Массовое производство пластиков, необходимых современной промышленности и выпуску потребительских товаров, невозможно без катализаторов. Эти вещества преобразуют побочные продукты нефте- и газодобычи в ключевой материал современности. Какую роль в этом процессе выполняют ученые, как выглядит современная корпоративная наука в нефтехимии и какие перспективы она открывает? Об этом мы побеседовали с руководителем научно-исследовательского центра «СИБУР Инновации».
Naked Science: Около 80% окружающих нас предметов сделаны из полимеров. Это включает в себя упаковку для продуктов питания и напитков, строительные материалы, автомобильные компоненты, обувные подошвы и многое другое. Чтобы разобраться в этом, давайте начнем с основ: как формируются полимеры?
Ильназ Зарипов: В процессе добычи нефти и газа, предприятия-производители передают нам сопутствующие продукты – попутный нефтяной газ и широкая фракция легких углеводородов [сюда входят смесь пропана и бутана, а также более тяжелые углеводороды, начиная с C5. Прямогонный бензин, этан – все это используется на газоперерабатывающих заводах для получения сжиженные углеводородные газы [пропан, изобутан и н-бутан являются ключевым исходным сырьем. В процессе пиролиза или дегидрирования из них получают мономеры, включая олефины. Эти вещества практически не встречаются на Земле в свободном состоянии, поэтому их искусственное получение из ископаемых углеводородов является первоочередной задачей нефтехимической промышленности.
При соблюдении определенных условий, эти вещества могут самостоятельно формировать протяженные молекулярные цепи — полимеры. В результате специфических преобразований, характерных для каждого типа полимера, получают полиэтилен (используется для изготовления пленок, труб и канистр), полипропилен (применяется в производстве автомобильных деталей, пленок и бытовой техники), поливинилхлорид (используется для оконных профилей, линолеума и подвесных потолков), синтетические каучуки (используются в резинотехнических изделиях, автомобильных шинах и подошвах обуви) и другие полимерные материалы.
NS: При разработке нового катализатора или освоении технологии производства массового продукта, ранее не выпускавшегося в стране, например гексена, какая задача обычно ставится в приоритет? Заменить существующую технологию? Или стремиться к достижению улучшенных показателей, учитывая значительную эволюцию катализаторов в нефтехимии за последние 30 лет? Какие основные задачи стоят перед отечественной нефтехимией сегодня? Воспроизвести ушедшие продукты и технологии? Или же есть продукты, не имеющие аналогов?
Ильназ Зарипов: Перед нами стоят задачи, связанные с обеспечением технологической устойчивости и суверенитета. Они включают в себя создание катализаторов и специализированных компонентов, отсутствие которых остановило бы существующие производства. При разработке собственных катализаторов у нас есть возможность тонкой настройки параметров, что позволяет повысить эффективность производства или улучшить свойства конечного продукта. Мы активно сотрудничаем с научными партнерами, такими как МГУ и институты Российской академии наук, в рамках реализации таких проектов.
Разработка новых марок полимеров, обладающих улучшенными характеристиками, относится ко второму классу задач. В настоящее время уровень потребления полимеров на душу населения в России существенно ниже, чем в развитых странах, однако наблюдается растущий спрос, обусловленный как необходимостью импортозамещения, так и расширением использования полимерных решений во многих отраслях. Данная работа осуществляется в сотрудничестве с отраслевыми партнерами, что позволяет находить оптимальные решения для импортозамещения или адаптации марок под конкретные требования. К примеру, доля полимерных решений в жилищно-коммунальном хозяйстве в России составляет до 40%, тогда как в Европе – до 85%. По мнению экспертов, к 2028 году потребление основных полимеров в России может увеличиться на 35–40% и достигнуть 6 миллионов тонн.
Мы также работаем над третьей группой задач совместно с нашими научными партнерами. Речь идет о разработках, которые представляют собой принципиально новые технологии и продукты. Такие инновации способны радикально трансформировать целые отрасли.
Иногда это может быть суперконструкционный пластик, ранее не существовавший. Он обладает уникальным сочетанием механических свойств, позволяющим конкурировать с металлами и сплавами, где ранее использовались только они. Поисковые задачи и технологии будущего – это также наши компетенции. Естественно, задачи разных классов решаются в различные сроки, а более сложные – позже других.
Полиэфиркетонкетон (PEKK) — это быстро развивающийся термопластик, полимер с ароматическими кольцами, характеризующийся наличием эфирных и кетоновых связей в основной цепи. С его помощью на 3D-принтерах изготавливают разнообразные изделия для применений в сложных отраслях. Он демонстрирует выдающееся соотношение прочности к весу. Компания СИБУР разработала собственную технологию производства полиэфиркетонкетона (ПЭКК / PEKK), который является одним из самых современных и востребованных суперконструкционных пластиков на мировом рынке. Пилотное производство мощностью 1,5 тонны запущено в научно-исследовательском центре «СИБУР-Инновации» в Томске.
NS: Не могли бы вы рассказать нашим читателям о наиболее значимых достижениях «СИБУР-Инноваций» с конкретными примерами»?
Ильназ Зарипов: Линейный полиэтилен — это довольно эластичный материал. Он является ключевым компонентом в производстве упаковочных материалов. Чтобы полиэтилен обладал линейной структурой и повышенной эластичностью, в его состав добавляют сомономеры, как правило, бутен или гексен (C6H12). Наиболее часто используется гексен. Его получают путем тримеризации этилена, то есть путем объединения трех молекул этилена (3 С2H4 → C6H12).
В Томске в 2016 году разработали уникальную технологию получения гексена, основанную на собственном методе тримеризации. Данная технология запатентована и имеет торговое наименование HEXSIB. В настоящее время в Нижнекамске завершается строительство производства, которое будет выпускать 50 тысяч тонн гексена в год по этой технологии. Запуск установки запланирован на следующий год. Гексен является одним из компонентов линейного полиэтилена, поэтому создаваемая производственная мощность удовлетворит потребности российского рынка в этом материале, используемом, к примеру, для изготовления стретч-пленки.
Ранее в России не осуществлялось целенаправленное производство гексенов, даже с использованием лицензионных технологий, что является уникальным опытом для нашей страны. Прежде осуществлялось незначительное производство гексена как одного из компонентов комплекса линейных альфа-олефинов, однако в гораздо меньших объемах, чем требуется рынку. В настоящее время в России будет создана крупная промышленная площадка с годовой производительностью полсотни тысяч тонн.
NS: Не могли бы вы предоставить конкретные примеры задач, связанных с технологической независимостью в области катализаторов?
Ильназ Зарипов: В процессе обеспечения катализаторами наша работа включает в себя несколько этапов. На данный момент мы завершили первый: поиск аналогов у партнеров из других стран. Это позволяет продолжить производство до окончания полного цикла разработки и испытаний собственных решений в данной области.
Вместе с партнерами, такими как Институт нефтехимического синтеза имени Топчиева РАН и ряд вузов, мы реализуем еще один этап работ – разрабатываем отечественные катализаторы. Для некоторых из них уже завершена лабораторная фаза, и в настоящее время сосредоточены на создании производственных мощностей для их массового выпуска.
Около 80% производственных процессов в нефтехимии основаны на использовании катализаторов, поскольку без них невозможно получить полимеры с требуемыми характеристиками. Так, автомобильный пластиковый бампер должен обладать одновременно прочностью, вязкостью и гибкостью. Если катализатор не обеспечивает необходимого качества, он может не только не выполнить защитную функцию при столкновении, но и легко расколоться при незначительных воздействиях, утратив свои свойства. Неслучайно за разработку катализаторов, применяемых при производстве полиэтилена и полипропилена — ключевых полимеров для СИБУР, — химики Циглер и Натта были удостоены Нобелевской премии. Всего компания использует больше сотни разных катализаторов, из которых до 2022 года более половины были импортными.
Разработка и опытно-промышленное производство занимают продолжительное время, поскольку замена одного катализатора другим представляет собой непростую задачу. Сначала новый катализатор проходит тестирование в небольших объемах в лабораторных условиях, затем — на опытно-промышленных установках, и лишь потом — в массовом производстве. Подтверждение пригодности полимера для конечного продукта возможно только после испытаний готового изделия.
Наши коллеги из прикладных научно-исследовательских центров «СИБУР-ПолиЛаб» занимаются этими разработками. В качестве примера можно привести хромовый катализатор, технологию получения которого мы разработали. Он применяется для производства полиэтилена, предназначенного для выдувного формования. Из полиэтилена данной марки изготавливают различные емкости, такие как флаконы для шампуня или канистры для автомобильных масел. Качество этих канистр определяется целым рядом характеристик – от устойчивости к определенным жидкостям до способности выдерживать механические нагрузки без повреждений, и отсутствие любого из этих параметров делает их непригодными для потребителей.
В связи с этим, как я уже отмечал, мы перешли от замены зарубежных разработок к этапу, когда наш опыт, знания и стремления позволяют разрабатывать собственные решения. В связи с этим активно развивается научно-исследовательская база.
В Тобольске создан Центр пилотирования технологий. Этот первый в России и уникальный в мировом масштабе многофункциональный центр предназначен для испытания практически всех технологий производства полиолефинов, используемых в России. В таком центре появится возможность испытывать новые катализаторы и технологии, находящиеся между лабораторными исследованиями и промышленным производством. Это позволит выпускать новые полимеры или полимеры, полученные с использованием новых катализаторов, в объемах, превышающих возможности лабораторных реакторов, что позволит оценить все характеристики конечного продукта в различных практических применениях и далее расширить использование полученной технологии или катализатора.
С 2022 года многие компании отмечают значительное увеличение потребности в научных специалистах, что ранее не было актуально. Однако обеспечить требуемый объем найма сразу оказывается затруднительно. Какова ситуация у СИБУРа в этом вопросе?
Ильназ Зарипов: Кадровый вопрос всегда был для нас важен, но сейчас он приобрел особую остроту. Это связано с тем, что объем и сложность задач значительно увеличились. Какие решения мы принимаем в отношении персонала? Существует несколько возможных подходов.
Первым шагом является развитие имеющихся сотрудников. Это достигается посредством программ повышения квалификации и стажировок в компаниях-партнерах в России, а также обмена опытом с коллегами из других стран.
Второй подход заключается в привлечении специалистов с требуемым опытом и знаниями. Ранее это практиковалось, однако в настоящее время объём работ в этом направлении значительно увеличен.
Альтернативный подход заключается в обучении специалистов с базового уровня. Необходимо демонстрировать широкий спектр перспектив. Для учащихся организуются мероприятия, направленные на профессиональную ориентацию, поддерживаем химические олимпиады и специализированные конкурсы. В рамках сотрудничества с вузами проводим специализированные программы и стажировки, в рамках которых они получают возможность решать реальные задачи, учиться на практике и выбирать вектор собственного развития.
В этом году стартовала первая в России магистерская программа по полиолефинам при Казанском национальном исследовательском технологическом университете. Теперь студенты смогут изучить полный цикл производства полипропилена и полиэтилена – наиболее востребованных полимеров, на которые сохраняется устойчивый спрос. Программа позволит углубиться в разработку катализаторов и технологических процессов, что даст необходимые знания для создания новых материалов и внедрения инноваций в производство.
Безусловно, у нас есть талантливая молодежь, и ее достаточно много. Главное – уделять ей внимание, выявлять и привлекать. Именно такую системную работу мы сейчас и реализуем.
NS: И всё же, не могли бы вы предоставить точные данные о количестве научных сотрудников?
Ильназ Зарипов: Как я уже упоминал, в нашей компании проводятся прикладные исследования, реализуемые посредством системы «СИБУР- ПолиЛаб». И существуют передовые, революционные решения — экосистема «СИБУР-Инновации», которая занимается разработкой новых катализаторов, технологий и продуктов. Именно этим я и занимаюсь.
В общей сложности над проектом трудятся свыше 500 специалистов. Однако не менее значимым является привлечение российских партнеров, представляющих научную и технологическую сферы, для сотрудничества.
При производстве полиолефинов используются катализаторы. В нашей компании работают небольшие, но эффективные группы разработчиков, насчитывающие около двадцати человек. Для создания таких катализаторов также задействованы более 50 ученых из числа наших партнеров, таких как университеты. Мы не стремимся привлекать всех лучших специалистов, поскольку считаем более целесообразным совместное развитие, когда наши задачи способствуют прогрессу партнеров.
NS: За последние два года, сколько ученых привлекалось для оценки темпов пополнения?
Ильназ Зарипов: В области инновационных исследований и разработок мы приступили к возведению нового исследовательского центра в Казани. Этот центр станет ведущим отраслевым комплексом в России, специализирующимся на нефтехимических технологиях. Строительство началось в текущем году, а завершение планируется в декабре 2026 года. На данный момент формируется команда для работы в этом центре, и в этом году уже привлечено несколько десятков научных сотрудников «СИБУР-Инновации» под задачи разработки новых продуктов и технологий.
До конца 2023 года наши инновационные разработки осуществлялись в Томске. Затем было принято решение о создании центра в Казани, и мы начали переводить сотрудников. В настоящее время 40% наших разработчиков работают в Казани, включая совместные лаборатории с научными партнерами
NS: Каков средний возраст ваших научных работников?
Ильназ Зарипов: В нашем коллективе в основном молодые специалисты, средний возраст – 32 года. Этот показатель ниже, чем в наших производственных отделах, например. Это вполне закономерно, ведь в научной сфере особенно ценятся молодые кадры.
Вопрос оплаты труда является одним из ключевых при привлечении молодых специалистов. Мне известно немало случаев, когда студенты, например, выпускники МГТУ имени Баумана, приходя на практику, узнают о предлагаемой после окончания вуза зарплате в 50–70 тысяч рублей, и это становится причиной отказа от дальнейшей работы в научной сфере, что приводит к тому, что они выбирают профессию, не связанную с их образованием. Какие решения вы предлагаете молодым ученым в возрасте до 30 лет?
Ильназ Зарипов: Первостепенно следует подчеркнуть, что мы применяем индивидуальный подход к молодым специалистам, и многое определяется их уровнем подготовки и вкладом в работу. Согласно нашим данным, 35% молодых сотрудников получают повышение уже в первые два года. К примеру, в нашей компании есть руководители лабораторий, чей возраст не превышает 30 лет. Они начали свою карьеру еще во время учебы в университете — посредством практики или стажировок — и смогли добиться значительного профессионального роста за полтора-два года после окончания вуза. Это влечет за собой не только повышение статуса, но и существенное увеличение дохода: зарплата может вырасти вдвое и более за столь короткий период.
Научно-исследовательские центры компании расположены в различных городах, что обусловило внедрение программы релокации: СИБУР покрывает расходы, связанные с переездом, и оплачивает аренду жилья в новом месте.
Помимо заработной платы, многие молодые ученые находят вдохновение в задачах, требующих нестандартных решений и предоставляющих возможность увидеть практическое применение своих разработок в передовых технологиях, производственных процессах или инновационных продуктах. Мы стремимся создать такую среду, где каждый сотрудник сможет ощутить, что его вклад действительно трансформирует окружающий мир.