«Зеленая» экономика: предложены актуальные решения

Сегодня в республике реализуется Стратегия развития «Казахстан-2050», направленная на вхождение нашего государства в число 30 самых развитых стран мира, на формирование конкурентоспособной и наукоемкой модели экономики на основе снижения воздействия на окружающую среду, на ресурсосбережение и достижение высокого уровня качества жизни населения.

В настоящее время в Астане успешно проходит ЭКСПО-2017, под чьей эгидой не так давно состоялся Всемирный конгресс инженеров и ученых WSEC-2017. Его повестка на сто процентов оказалась созвучна с темой выс­тавки – «Энергия будущего». Эти знаменательные мероприятия, по сути, образовали уникальную площадку, собравшую величайшие умы планеты для обсуждения глобальных проблем человечества.

Во Всемирном конгрессе инженеров и ученых WSEC-2017 принял участие и Кызылординский государственный университет им. Коркыта-ата – классический вуз с 80-летней историей, с крепкими традициями и современными подходами к образованию и науке.

В университете сформирована большая научная школа по разработке и совершенствованию энерго- и ресурсосберегающих технологий производства стройматериалов из сырьевых материалов техногенного и природного происхождения. Подготовленная под руководством доктора технических наук, профессора Кылышбая Бисенова коллективом авторов КГУ, в том числе д. т. н., профессором Ляззат Аруовой, д. т. н., и. о. профессора Сакеном Удербаевым, д. б. н., профессором Салтанат Ибадуллаевой, к. т. н., ассоциированным профессором Наби Даужановым, к. т. н., и. о. профессора Розой Нармановой, заведующей тепличным хозяйством Галиной Дямуршаевой, научно-исследовательская работа «Разработка и внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий в строительной и неф­тяной отраслях», выдвинута на соискание Государственной премии РК им. аль-Фараби.

Главный акцент в своей работе ученые Приаралья сделали на рациональном использовании энергетических ресурсов – стратегической задаче для многих государств. Продолжительный мировой экономический кризис, нестабильность цен на природные энергоресурсы обостряют вопросы охраны окружающей среды и диктуют необходимость принятия комплексных мер по решению проблем энергосбережения и энергоэффективности. В подобной непростой ситуации оказался и нефтяной сектор, столк­нувшийся с существенным падением цен. При этом в условиях спада доходов и сокращения капиталовложений в этой отрасли высокую значимость приобретают отечественные, как правило, недорогие инновационные технологии получения углеводородов.

Не стоит забывать и о том, что углеводородные источники – нефть и газ – невосполнимы, но пользуются большим спросом для нефтехимической промышленности. Одним из наиболее простых и не требующих больших затрат методов предупреждения рисков стремительного истощения углеводородных месторождений становится использование солнечной энергии. Во многих научно-технически развитых странах на сей счет ведутся активные исследования, а в Европе данный вид энергии уже используется для отопления и освещения жилых и социально-бытовых зданий.

В Казахстане и России такие исследования тоже широко проводятся в промышленной и граж­данской сферах, в особенности в строительной индустрии.

Большие исследования по использованию солнечной энергии ведутся и в КГУ. Учеными решаются задачи по применению гелиотехнологии для производства сборных железобетонных изделий на заводских полигонах не только сезонно, в течение теплого перио­да года, но и в холодные месяцы – то есть круглогодично. Помимо обычных бетонов, использование энергии Солнца прорабатывается и в производстве таких материалов, как арболит, полистиролбетон, пенобетон.

Например, проведенные исследования позволили получить новый композиционный материал – арболит на основе рисовой шелухи, утилизация которой представляет острую проблему для рисосеющих стран. Учеными предложена весьма эффективная технология тепловой обработки арболита с использованием солнечной энергии.

Новые подходы к технологии гелиотермообработки бетонных конструкций в условиях сухого жаркого климата Казахстана дают экономию 50–100% традиционного топлива, улучшают экологию, гарантируют высокое качество изделий и конструкций при более низкой их стоимости. Учеными Кызылординского университета разработаны новые высокоэффективные способы комбинированной гелиотермообработки через гелиосистемы с циркуляционным промежуточным теплоносителем на полигонах и в закрытых цехах; в светопрозрачных камерах под пленкообразующим составом с использованием не только прямого солнечного излучения, но и с дополнительным подогревом гелиоформ через солнечные модули.

Методы подтвердили высокую безопасность и экологичность технологии тепловой солнечной обработки, а технико-экономические расчеты доказали: при применении гелиотехнологии экономится большое количество традиционных энергоресурсов – пара или электроэнергии и в конечном счете затрат.

Технологии круглогодичной комбинированной тепловой обработки различных видов бетонов с использованием светопрозрачных гелиокрышек, систем солнечной электростанции и дублирующих источников энергии получили рекомендации для широкого производственного применения. Результаты исследований внедрены на заводах по изготовлению

обычных бетонов. При этом эффективность гелиотехнологии может быть существенно повышена за счет применения имеющихся на рынке новых быстротвердеющих вяжущих и химических добавок.

Технологии, разработанные учеными Кызылординского университета, уже востребованы рядом промышленных предприятий Казахстана. Результаты исследований и практического применения высокоэффективных инновационных энерго- и ресурсосберегающих технологий нашли отражение в более чем 100 статьях, защищены 14 авторскими свидетельствами и патентами. Разработаны рекомендации для практического применения, а также учебные пособия для вузов. Проведенная работа обнадеживает, открывая широкие перспективы применения энергии Солнца и в других областях экономики и промышленного производства.

В университете ведутся также исследования по технологии гранулированных пористых теп­лоизоляционных материалов на основе переработки глинистых пород в композиции нефтешлам – барханный песок. Сегодня проб­лема твердых отходов в полной мере не решена ни в одной стране мира, их утилизация остается на повестке XXI века. Среди наиболее распространенных видов нефтеотходов – нефтешламы, образующиеся при очистке сточных вод различных технологических участков от нефтепродуктов. При переработке нефти их выход доходит до 7 кг на 1 тонну.

Своими исследованиями ученые КГУ доказали возможность решения данной проблемы путем получения гранулированных пористых теплоизоляционных материалов на основе переработки глинистых пород в композиции нефтешлам – барханный песок. Преимущество предложенной технологии – в возможности использования для производства керамзита слабовспучивающихся лессовидных суглинков в сочетании с топливосодержащей и модифицирующей добавкой «нефтешлам – барханный песок». Полученный теплоизоляционный материал обладает низкой теплопроводностью, заданной насыпной плотностью и прочностью, в 1,5–2 раза превышающей существующий состав. Удалось добиться и снижения энергетических затрат на стадиях формования, сушки и обжига. Исследования получили грантовую поддерж­ку Комитета науки МОН РК за 2015–2017 годы.

В результате проведенной обширной работы доказано, что соз­дание принципиально новой технологии производства керамзита на основе слабовспучивающихся лессовидных суглинков и топливосодержащих может составить достойную конкуренцию альтернативным технологическим решениям. Установлена пригодность сырьевых материалов, а именно: глинистого сырья и барханных песков Приаралья, и в качестве топливосодержащего и вспучивающего реагента – нефтешламов нефтедобывающих компаний региона для производства гранулированного теплоизоляционного материала типа «керамзит».

Опытно-промышленные испытания разработанной энергоэффективной технологии составов и сырьевых смесей керамзита проведены в Приаралье на базе керамзитового цеха ТОО «Стройкомбинат». Получен сертификат соответствия требованиям ГОСТа на опытно-промышленную продукцию керамзита.

Вместе с тем коллективом авторов КГУ им. Коркыта-ата ведутся большие исследования по технологии асфальтобетона на основе асфальто-смолисто-парафинис­тых отходов (АСПО) на местном месторождении Кумколь.

Всем понятно: ежегодное увеличение потока автомобилей значительно усиливает нагрузку на дорожное полотно, в особеннос­ти на верхние слои асфальтобетонного покрытия. Негативное влияние оказывает и длинный ряд известных факторов воздействия. Но нельзя забывать и о прочностных характеристиках самих материалов.

Уже на первоначальном этапе эксплуатации покрытия можно заметить трещинообразования и пластические деформации. Их причина – низкие эксплуатационные свойства применяемых битумов, которые по своим качествам не соответствуют климатическим условиям мест, где проложено данное дорожное полотно. В связи с этим возникает необходимость разработки вяжущих, ориентированных на повышение морозостойкости, сдвигоустойчивости, трещиностойкости и прочности асфальтобетонных покрытий с использованием методов и технологий, не требующих энергии.

В процессе производства нефтедобывающая отрасль способствует образованию и накоплению твердых отходов в виде АСПО, по химическому составу соответствующих основному компоненту асфальтобетонной смеси дорожного покрытия. Ежегодное накоп­ление таких опасных отходов при отсутствии их утилизации приводит к длительному отчуждению земельных ресурсов. В то же время АСПО относятся к вторичным материальным ресурсам, которые могут быть использованы в дорожном строительстве вместо исходного сырья.

Соответствующую задачу наряду с сокращением объема нефтяных отходов попытались решить в своих исследованиях кызылординские ученые. В результате исследований были получены оптимальные составы асфальтобетона на основе АСПО, отвечающие критерию «цена – качество»; ресурсосберегающий способ получения асфальтобетонной смеси путем замены дорогостоящего компонента – битума.

Инновационность исследований состоит в получении асфальтобетонной смеси путем замены товарного битума техногенными отложениями, что будет способствовать удешевлению и упрощению процессов, а также уменьшению вредного экологического воздействия на окружающую среду. Результаты лабораторных исследований подтверждены в ходе опытно-промышленных испытаний на заводе ТОО «Кыран» Кызылординской области.

С ростом мировой экономики и населения планеты резко возрастает потребление энергетических ресурсов. По данным экс­пертов, с начала 1980 годов до настоящего времени общее мировое энергопотребление увеличилось почти в 2 раза. В развитых странах политика энергоэффективности способствовала росту конкурентоспособности экономики и производства, развитию науки, инноваций, внедрению новых технологий.

Ученые и специалисты многих стран на основании экономичес­ких расчетов пришли к выводу: гораздо продуктивнее инвестировать в энергоэффективность и получать доход за счет экономии затрат на энергоресурсы, чем строить новые мощности. Поэтому энергоэффективность – это “невидимое топливо” по конкурентной цене. И в нашей стране для выполнения стратегической задачи по сокращению к 2050 году энергоемкости ВВП в 2 раза она приобретает принципиальное значение.

С точки зрения повышения энергоэффективности в производстве строительных материалов наибольший интерес представляют нефтешламы. В последнее время одним из перспективных и приоритетных научных направлений в данной отрасли стало использование отходов промышленности, в том числе содержащих в своем составе органические компоненты. Нефтяные шламы образуются в процессе нефтегазодобычи, транспортировки нефти и нефтепродуктов, хранения в резервуарах и в процессе их переработки.

Количество нефтешламов постоянно увеличивается. Нефтяные компании не заинтересованы их использовать по ряду объективных и субъективных причин, а потому, как правило, передают в качестве отходов специализирующимся на утилизации компаниям. Среди распространенных методов утилизации – сжигание с использованием различных установок.

Нефтешлам относится к категории легковоспламеняемых и горючих материалов, содержащих ценные углеводородные соединения – нефть, парафин, смолы и асфальтены, поэтому не следует рассматривать его как отход. Но из-за отсутствия перспективных научных разработок инновационного характера до сих пор это ценное энерговыделяемое и дополнительное модифицирующее сырье для различных отраслей экономики складировалось в накопителях и сжигалось, вызывая экологические проблемы.

В производстве строительных материалов есть немало предприятий, в технологическом процессе которых присутствует высокотемпературный обжиг: это производство керамического кирпича, керамзита, аглопорита, извести, цемента. Идея кызылординских ученых заключалась в создании качественной стеновой керамики, отличающейся улучшенными технологическими и физико-механическими свойствами, соответствующими условиям энергоэффективности, ресурсосбережения, экологичности и охраны окружающей среды.

Проведение комплексного исследования подтвердило возможность применения нефтяных шламов в качестве энерговыделяемого и модифицирующего компонента в производстве керамического кирпича. Реализация предлагаемой технологии позволяет отказаться от дорогостоящей энерговыделяемой добавки угля, снизить энергозатраты на сушку и обжиг изделий на 25–30%. При этом обеспечивается двойной эффект.

Разработка внедрена в производство в ТОО «Асаркурылыс» на базе кызылординского керамического кирпичного завода.

Значительно продвинулся коллектив авторов университета и в разработке концепции мониторинга загрязненных нефтью почв в Приаралье и технологий их очистки с использованием новых биопрепаратов, разработанных в стенах КГУ им. Коркыта-ата.

Нефтяные загрязнения как по масштабам, так и по токсичности представляют общепланетарную опасность. Нефть и нефтепродукты вызывают гибель организмов и деградацию почв. Поэтому решение проблемы очистки почвенного покрова, разработка новых и совершенствование существующих технологий рекультивации нефтезагрязненных земель относятся к числу приоритетных задач.

Научные исследования получили грантовую поддержку Комитета науки МОН РК в рамках проекта «Разработка концепции мониторинга загрязненных неф­тью почв Приаральского региона и технологий их очистки с использованием новых биопрепаратов» (2015–2017 годы), реализация которого позволила получить эффективные результаты.

Учеными университета на протяжении 10 лет ведется мониторинг восстановления техногенных нефтезагрязненных экосистем при проведении мероприятий по биоремедиации и фитомелиорации. Благодаря поддержке МОН РК они обрели комплексный характер. Вырабатываемые рекомендации по отслеживанию восстановительных процессов с использованием физико-химических и микробиологических методов анализа на примере кызылординского мес­торождения Кумколь актуальны и для других нефтегазовых регионов Казахстана.

Преимущества предлагаемой технологии анализа заключаются в разработке эффективной системы мониторинга. Новым в исследованиях является создание биопрепарата, устойчивого к негативным факторам окружающей среды и способного эффективно работать в условиях жаркого климата и деградировать труднодоступные, тяжелые фракции нефти, способствующие биоремедиации нефтезагрязненных территорий.

Основой устойчивого развития нефтегазовых регионов нашей страны является сбалансированное развитие всех отраслей, в том числе ориентированных на производство импортозамещающей и высокотехнологической продукции, а также на диверсификацию и модернизацию традиционных экспортоориентированных нефтегазовых производств. Это предполагает формирование экономики, основанной на знаниях, инновационных технологиях, с учетом эффективного использования человеческого капитала.

Такое развитие предусматривает не строительство нефтегазопроводов для экспорта сырья, а его полную и глубокую переработку в регионах и производство широкого ассортимента продукции, предназначенной для реализации как на внутреннем, так и на внешних рынках. Это позволит задействовать все имеющиеся на территории материальные, трудовые, финансовые, природные и другие виды ресурсов, выбрать на этой основе приоритетные виды деятельности, обеспечивающие конкурентоспособность региона и высокую экологическую безо­пасность.

По приоритету ресурсо- и энергосбережения ведутся научно-исследовательские работы в направлении охраны окружающей среды в нефтяной отрасли.

Инновационность исследований заключается в расширении возможностей увеличения топ­ливно-сырьевой базы производств с использованием неф­тяных отходов как вторичного сырьевого запаса, в решении экологических проблем нефтедобывающих регионов. Полученные научные результаты могут быть использованы на других, аналогичных Кумколю, нефтегазовых месторождениях, действующих и проектируемых предприятиях нефтегазового комплекса Казах­стана. Проект получил поддержку в рамках программы технологического бизнес-инкубирования АО «Национальное агентство по техническому развитию».

Преимуществом Казахстана всегда было наличие огромных запасов сырьевых ресурсов, в том числе и выступающих в качестве топлива. Относительно малый объем геологоразведочных работ, все большая удаленность и глубина залегания месторождений, отсутствие транс­портных коммуникаций затрудняют развитие горнодобывающего комплекса. Положение усугубляется тем, что традиционно экономика республики ориентирована на развитие ресурсоемких и энергоемких отраслей промышленности. Общий коэффициент полезного действия от добычи и переработки сырья до производства целевого продукта не превышает 3–5%, что ведет к резкому возрастанию давления антропогенного фактора на биосферу.

Особую актуальность приобретает вопрос уменьшения выбросов вредных веществ за счет совершенствования технологических процессов, осуществления дополнительных мер по очистке газо­образных полупродуктов с последующей их глубокой переработкой, применения современного пыле­улавливающего и утилизационного энергетического оборудования.

Энерго- и ресурсосбережение открывает перед человечеством новые возможности комплексного решения экономических, экологических, научно-технических и других проблем, позволяя при этом активно формировать благоприятную среду обитания.

В целом формулу развития нау­ки в новом десятилетии Кызыл­ординский университет видит в научном обеспечении высокими технологиями отраслей экономики путем внедрения собственных и заимствования зарубежных технологий для создания научных основ, обеспечивающих устойчивое развитие Казахстана в будущем. Активная позиция, которую занимают ученые КГУ им. Коркыта-ата в области повышения энергоэффективнос­ти, ресурсосбережения, всецело направлена на инновационное развитие промышленности Казахстана.

Научно-исследовательская работа «Разработка и внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий в строительной и нефтяной отраслях», обладающая актуальностью, новизной, практической направленностью, высокой аргументированностью, производственной ценностью, несомненно, заслуживает присуж­дения Государственной премии РК им. аль-Фараби в области науки и техники.