«Зеленая» химия. За нее сейчас можно получить президентскую премию
Разведенное молоко, сыр с заменителями молочного жира, некачественное растительное масло — магазинам надо бы поосторожнее с подделками. Среди покупателей есть и химики. Студенты, например, проводят химанализ и по материалам таких вот «контрольных закупок» курсовые пишут. Доцент кафедры аналитической химии СПбГУ Андрей Шишов и его коллега по кафедре, тоже доцент, Ирина Тимофеева стали лауреатами премии президента РФ для молодых ученых за то, что делают химанализ экологичным.
ФОТО Julia Koblitz on Unsplash
Представьте себе ситуацию. Вселился человек в бетонную монолитную новостройку, а спустя некоторое время от стен потянуло кошачьим туалетом. Аммиак. С такой проблемой лет 10 – 15 назад столкнулась строительная индустрия (не говоря уже о жильцах) — и не только в России.
Почему не сталкивались раньше? Потому что «запашок» оказался побочным эффектом новых добавок в бетон. Они вообще‑то должны придавать бетону лучшие качества, в том числе морозостойкость. Такого рода добавки содержат карбамид, мочевину. Но при определенных обстоятельствах (например, теплым влажным петербургским летом) в щелочной среде происходит гидролиз карбамида, образуется летучий аммиак. И это не только «волшебный» аромат. Аммиак относится к группе веществ удушающего и нейротропного воздействия.
Ирина Тимофеева в 2014 году посвятила этой проблеме кандидатскую. Вместе с коллегами разрабатывала методики, которые позволяют определять ионы аммония в бетонных смесях еще на стадии строительства. А если помещения уже построены — находить источники выделения аммиака. В результате сейчас некоторые строительные организации используют эту разработку: с ее помощью можно, например, за 15 минут провести экспресс-анализ, не отправляя пробы в лабораторию.
У Андрея Шишова кандидатская была посвящена анализу биодизельных видов топлива — тех, что создаются из природных материалов, без нефтепродуктов. Шишов нашел способ сделать анализ таких видов топлива менее трудозатратным.
Андрей Шишов, Ирина Тимофеева и их коллеги по кафедре занимаются фундаментальной наукой. Ищут новые методы химического анализа. Шишов популярно объясняет:
— Открываете дома кран с водой и задаетесь вопросом: а можно ли ее пить? Относите воду в лабораторию, там химик-аналитик проводит анализ и сообщает, безопасна ли вода. То же самое с продуктами, со стройматериалами, с нефтехимией и так далее. Ни одно производство невозможно без аналитической химии. Например, в пандемийные годы очень вырос интерес к клиническому, фармацевтическому анализу.
Но у химанализа есть «темная» сторона. Это не очень экологичный процесс. Парадокс: чтобы понять, насколько безопасен материал или продукт, приходится использовать экологически небезопасные вещества — реактивы, реагенты. Конечно, химики и сами применяют средства спецзащиты, и вещества утилизируют особым образом. Но методики анализа в целом не менялись.
— Мы пытаемся решать те же задачи химического анализа без использования токсичных, дорогостоящих, сложных в синтезе веществ, — говорит Андрей Шишов. — Стараемся, чтобы химанализ был простой, доступный, безопасный, но не терялись его качество и точность. И чтобы не увеличивалась стоимость.
Ученые разрабатывают так называемые глубокие эвтектические растворители. Например, вместо химикатов можно использовать и экстракты из растений. Сейчас, говорит Ирина Тимофеева, в лаборатории проводят исследования пищевой продукции (например, пищевых масел на содержание в них тяжелых металлов. Прогорклый вкус — он в том числе и от меди), оценивают содержание разных компонентов в водоемах (это для рыбоводства).
С помощью глубоких эвтектических растворителей можно определять, конечно, не только вредности вроде пестицидов или токсинов, но и полезные компоненты. К примеру, сколько в продукте витаминов и минералов — заявленное ли производителем количество.
— Сейчас очень важно, чтобы химическое производство базировалось на наших собственных разработках, исследованиях, материалах, — считает директор Института химии СПбГУ Ирина Балова.
С чем сложно, так это с внедрением разработок, говорит Андрей Шишов. Есть сильные университеты, фундаментальная наука, интересные идеи, есть и потребности бизнеса. Но связующего звена между ними либо нет, либо оно работает слабо. Ученый-«фундаментальщик» изначально не ориентируется на прикладное применение, но совсем уж «от земли» не оторван. И с охотой подумает над тем, как разработку применить — был бы спрос. Но потенциальный заказчик не всегда может сформулировать задачу. И не потому, что не понимает, что ему нужно. А потому, что по «четкому запросу» и конкуренты могут догадаться об идее.
Но примечательно: молодежная президентская премия в области химии не вручалась семь лет, и вот теперь отмечены были сразу две химические работы. Вторая — молодому казанскому ученому Иреку Мухаматдинову за разработку, которая повышает нефтеотдачу пластов.
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 82 (7411) от 10.05.2023 под заголовком ««Зеленая» химия».
Комментарии