Ученых по всему миру занимают одни и те же темы — они занимаются проблемами, которые улучшат наше настоящее, и думают про будущее, где придется столкнуться с глобальными вызовами. Мы поговорили с исследователями из Якутии, которые занимаются такими же проблемами — борьбой с коронавирусом, изменением климата и разработкой инновационных материалов, которые будут работать при любых условиях.
Чистая энергетика
Андрей Горбунов, и.о. директора Сахалинского климатического центра
— Водородный проект появился в рамках климатической программы Сахалинской области. Его цель — создать современную инфраструктуру для поддержки новых технологий в области энергетики, транспорта, космоса и других направлений, связанных с водородом.
Водородный проект станет отличительной чертой Сахалинской области, определяющей ее идентичность — регион углеродной нейтральности и экологически чистой энергетики. Скажем, в ближайшие 10 лет на Сахалине все энергогенерирующие мощности будут основаны на зеленых возобновляемых источниках энергии, включая водород. Весь транспорт будет работать на электричестве и водороде, включая автомобильную технику, железную дорогу и аэромобили на основе квадрокоптеров и других современных средств передвижения по воздуху. Здесь же сосредоточатся все российские и мировые технологии в области производства водорода, его хранения и транспортировки, создания эффективных автономных энергосистем, а также зеленого транспорта, включая космические транспортные системы.
Проект решает проблемы в области экологии, климата и распределенных энергетических систем. Глобальная задача цивилизации — снижение парникового эффекта, значит, и углеродных выбросов в атмосферу. Попутно мы решаем вторую задачу — создание альтернативных экологических и возобновляемых источников энергии.
Водородный проект на Сахалине может стать основой испытательного полигона по апробации технологий не только российской разработки, но и зарубежных инноваций в области водорода. На нем можно отрабатывать технологические решения по хранению, транспортировке и применению в области энергетики, транспорта и других сопутствующих направлениях.
Например, автономная энергетическая установка будет снабжать конкретный поселок электричеством и теплом, а эксперты будут следить за параметрами работы такой установки. После тестовой работы для каждого оборудования вынесут вердикт — эффективное оборудование или нет, насколько оно надежно, удобно в эксплуатации, ремонтопригодно. Затем их можно будет масштабировать.
Материалы, которые не мерзнут
Александр Спиридонов, старший преподаватель химического отделения Института естественных наук СВФУ
— Идея новых полимерных материалов с управляемыми и самоорганизующимися свойствами появилась во время изучения данных по свойствам материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, тефлона и резинотехнических изделий.
Во взаимосвязи «состав-структура-свойства» полимерных композитов есть закономерности, в этом направлении работает много научных коллективов во всем мире. Особенность нашего проекта в системном исследовании вязкоупругих и термомеханических свойств композитов. Эти параметры позволяют судить о морозостойкости материалов — способности сохранять технические характеристики при температурах ниже –400 °C.
Проект поможет решить проблемы по разработке полимерных нанокомпозитов герметизирующего и антифрикционного назначений. Они могут уплотнять подвижные сопряжения гидро- и пневмосистем арктической техники, которые будут работать при низкой температуре и в агрессивной среде.
Сейчас уплотнительные материалы для пожарных рукавов закупаются в центральной России. Но при температуре –400 °C они теряют эластичность, их сложно соединить с машиной и между собой, они будут терять герметичность. Мы разрабатываем материалы, которые повышают надежность, работоспособность техники и оборудования, которые используются в условиях Арктики и северных регионах России.
Эти материалы экономят прямые траты и улучшают ритм работы производственных предприятий. Низкие температуры будут влиять на работу меньше, снизятся капитальные вложения в производственную базу автопарка, уменьшится персонал автотранспортных предприятий и связанных с этих капиталовложений в жилищное и бытовое строительство.
Биодобавки против COVID-19
Борис Кершенгольц, главный научный сотрудник Института биологических проблем криолитозоны ФИЦ «Якутский научный центр Сибирского отделения РАН»
— Проект начался с исследования биохимического состава и функциональной активности биоактивных веществ в организмах диких растений и животных Якутии. Оказалось, что в экстремальных условиях в их тканях синтезируется в 1,5-2,5 раза больше биоактивных веществ защитного и регуляторного действия. Еще в 3-5 раз увеличивается изоструктурное разнообразие — изомеры, гомологи, производные по степени окисленности, это молекулярная основа повышенного адаптивного потенциала. Это позволяет им выживать в экстремальных условиях, причем чем они жестче, — тем выше биоразнообразие на молекулярном уровне.
Большинство этих БАВ являются веществами неспецифического действия. Например, они обладают антиоксидантами, антибактериальными, иммуномодулирующими или цитостатическими свойствами. Оказывают профилактический и лечебный эффект на организм человека.
Регуляторным действием в биосистемах, включая организм человека, обладают не отдельные БАВ, а ансамбль их структурного семейства. Поэтому получать все компоненты такого комплекса синтетическим путем — сложно и дорого. Но можно разработать биотехнологии их интактного выделения. Поэтому сейчас мы разделяем БАВ по молекулярным массам с помощью системы ультра- и нанофильтрации, обрабатываем низкими температурами, диоксидом углерода в состоянии сверхкритической жидкости. Применяем механохимическую активацию и механосупрамолекулярные нанобиотехнологии.
Так мы получили несколько серий биопрепаратов медицинского, пищевого, косметологического, технического назначения из природного биосырья. Если внедрить разработку в медицину и пищевую промышленность, — она повысит уровень жизни, адаптивный потенциал и, как следствие, качества жизни населения. Особенно тех, кто живет в экстремальных климатических условиях. Они уже влияют на пищевую промышленность, здоровье населения Якутии, особенно в отношении инфекционных заболеваний (включая туберкулез, сывороточные гепатиты, COVID-19) и метаболические нарушения при сахарном диабете второго типа, атеросклерозе.
Эти биопрепараты снижают аварийность из-за «человеческого фактора» вахтовых рабочих горнодобывающей промышленности в Якутии, транспорта. Не являясь допингом, он помогает повысить спортивные результаты даже на уровне сборных и олимпийских команд. В перспективе их можно использовать для военнослужащих, особенно тех, кто несет службу в Арктике.
Читать далее:
Скоро на Землю обрушится магнитная буря
Раскрыт истинный смысл мумификации: все это время ученые ошибались