Защита окружающей среды выходит в современном обществе на первое место. Россия — не исключение. Август 2023 г. ознаменовался для страны тремя важными научно-техническими достижениями, которые выводят на новый уровень борьбу с загрязнением атмосферы и почвы.
Из парникового газа — в экологически чистое топливо
«Если тебе попался лимон, сделай из него лимонад», — кажется, этим выражением руководствовались ученые Томского государственного университета (ТГУ) и их коллеги из Сямэньского университета (Китай), разрабатывая новую технологию сокращения углеродных выбросов промышленных предприятий. Информацией об изобретении ученые поделились с ТАСС.
Загрязнение атмосферы углекислым газом провоцирует глобальное потепление
Инновация отличается не только большей эффективностью и дешевизной, но и новаторским подходом к борьбе с выбросами углекислого газа (CO2), который создает парниковый эффект в атмосфере и провоцирует глобальное потепление. Специалисты предлагают превращать углекислоту в синтез-газ — смесь угарного газа (CO) с водородом (H2), ценное экологически чистое топливо, которое также можно перерабатывать в другие вещества.
Реакция происходит под воздействием электрического тока. Процесс запускает разработанный специалистами катализатор, в основе которого лежит никель (Ni). Здесь ученые тоже нестандартно подошли к делу: вместо привычных наночастиц металла в катализаторе используются изолированные атомы. Для такого катализатора нужно очень мало активного компонента. При этом производительность технологии возрастает, так как в работу включаются все атомы никеля (в то время как по традиционной технологии вклад в процесс вносят только атомы металла, которые находятся на поверхности наночастиц).
Технология отлично показала себя в ходе испытаний. Инновация станет большим подспорьем в борьбе с углеродным загрязнением на крупных предприятиях.
Активированный уголь против нефтяного отравления
Не отстает и борьба с загрязнением почвы. Новый метод очистки земельных угодий от разливов нефти разработали специалисты Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН. Технология была представлена на Всероссийской научно-практической конференции «Мерзлотные почвы в антропоцене» в Салехарде и описана «Российской газетой».
Разработка очень актуальна. Обширная сеть трубопроводов России протягивается более чем на 550 тыс. км. Ее эксплуатация нередко влечет за собой масштабные катастрофы: только в 2021 г. в стране произошло более 10 тыс. разливов нефти, в результате которых окружающую среду отравили 94 тыс. т углеводородов. Как отметила участница исследования аспирант Елизавета Михедова, разлив каждых 2 т нефтепродуктов приводит к порче около 1 тыс. м3 почвы!
Разлив нефти на суше провоцирует гибель микроорганизмов в почве и останавливает рост растений
Под наибольшей угрозой загрязнения — Западная Сибирь. Здесь месторождения нефти и газа занимают около 800 тыс. км2 и активно разрабатываются. Например, в Ханты-Мансийском автономном округе — Югре добывается 55% российской нефти, на полуострове Ямал — 9% нефти. Земля на этих территориях сама по себе не слишком плодородна: в основном она состоит из торфа и песка и не может похвастаться толстым слоем перегноя. Остается только представить, насколько может усугубить ситуацию нефтяное загрязнение.
Для очистки почвы российские ученые применили то, что предлагает сама природа: торф, гранулы активированного угля и порошок горной породы диатомита. Вместе эти вещества оказались эффективным сорбентом, который «излечивает» землю от отравления нефтью за один-три сезона.
На подбор идеальных «ингредиентов» у специалистов ушло три года. Инновацию успешно испытали на песчаных глеево-подзолистых почвах Западной Сибири и черноземных, луговых и лесных почвах Центральной России.
«В полевых условиях» новый метод ученые опробовали под Сургутом, крупнейшим городом в ХМАО — Югре, совместно с компанией «Транснефть». Почву на территории загрязнили нефтью, а затем добавили в нее природный сорбент. Затем землю время от времени увлажняли и перемешивали. Уже спустя два с половиной месяца на отравленной почве заметно усилился рост травы, что стало сигналом о снижении фитотоксичности (способности загрязненной земли подавлять развитие зелени).
«Динамика в течение 18 месяцев показала: в почвах, обработанных сорбентами, резко ускоряется разложение углеводородов, фитотоксичность снижается до оптимального уровня, повышаются влажность и пористость, поддерживается хороший рН [показатель кислотности]», — подытожила ведущий научный сотрудник Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН Галина Кирилловна Васильева.
Природный сорбент — ценная альтернатива очистке почв от нефти при помощи микроорганизмов, разлагающих органические вещества. Плюсы работы с микроскопическими «уборщиками» — экологичность и практичность: почву не надо вывозить с загрязненной территории. Но у этой технологии есть и минусы: большая длительность процесса, угроза отравления грунтовых вод и невозможность применения на сильно пострадавших землях — при серьезном отравлении почвы микроорганизмы погибают.
Новый сорбент, напротив, не только оказывается максимально действенным при достаточно высоком загрязнении почвы (12–15%), но и в правильной дозе подстегивает активность пресловутых микроорганизмов-разрушителей, которых в сибирском песке содержится немало: 1–1,4 тыс. клеток на 1 г.
Мне сверху видно все…
Ведется активная работа и над предотвращением отравления почвы бытовым мусором. Для повышения продуктивности компания «Российский экологический оператор» планирует привлекать к процессу искусственный интеллект.
Планируется, что нейросети будут анализировать данные, полученные в результате лазерного сканирования мусорных полигонов с воздуха, и помогут выявлять нарушения, фиксировать их и составлять план дальнейших действий.
Неправильное размещение мусора на полигонах чревато серьезными последствиями для людей и окружающей среды. На фото: полигон бытовых отходов «Ядрово» в Подмосковье
Программа сможет находить на свалках возгорания, отсутствие ограждений и ванн дезинфекции для колес машин, обращать внимание на разлет мусора и невыполнение пересыпки верхних слоев отходов инертными материалами.
«Искусственный интеллект активно внедряется во все сферы, отходы — не исключение», — подчеркнул в беседе с телеканалом «360°» глава РЭО Денис Петрович Буцаев.
* * *
Внимание ученых и изобретателей к экологическим проблемам помогает защищать и восстанавливать окружающую среду
Парниковый газ превращается в ценное «зеленое» топливо, активированный уголь лечит от нефтяного отравления сибирскую почву, искусственный интеллект готовится строго следить за утилизацией отходов — кажется, будущее уже наступило. И строится оно руками талантливых специалистов, мудро и нестандартно подходящих к решению сложных задач и вносящих большой вклад в развитие как российской науки, так и международного научного сообщества в целом.
Автор Анастасия Жукова
Источники:
ТАСС. Ученые улучшили катализаторы для защиты атмосферы от выбросов предприятий
Российская газета (со ссылкой на Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН). Наталия Тихонова. Ученые предложили устранять техногенные утечки натуральным сорбентом
Российский экологический оператор. Искусственный интеллект будет находить нарушения на предприятиях по обращению с ТКО
Источник изображения на главной странице: virtosmedia / фотобанк 123RF
Источник изображения на превью: freepik / фотобанк Freepik
Изображения в тексте: wirestock / фотобанк Freepik, Рамиль Ситдиков / РИА Новости, Сергей Бобылев / ТАСС, armmypicca / фотобанк 123R