и имени Дмитрия Менделеева. В числе этих мероприятий Химический диктант, посвящённая Менделееву выставка в «Музеоне» и Академический Лекторий.
Также на пленуме члены РХО удостоили Почётным знаком «За заслуги перед РХО» академика РАН Вадима Кукушкина и профессора Анну Карцову.
Член РХО Павел Постников из Томского политехнического университета предложил создать Уральское отделение РХО. Пленум проголосовал «за».
Менделеевские съезды — научные форумы с международным участием в области фундаментальной и прикладной химии. Они проводятся с интервалом в 4–5 лет и охватывают основные направления развития химической науки, технологии и промышленности.
В этом году в форум приурочен к 300-летию Российской академии наук и 190-летию Дмитрия Ивановича Менделеева. В нём принимают участие почти четыре тысячи специалистов химической науки и образования, в том числе около 200 международных участников из 38 стран мира.
