В этом году лауреатом Международной премии «Глобальная энергия» стал научный руководитель Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН академик Зинфер Ришатович Исмагилов. «Наука в Сибири» узнала у ученого о том, какие фундаментальные исследования позволили получить столь высокую награду, а также о будущем российской и мировой энергетики.

— Что значит для Вас присуждение премии «Глобальная энергия»?

— Естественно, я оцениваю это событие как величайшее достижение для любого ученого. Известно, что в число номинаций Нобелевской премии не входит энергетика, поэтому некоторые коллеги иронично называют премию «Глобальная энергия» энергетическим Нобелем. То есть можно говорить о мировом признании наших научных достижений, конкретно мы победили в номинации «За фундаментальный вклад в химию углеродных материалов, гетерогенный катализ и борьбу с изменением климата». Очень большая честь не только для меня, но и для всей нашей исследовательской команды, которая работает как в новосибирском ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН», где были наработаны многие результаты исследований, так и в последнее десятилетие в Институте углехимии и химического материаловедения ФИЦ угля и углехимии СО РАН в Кемерово.
Отдельно хотелось бы остановиться на следующем моменте: в этом году было подано 106 заявок от номинантов. «Глобальная энергия» — действительно международная ассоциация, желающие участвовать представлены различными странами, в том числе и ведущими: США, европейские государства, Китай, Япония, Саудовская Аравия и другие, всего — 36. Еще на первом этапе для нас было большим успехом попасть в шорт-лист претендентов. Оказалось, мое имя, как победителя, было обнародовано третьего сентября на пленарной сессии Восточного экономического форума с участием президентов России, Казахстана и Монголии, председателя КНР и премьер-министров Индии и Таиланда. На один из вопросов об энергетике от нашего президента, Владимира Владимировича Путина, модератор пленарного заседания, президент Ассоциации «Глобальная энергия» Сергей Борисович Брилёв, рассказал, что есть в стране ученые, занимающиеся получением водорода из угля и переработкой углекислого газа каталитическими методами, и назвал мою фамилию.

— Расскажите, пожалуйста, о тех достижениях и результатах, за которые Вы были удостоены этой высокой награды?

— Как известно, она дается не за конкретное узкое достижение, а за многолетнюю работу и комплексные результаты в различных областях энергетики. Поэтому основные результаты, за которые я был удостоен премии, берут свое начало еще во времена моего студенчества. Но обо всем по порядку. Первое направление — это исследование и результаты в области использования катализаторов для сжигания топлив. Конкретно — беспламенное явление горения топлива, то есть на поверхности катализаторов идет окисление углеводородов, при этом выделяется тепло и, поскольку нет пламени, не образуются вредные токсичные газы, CО, сажа и, самое главное, отсутствуют оксиды азота. По сути, это беспламенное низкотемпературное сжигание топлива. Данная технология изначально предложена моим учителем, академиком Георгием Константиновичем Боресковым, чье имя сегодня носит Институт катализа. Еще студентом я пришел к нему в лабораторию, и мы начали заниматься этой тематикой. Сначала были получены результаты по окислению водорода — мы изучили механизм окисления водорода изотопными методами и предложили более активные для этого процесса катализаторы. Тогда на наши исследования с водородом многие смотрели, как на экзотику, а теперь эта тематика низкотемпературного, вплоть до комнатных, каталитического окисления водорода становится актуальной в связи с развитием водородной энергетики, топливных элементов и так далее. В дальнейшем под руководством Г. К. Борескова группой талантливых ученых данная идея была развита до технологии. Мы сжигаем топливо в слое катализатора и в этом же слое проводим другой химический процесс — это так называемый кипящий, или псевдосжиженный слой катализатора. По итогу были созданы так называемые каталитические генераторы тепла (КГТ), по существу котлы — аппараты с кипящем слоем. Как вы понимаете, для осуществления этого процесса нужны очень прочные катализаторы, и мы выполнили большую серию фундаментальных материаловедческих исследований для создания технологии производства высокопрочных сферических алюмооксидных носителей диаметром от 0,5 до 3 мм и активных и малоистираемых катализаторов на этих носителях. Совместно с красноярскими коллегами были выполнены масштабные исследования по сжиганию и газификации Канско-Ачинских углей в КГТ. В дальнейшем наша технология нашла применение в разных областях, в том числе, например, для сжигания в кипящем слое катализатора сточных вод иловых осадков. Так, в прошлом году в Омске ГК «Росводоконал» запустил в эксплуатацию установку по сжиганию иловых осадков, созданную по технологии ИК СО РАН.

Далее тематику сжигания топлива мы развивали и в немного другой сфере — для камеры сгорания газовых турбин. Разработали сотовые блочные катализаторы и каталитические покрытия и совместно с коллегами из Центрального института авиационного моторостроения им. П. И. Баранова успешно испытали опытные каталитические камеры мощностью 250 кВт. Достигнуты минимальные выбросы оксида углерода и оксидов азота на уровне 5—6 ppm, против 500 ppm и более при традиционном пламенном сжигании.

Еще одной успешной разработкой является двухстадийное сжигание топлив. Например, на одном из хозяйств под Новосибирском у нас уже больше десяти лет работают смесительные теплогенераторы с сотовыми блочными катализаторами по отоплению теплиц. То есть вместо того, чтобы строить котельную, прокладывать линии для отопления и циркулирования горячей воды, устанавливать радиаторы, делается следующее: в теплице площадью 800 кв. м ставятся две маленькие установки диаметром всего 30 см. Они сжигают природный газ и отапливают теплицы в холодный сезон. Подобная технология показала себя удивительно экономичной и экологически чистой.

Второе направление — технологии для очистки топлив, что позволяет освободиться от множества экологических проблем. В первую очередь мы занимались очисткой от соединений серы и в результате разработали технологию очистки попутных нефтяных газов от сероводорода. Мы начали с исследования механизмов процесса окисления сероводорода, в результате полного окисления обычно получается сернистый газ (серная кислота). А необходимо было научиться останавливать данный процесс на стадии получения элементарной серы, чтобы сера дальше не окислялась. Мы смогли найти катализаторы, которые способствуют селективному превращению сероводорода в элементарную серу. На основе открытой технологии были созданы специальные установки. Так, за десять лет работы на одном из месторождений Республики Татарстан на ней переработали около семи тысяч тонн сероводорода, предотвратив выброс в атмосферу до пятнадцати тысяч тонн серной кислоты (это 250 железнодорожных цистерн). Сегодня по всей республике действует уже несколько установок, ведутся переговоры по широкому применению на территории Казахстана, одна установка на стадии пусконаладки. ПАО «Новатэк» приняла разработанную нами технологию как базовую. Примечательно, что в сотрудничестве с данной компанией мы выиграли международный тендер в конкуренции с самыми авторитетными западными компаниями, что еще раз подтверждает уникальную экологичность и высокую перспективность нашей технологии.

Разумеется, очистку дымовых газов в своей работе мы также не обошли стороной. После активных теоретических исследований нашим коллективом созданы специальные катализаторы для очистки от оксидов азота и оксидов серы. Технология испытана в ходе реализации совместной программы с американской Ливерморской национальной лабораторией, а также при очистке дымовых газов норильского комбината (ПАО «Норникель»).

Кроме того, наш коллектив в ИК СО РАН стал первой научной организацией, которая еще в СССР освоила технологию создания сотовых блочных катализаторов. Нами созданы блочные носители и катализаторы из различных материалов: керамики, оксида алюминия, цеолитов, и прямой экструзией катализаторной композиции. В конечном счете наша разработка нашла применение при производстве автомобильных катализаторов.

Третье направление, разумеется, — водородная энергетика. У нас было несколько проектов с Нидерландской организацией по научным исследованиям (NWO) и Японской правительственной организацией по развитию новой энергетики и промышленных технологий (NEDO), в рамках которых мы разрабатывали различные варианты получения водорода, в том числе и того, что мы называем зеленый+ водород. Зеленый водород обычно получают из воды без побочных продуктов. Также существуют серый, желтый и голубой водороды, технология получения которых либо требует больших энергетических затрат, либо оставляет после себя вредные побочные продукты. Зеленый+ водород получается в результате ароматизации метана на цеолитных катализаторах, в результате чего образуются водород и бензол, являющийся полезным побочным продуктом. Из шести молекул метана мы получаем одну молекулу бензола и девять молекул водорода. Уникальная технология. Другой способ — разложение сероводорода, вредного газа, который при помощи проведения мембранных реакций мы можем разложить на чистый водород и инертную товарную серу. Еще одним важным достижением в области водородной энергетики является получение и модификация углеродных нановолокон и нанотрубок. Мы научились внедрять в них другие атомы, в частности азот. Данная разработка нашего коллектива будет крайне полезной для водородной и низковольтной энергетики в промышленности.

И, конечно же, мы внесли значительный вклад в переработку отходов атомной промышленности. Нами разработана технология безвредной переработки масел и органических отходов, содержащих радионуклиды. В данном случае мы опять же вместо пламенного сжигания проводим процесс в кипящем слое катализатора, органическая часть полностью окисляется, а небольшие количества радиоактивных материалов собираются в системе улавливания в виде дисперсных твердых продуктов, компактируются и направляются на переработку.

Последнее крупное направление нашей работы — технологии перехода от угольной генерации на водородную. В ФИЦ УУХ СО РАН создан банк всех углей Кузбасса, который позволяет нам провести систематические исследования по газификации различных марок углей. Когда наша страна займется промышленной газификацией угля, у нас есть все основания для того, чтобы быть лидерами в научных разработках по получению водорода из углей Кузбасса.

Мы сделали обзор части основных результатов, лежащих в основе конкурсной документации, которую подавали на премию «Глобальная энергия», в наших коллективах они были суммированы в тридцати пяти кандидатских и шести докторских диссертациях. 
Отдельного рассмотрения, конечно, требуют многие материалы нашей заявки в номинации, разработанные в наших международных проектах: девять проектов Международного научно-технического центра (МНТЦ); семь проектов Нидерландской организации по научным исследованиям NWO, Нидерланды; два проекта COPERNICUS; четыре проекта INTAS; три проекта Японской организации по развитию новой энергетики и промышленных технологий (NEDO); контракт № 6600028821 с Saudi Aramco — «Окислительное обессеривание жидких топлив»; проект седьмой Рамочной европейской программы — DEMCAMER; пять международных проектов РФФИ и РНФ; интеграционные проекты СО РАН с Академиями наук Азербайджана, Беларуси, Казахстана и Украины. 

— Скажите, а как, по Вашему мнению, будет развиваться энергетика в России и в мире в целом? Какие из существующих сегодня энергетических технологий Вы считаете наиболее интересными и перспективными?

— Ни для кого не секрет, что сегодня ведущие страны мира ведут кампанию по достижению нулевого углеродного следа (приближению углеродных выбросов к нулю). Европейская комиссия принимает законы, согласно которым с 2023 года будут введены пошлины и другие санкции на выбросы углекислого газа (СО2). Всё это, разумеется, хорошо. Однако в российских угольных компаниях сейчас нет четкого понимания того, что подобные меры очень скоро наступят и по отношению к России, произойдет ограничение поставок угля на европейский рынок. Разумеется, существует также и емкий восточный рынок, не менее ценный. Однако, учитывая огромную важность угольной энергетики для России в целом и Сибирского региона в частности, стоит понимать, что быстро от угля отказаться мы не сможем. В один день и даже в один год переоборудовать энергетический комплекс на другие виды топлива, заменить чем-то, освоить новые возобновляемые источники энергии просто не получится. Нужно ясно понимать — в ближайшие 10—15 лет мы будем продолжать работать с углем. Однако необходимость освоения и развития новых технологий очевидна, и мы должны активно ставить исследования по низкоуглеродной и водородной энергетике, по сокращению и утилизации парниковых газов, развивать ВИЭ и быть в мировых трендах.

Один из членов комитета Ассоциации «Глобальная энергия», нобелевский лауреат Родней Джон Аллам (Великобритания) предложил свою технологию сжиганию с одновременной концентрацией СО2, при которой углекислый газ не выбрасывается в атмосферу в виде разбавленных газов. Данный способ называется циклом Аллама и его можно попробовать использовать у нас, в Кузбассе, для отработки новой низкоуглеродной технологии сжигания угля.

Вообще, в этой тематике наш Федеральный центр угля и углехимии СО РАН играет ведущую роль в Российской Федерации. Мы работаем в Кузбассе, добывающем больше половины угля в стране, у нас в числе первых пяти был создан НОЦ «Кузбасс», и сейчас подготовлены все условия для реализации более двадцати проектов масштабной Комплексной научно-технической программы «Чистый уголь — зеленый Кузбасс», которые находятся под постоянным вниманием губернатора Сергея Евгеньевича Цивилева.

Крайне важно также оптимизировать процессы подготовки и сжигания топлива, чем сейчас активно занимаются сотрудники Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН под руководством академика Сергея Владимировича Алексеенко (кстати, также лауреата премии «Глобальная энергия» 2018 года). В институте ведется активная работа по отработке технологии оптимизации сжигания угля.

За дальнейшими тенденция в области энергетики необходимо наблюдать и принимать соответствующие решения в соответствии с протекающими процессами. Стоит только отметить, что, несмотря на стремление к нулевому углеродному следу, в этом году из-за холодной зимы страны Европы и США повысили потребление угля по сравнению с 2019—2020 годами. Не нужно также забывать, что рядом с нами есть такие страны, как Индия и Китай, потребляющие более чем в десять раз больше угля, нежели мы. КНР, например, — до трех миллиардов тонн угля (наша страна — порядка 420 миллионов тонн, экспорт — 170–180 миллионов тонн). 

— Как Вы считаете, перейдет ли человечество в ближайшие десятилетия на зеленые технологии в сфере энергетики?

— В наши дни оптимисты считают, что полный переход на зеленую энергетику возможен уже к 2030—2040-м годам. На мой взгляд, более реалистичный срок — 2050-е годы. Китай вообще поставил для себя планку к 2060 году. Документы, которые мы в прошлом году получили от нашего правительства, — стратегия развития угольной промышленности и энергетическая стратегия РФ, — пока что не устанавливают сроки перехода на зеленую энергетику. Сейчас во всех сферах руководства страны еще идет обсуждение данного вопроса. Однако, как уже многим известно, мы подписали Парижское соглашение по климату (регулирует меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере с 2020 года. — Прим. ред.). То есть необходима отработка этого вопроса с учетом международной ситуации, обстановки внутри страны, в экономике государства, поэтому достаточно сложно дать объективную оценку перспективы реализации данного плана. Лично мое мнение: в нашей стране ближайшие десять лет полный переход на зеленую энергетику вызывает сомнение, куда реальнее, что он начнется в конце 2030-х годов, активное же вхождение — в 2040—2050-х годах.
 
— В силах ли научного сообщества приблизить этот переход посредством популяризации зеленых технологий?

— Несомненно, заниматься популяризацией научных идей среди населения — крайне важно. Конечно же, каждый человек хочет жить в условиях чистого воздуха и хорошей экологии, что невозможно без новейших технологий чистой энергетики. Но сейчас очень многое зависит от руководителей наших энергетических и угледобывающих компаний, последние являются в основном частными. Многие из них пока не хотят признавать опасность регулярных выбросов CO2 в атмосферу, они видят только вред от угольной пыли. Но важно понимать, что сжигая одну тонну угля, занимающую условно один куб, мы получим примерно три куба твердого углекислого газа, который в газообразном виде неосязаем и не виден человеческому глазу. Но влияние выбросов углекислого газа, основного парникового газа, на климат уже заметно и будет только усиливаться. Поэтому, конечно же, активная популяризация перехода к зеленой энергетике крайне необходима. 

Вместе с конкурсной документацией на «Глобальную энергию» мы подали также наши материалы о подходах и методах катализа для утилизации СО2 в полезные продукты. Сам проект «Каталитические методы переработки углекислого газа из угольной генерации в полезные продукты» был признан одним из «Десяти прорывных идей в области энергетики на ближайшие десять лет» Ассоциацией «глобальная энергия». Презентация состоялась в рамках Глобальной энергетической сессии на Петербургском международном экономическом форуме — 2021 под названием «Будущее энергетики. Энергетический переход», в которой вице-премьер Российской Федерации Александр Валентинович Новак участвовал с докладом и цитированием данного проекта. В ближайшее время наша статья уже в более полном объеме выйдет в научный свет в одном ведущем академическом журнале. На мой взгляд, такая популяризация среди научного сообщества разных аспектов именно чистой энергетики крайне важна и в будущем однозначно даст свои плоды.

Беседовал Андрей Фурцев

Похожие новости

  • 21/02/2020

    Ученые РФ и Китая создадут решающие проблему парникового эффекта материалы до 2022 года

    ​Ученые из Новосибирска и Кемерово совместно с китайскими исследователями создадут более надежные и дешевые в сравнении с аналогами материалы, нейтрализующие выбросы парникового газа. Композитные порошковые сорбенты позволят собирать углекислый газ, а специальные катализаторы - преобразовывать его в пригодные для использования в энергетике вещества, сообщила ТАСС старший научный сотрудник новосибирского Института катализа Сибирского отделения (ИК СО) РАН Екатерина Матус.
    1132
  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    2308
  • 07/09/2021

    Сибирский учёный стал лауреатом международной премии

    Директор Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН академик Зинфер Ришатович Исмагилов вошел в число лауреатов премии «Глобальная энергия».  «Глобальная энергия» — международная премия в области энергетики, присуждаемая за выдающиеся научные исследования и научно-технические разработки, повышающие эффективность и экологическую безопасность источников энергии на Земле в интересах всего человечества.
    364
  • 03/12/2020

    Нужна ли России водородная энергетика и на каких направлениях следует сосредоточиться разработчикам технологий

    Минэнерго разработало дорожную карту развития водородной энергетики в России до 2024 года. Редакция "РГ​" решила с помощью ВКС собрать за виртуальным круглым столом экспертов из Новосибирска и Томска - ученых и промышленников, чья деятельность связана с водородными технологиями, - и узнать, какие новые горизонты открывает водородная энергетика и в каких сферах еще находит сегодня применение водород.
    1153
  • 11/01/2021

    Институты и научные центры СО РАН в 2020 году: события и достижения. Часть II

    ​​Международный математический центр в Академгородке стал общей площадкой сотрудничества ИВМиМГ СО РАН, ИМ СО РАН и ИСИ СО РАН с компанией HUAWEI. Тюменскими учеными разработана диффузная модель образования гидрата метана в «сухой воде».
    717
  • 25/08/2020

    Башни-пылесосы и другие изобретения

    Новосибирские ученые на базе Научно-образовательного центра «Кузбасс» совместно с китайскими экспертами попытаются преобразовать едкий смог во что-то более полезное. Сегодня перед ними стоит задача — сделать процесс нейтрализации парникового газа надежнее и эффективнее.
    570
  • 22/12/2020

    Наночастицы помогли улучшить добычу нефти

    Ученые из России выяснили, как наночастицы влияют на эффективность извлечения нефти. Добавление их в воду, которая вытесняет нефть из пласта, способствует улучшению отрыва капель нефти от горной породы и вымыванию их на поверхность.
    789
  • 24/11/2016

    Дни Франции в Институте катализа СО РАН

    С 7 по 9 ноября 2016 года в Институте катализа состоялся очередной российско-французский семинар в рамках международного научного объединения «Каталитическая переработка биомассы в ценные продукты» (МНО «Биомасса» / GDRI "Biomass").
    2965
  • 01/07/2021

    Объявлен шорт-лист премии «Глобальная энергия»

    ​Ассоциация «Глобальная энергия» определила шорт-лист кандидатов на получение одноименной премии. В список вошли исследователи из Германии, Дании, Китая, Саудовской Аравии и США. В этом году в шорт-лист вернулись и ученые из России.
    483
  • 12/07/2021

    На заседании Президиума СО РАН обсудили развитие науки Кузбасса

    ​Поводом для рассмотрения вопросов, связанных с развитием региона и его науки, стало 300-летие Кузбасса, которое отмечается в эти дни. В Кемерове был президент России Владимир Владимирович Путин, с его участием прошло большое торжественное мероприятие», — рассказал председатель СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон, напомнив, что в прошлом году большая делегация РАН также приезжала в Кемерово, где обсуждался целый ряд вопросов, которые волнуют Академию наук и Кузбасс.
    309