Экология начинается в лабораториях — с систем мониторинга и анализа данных, с научных разработок и технологий, которые сегодня должны не только содержать безвредные для природы материалы, но и отвечать требованиям импортозамещения. В Уральском государственном горном университете (УГГУ) начал работать научно-исследовательский лабораторный центр (НИЛЦ), где ведется работа по нескольким направлениям — геокриология, физика грунтов и материалов, вещественный состав пород и руд, аналитическая химия. Центр уже запатентовал уникальные природные сорбенты для рекультивации земель и разработал импортозамещающие системы дистанционного мониторинга выбросов.

Научный кластер

Официальное открытие научно-исследовательского лабораторного центра состоялось в начале апреля 2023 года. «Новый центр — это основа для всего блока инженерно-геологических и горных работ, поскольку он позволяет посредством высокоточного оборудования изучать вещества на атомарном уровне и заниматься вопросами, которые лежат в основе дальнейших технологических решений»,— заявил на церемонии ректор УГГУ Алексей Душин.

Лаборатории НИЛЦ работают по трем основным направлениям. Первая лаборатория занимается геокриологией, физикой грунтов и материалов. Работа здесь связана с физико-механическими свойствами материалов и грунтов, а также изучением районов вечной мерзлоты и разработкой систем геотехнического мониторинга для контроля динамики криогенного воздействия на инженерные сооружения.

Лаборатория вещественного состава и руд занимается всем, что связано с минеральными и химическими составами проб и разработкой технологий, в том числе по извлечению полезных компонентов. Мощное аналитическое оборудование позволяет с высокой точностью определять состав руд и получать данные, позволяющие повысить эффективность процессов обогащения.

Третья лаборатория аналитической химии ориентирована на решение вопросов промышленной экологии. Здесь проводится определение химического состава и свойств воды, анализ содержания токсичных металлов в почве и анализ воздушных проб.

По словам господина Душина, многопрофильная работа кластера позволяет решать различные производственные задачи при взаимодействии с предприятиями. За прошедший год НИЛЦ уже выполнил научно-исследовательские работы на сумму 20 млн руб. В числе заказчиков такие предприятие как УГМК, «Норникель», Уралмеханобр и другие. «НИЛЦ оснащен современным оборудованием. И мы в этом плане опережаем производственников, у которых лаборатории направлены не на столь фундаментальный и широкий спектр решения вопросов, как у нас»,— подчеркнул ректор УГГУ.

Вдохновленные природой

Несмотря на важность и актуальность природоохранных вопросов, «технологии рекультивации в России сегодня пока еще недостаточно развиты». В связи с этим одним из основных направлений работы НИЛЦ стало создание сорбентов и мелиорантов для рекультивации земель, нарушенных в результате деятельности горнопромышленных предприятий.

Ученые постарались максимально упростить и удешевить разрабатываемые сорбенты. Для этого они использовали натуральные природные материалы, в частности, торф. «В Горном университете уже 60 лет развивается собственная торфяная школа. А сорбент, созданный на основе торфа, обладает повышенной способностью к связыванию тяжелых металлов и благотворно влияет на развитие флоры, что значительно усиливает рост растительного покрова»,— пояснила начальница НИЛЦ Вера Юрак.

При создании сорбентов сотрудники центра изучали экосистемы нарушенных земель отработанных карьеров Свердловской области — Левихинское и Кабанское медноколчеданные месторождения. Сорбционную способность разработанных сорбентов проверяли на таких тяжелых металлах и металлоидах, как медь, свинец, хром и мышьяк. Она составила порядка 98%. Помимо этого, в центре создали сорбенты тяжелых металлов с использованием осадков водоподготовки западной фильтровальной станции ЕМУП «Водоканал». Муниципальное образование само вышло с предложением по рекультивации накопленных техногенных отходов. Разработанные в НИЛЦ сорбенты выполняют также функцию удобрения, то есть способствуют быстрому образованию гумуса и, как следствие, стимулируют рост растений.

Как уточнила госпожа Юрак, в зависимости от типа и загрязнения почв центр может предложить различные составы сорбентов, в том числе и в разных формах: в россыпи или гранулах. Сейчас разработки проходят сертификацию, которая должна завершиться к середине лета. После этого сорбенты можно будет реализовывать. Среди интересантов как частные лица, так и недропользователи. Однако предприятиям, по словам начальницы НИЛЦ, интересен не просто продукт, а комплексный проект по рекультивации с использованием сорбентов. «Когда предприятия подают заявку на разработку месторождения, то должны предоставить проект по рекультивации. Его можно заказать у специализированных организаций или вузов. Мы планируем развиваться в этом направлении, но для этого сначала нужно усилить команду почвоведами, биологами, ботаниками и микробиологами»,— добавила Вера Юрак.

Технологии вынесли из лабораторий

Помимо лабораторий при центре работает отдел по валидации и верификации парниковых газов, который проводит мониторинг и контроль выбросов, оценивает отчетность предприятий по парниковым газам.

Это направление, по словам госпожи Юрак, стало формироваться в НИЛЦ на фоне необходимости дистанционного мониторинга эффективности авторских сорбентов, тестируемых в полевых условиях. Кроме того, решение проблемы выбросов и сбросов загрязняющих веществ, которая особенно остро стоит в индустриальной Свердловской области, осложняется отсутствием как эффективных и точных пробоотборных устройств, так и автоматизированных дистанционных систем экологического мониторинга.

В результате один из студентов факультета геологии и геофизики УГГУ Владислав Стороженко под руководством Сергея Завьялова — специалиста НИЛЦ разработал универсальные пробоотборники для дистанционного мониторинга воздуха и поверхностных водных объектов. «Оригинальность разработки в том, что у нее нет отечественных аналогов. Это своего рода импортозамещение. А если говорить об автоматизированных дистанционных системах экомониторинга, то они есть только в Германии и только в стационарном исполнении»,— отметила Вера Юрак. По ее словам, в систему мониторинга УГГУ можно устанавливать любые сенсоры и размещать на БПЛА, тем самым уходя от стационарного варианта исполнения. Для этого в штате центра есть программист и специалист по радиоэлектронике. Единственным ограничением выступает доступность «железа» — микропроцессоров, электросхем и т.д.

Пока собрана система для мониторинга атмосферы, идет сборка системы с сенсорами для экомониторинга гидросферы. Трудности с охватом педосферы связаны с тем, что на данный момент нет технологий необходимого уровня. «Для анализа грунтов и почв есть только портативный рентгенофлуоресцентный анализатор (РФА), но он несовершенный, и дорогостоящий»,— пояснила начальница НИЛЦ.

Точка притяжения

Одна из задач центра — вовлечение в научную деятельность молодых исследователей. Как рассказал Алексей Душин, под руководством опытных ученых студенты УГГУ знакомятся с оборудованием НИЛЦ, что позволяет повысить качество подготовки кадров для горной промышленности: «Мы обеспечиваем качество образовательного процесса за счет модернизации университета и лабораторной базы. Студенты будут знакомиться с инструментами как пользователи, в том числе приносить свои пробы и проводить исследования для дипломных работ».

На основе привезенных студентами проб в центре формируется собственная база данных о местонахождении различных элементов, что очень полезно для геологоразведочных работ.

Кроме того, НИЛЦ реализует программу дополнительного профобразования по подготовке операторов для работы на аналитическом оборудовании. «На многих предприятиях закупается такого рода оборудование, но специалистов недостаточно. Мы же можем подготовить кадры соответствующего уровня»,— добавила Вера Юрак.

ФГБОУ ВО «УГГУ»

Реклама