Эпоха углеводородов подходит к концу
Просмотров: 402   Источник: ЮГ Times
Новые технологии в энергосбережении
Дата публикации: 17.10.2016 г.


 

Молодой ученый Никита Волоченко о перспективах зеленой энергетики, использовании микробов для создания вечного двигателя и практическом применении изобретений на Карасунских озерах.

 

Необычная разработка кубанских ученых Никиты Волченко и Андрея Самкова за два года завоевала более десятка дипломов всероссийских конкурсов и инновационных форумов. Молодые сотрудники Кубанского государственного университета работают над получением… «микробного» электричества - энергию в их системе, построенной по принципу привычной батарейки, вырабатывают бактерии. Новшество уже опробовано: вырабатываемой конструкцией мощности хватает для подсветки светодиодной лампы. 


Доцент кафедры генетики, микробиологии и биотехнологии КубГУ Никита Волченко, уверяет, что у «зеленой энергетики» большое будущее как в урбанистике, так и в системах датчиков, сенсоров для контроля среды.

 - Почему после окончания университета вы остались в науке? Бытует мнение, что молодые ученые получают чуть ли не копейки, а выбить финансирование на исследования очень сложно. Это действительно так?


- Сегодня картина не столь печальна, как принято считать. Действительно, в 90-е и нулевые годы ученые в основном работали на устаревшем советском наследии. Когда в 2002 году я окончил биофак, однокурсники грустно шутили, мол, встретимся в соседних палатках на Вишняках, потому что работа по специальности многим казалась бесперспективной.


Последние же несколько лет в эту сферу вкладываются значительные финансовые ресурсы, прежде всего в инфраструктуру науки. Так, в КубГУ появились электронный и атомно-силовые микроскопы и другое современное высокотехнологичное оборудование, позволяющее проводить серьезные исследования, не выходя из здания вуза. Сам университет несколько лет назад победил в федеральном конкурсе по стратегическому развитию вуза, открылись новые точки роста, в том числе для перспективных направлений и молодых исследователей.

 

На верхних строчках рейтингов

- Если конкретно, о каких серьезных исследованиях вы говорите?


- Возьмите наш проект по микробной биоэнергетике. В КубГУ около 30 лет существует серьезная научная школа по микробному разложению нефтепродуктов, созданная и активно развиваемая нашим учителем, профессором Эммой Карасевой. Опираясь на имеющийся фундамент работ по микробиологии и биотехнологии, команда нашей кафедры решила попробовать силы и в получении энергии с помощью микробов. Таких направлений ранее в университете не было.



В итоге были запущены два биоэнергетических проекта - по микробному биоэлектричеству и исследованию зеленых микроводорослей как основы для биотоплива. Последним направлением активно занимается доцент Александр Худокормов.


В целом благодаря федеральной поддержке у нас сформировался весьма неплохой для регионального вуза научно-технический задел. Понятно, что университет не может конкурировать с такими научными тяжеловесами, как Томск или Новосибирск, но в пределах Юга России КубГУ находится в верхних строчках рейтингов наравне с ростовским Южным федеральным университетом, который получает не в пример больше средств.


Исследования же по выработке энергии с помощью возобновляемых природных источников одновременно проходят в крупнейших исследовательских центрах мира. И российские ученые стараются не отставать от зарубежных коллег.

 

Будущее - за альтернативой

- Тогда почему на слуху разработки западных, китайских ученых, а о вкладе российских исследователей почти не слышно?


- Разработки ведутся и в нашей стране, но, как биолог, отмечу, что это вопрос естественного отбора в науке. Государство, в котором избыток углеводородных ресурсов, не вкладывается глобально в возобновляемую энергетику. Это логично, ведь еще на несколько поколений у нас хватит нефти и газа. Проблем с углеводородами, в отличие от Китая или Западной Европы, у России нет.


Между тем первые лица страны и руководители госкорпораций регулярно поднимают вопрос развития альтернативной энергетики. Назначенный на днях первым заместителем главы администрации президента Сергей Кириенко, будучи главой «Росатома», неоднократно заявлял о необходимости закладки фундамента для возобновляемой энергетики в России. Причем для этого уже предприняты конкретные шаги - так, в Волгодонске на предприятиях «Атоммаша» будут выпускать ветряные турбины. Очевидно, внутри системы идет перестройка и подготовка к переходу на новые технологии.


- Чем это вызвано, на ваш взгляд? Это понимание ограниченности углеводородов, забота о нашем общем доме - Земле, следование мировым трендам?


- Думаю, все вместе взятое. Причины те же, что и у активного освоения Россией полярных областей: все понимают, что при нашем поколении, максимум при следующем, там, где сегодня полярные льды, будет активная навигация и уже сегодня нужно готовить для нее основу. Технологическое будущее за возобновляемой энергетикой. Углеводороды прогнозируемо закончатся, а выжать огромное количество энергии из окружающей среды, к тому же без вреда для нее, можно уже сегодня.


Другой современный тренд, о котором говорят в «Сколково» и других наукоемких кластерах российской экономики, - будущее не только за гигантскими мощностями атомных станций и ГЭС, но и за системами распределенной энергетики. Крупные электростанции останутся для градообразующих предприятий, но все большую массовость получат рассеянные по местности и приближенные к потребителю малые источники электроэнергии.


Они уже применяются в Европе. Грубо говоря, ваши солнечные батареи или ветрогенераторы добывают энергию для дома, а избыток отдают в общую сеть. Юридическая база для этого в России уже готовится, не исключено, что в скором времени малые источники 


возобновляемой энергии смогут конкурировать с крупными поставщиками.

 

Бактерии могут быть полезны флоту

 

- Расскажите о вашем проекте «микробных батареек». Как они работают?


- Принцип микробного топливного элемента крайне прост и в чем-то похож на работу обычной гальванической батареи. Из школьного курса физики мы знаем, что в батарее две камеры с электролитами, два электрода, а электрический ток возникает за счет химической реакции при их замыкании. В «минусовую» анодную камеру вместо электролита заливают жидкость с бактериями, которые разлагают органику, отрывая от молекул органических веществ свободные электроны. Они-то и бегут от отрицательного анода к положительному катоду, создавая небольшой ток. Одновременно перемещаются и протоны. Практика и теория показывают, что микробы способны разложить практически любую органику, весь вопрос в скорости и подборе естественных микробных сообществ.


Такая система является маломощной и способна дать не больше вольта, но этого хватает для работы диодной лампочки или каких-то измерительных приборов. Важное преимущество - такая «микробная батарейка» практически бесконечна. Пока живут микроорганизмы, а убить их не так-то просто, она будет работать.


- Теперь о практическом применении. Где эту разработку можно будет использовать?


- Микробного топливного элемента хватает для маломощных потребителей. Так, с площади размером с обычную книгу нам удается заряжать лампочку-диод. Не так давно удалось запустить маломощный электродвигатель - моторчик, который крутит небольшой ветряк.


С точки зрения практического применения есть пара трендов, которые уже  реализуются, - локальное освещение как альтернатива китайским фонарикам на солнечных батареях, и датчики температуры, влажности, освещенности, сенсоры контроля окружающей среды. Сегодня на такие датчики ставят солнечные батареи, которые из-за своей площади и характерного вида его демаскируют, делают узнаваемым. Система же элементов, опущенная в почву или болото, не видна никаким образом, ее практически невозможно обнаружить. Так что технологию можно вполне реально использовать для следящих за перемещением подводок и кораблей морских датчиков контроля пространства, в метеорологии, для подсветки водной глади.


Еще одно перспективное направление - доочистка сточных вод предприятий перерабатывающей и пищевой промышленности. А вот канализационные стоки для высоких технологий не подойдут: слишком много органики и мало аэрации, то есть доступа кислорода.

 

Молодежь питает инновационными идеями

 

- Знаю, что на инвестиционном форуме «Сочи-2014» руководство КубГУ презентовало ваш проект Владимиру Евланову, который тогда был мэром Краснодара. После этого изобретение нашло практическое применение на дне Карасуна. Каковы результаты его использования «в поле»?


- В Карасунском озере «катодный» элемент свободно плавает по воде, а «анодный» утоплен в илистом грунте. Третий год «микробная батарейка» там дает ток для диодной подсветки. Поначалу, правда, были сомнения, будет ли устройство работать зимой, когда микроорганизмы замедляют свою жизнедеятельность до минимума. Но система пережила уже две зимы, продолжая давать электричество.


Исходно, по нашим расчетам, для работы сверхъяркой светодиодной лампочки были нужны бактерии с порядка 7 квадратных метров дна. Сегодня удалось упростить электрические схемы, теперь хватает площади заметно меньше квадратного метра.



Подобный технический эффект достигнут при привлечении наших талантливых студентов - это возвращаясь к вопросу о науке. В этом и бонус работы в университете - постоянное общение с молодежью, ребятами с нетривиальным мышлением.


В частности к нам пришел первокурсник Андрей Лазукин, который, еще не зная ограничений, «как не должно быть», собрал электронную схему, и она оказалась в несколько раз эффективнее сделанной профессиональными физиками в лаборатории.


Это к вопросу о том, чем сильна наша наука, - в России всегда найдутся люди с мозгами и руками, который вдруг сделают то, что не удалось профессионалам. Тем более что государство объективно начало вкладывать средства в таких ребят. Сейчас талантливый студент, суммарно получающий стипендию в 20 тысяч рублей, реальность. Один из моих дипломников, например, получал немногим меньше, чем я, будучи доцентом. И это хорошо, так как позволяет удерживать в стенах университета перспективную молодежь.


- Поступали ли другие предложения по использованию изобретения в Краснодаре или других городах?


- Несколько месяцев продолжается обсуждение с мэрией краевой столицы, мы общаемся с главным архитектором города. Видна заинтересованность властей в такой «зеленой энергетике», рассматривается возможность создания пилотных площадок на газонах или в водоемах. Но практического продвижения пока нет. Возможно, проблема с реализацией идеи - в системе госзакупок, их бюджетном финансировании. В казне нет статьи расходов на альтернативную энергетику.

 

Черепановым нужно финансирование

- Ваша команда получила несколько грантов на усовершенствование и дальнейшее развитие исследований в микробной энергетике. Российские венчурные компании не заинтересовались этим направлением?


- У нас нет опыта успешного взаимодействия с венчурными фондами. Как правило, они требуют проекты с более четким и не очень отдаленным по времени экономическим обоснованием, грубо говоря, разработка должна приносить прибыль уже в ближайшие годы. При этом мы неоднократно получали средства от Фонда содействия инновациям Ивана Бортника «Умник», получили грант Российского фонда фундаментальных исследований.

Можно проектировать, разрабатывая инновации не хуже западных коллег. Но бизнес в большинстве своем предпочитает покупать готовые отработанные зарубежные технологии, чем вкладываться в развитие российских. Даже скачок курса доллара ситуацию не изменил. Наверное, это извечная беда российской науки, тянущаяся не первое столетие - наши Черепановы и Можайские создают уникальные технологии и идеи, но параллельно работающие иностранные коллеги быстрее перекладывают их на экономические рельсы, сразу получая финансовую выгоду.


Резюмируя ответ о практическом применении «микробной батарейки», скажу, что она зависла между лабораторией и широким использованием на практике. Мы уже знаем, что микробный топливный элемент реально работает, но для практического применения нужна заинтересованность именно бизнеса, необходимо финансирование.


- Как в целом оцените перспективы широкого внедрения в России альтернативных источников энергии?


- Не думаю, что альтернативная энергетика в ближайшие годы станет сверхмассовой. Приведу в качестве примера солнечные батареи, которые активно разрабатываются последние несколько десятилетий. Они уже перестали быть изобретением только для военных, перейдя на панели калькуляторов, а затем и крыши некоторых умельцев, но ТЭЦ пока не обанкротились. Энергия солнца и ветрогенераторы не заменили ныне существующие энергосистемы.


Что касается микробного электричества, то это нишевый продукт для нескольких сегментов. Например, для небольшой локальной сети из маломощных устройств. Глобального отказа от существующей энергосистемы, повторюсь, ожидать не приходится.











Энергоэкономия

Энергия солнца может нам всем очень многое дать

  Молодой ученый о причинах своего отъезда в Индию, негото...
 
Возвращаясь к вопросу об энергосберегающих лампах

Вопрос: В каком случае экономически выгодно...
 

 

 

Опроc

Энергосберегающие лампы какого производителя вы используете?

Новый Свет


Эра


Flesi


OSRAM


General Electric


Philips


Elektrostandart


Gauss


Panasonic


Старт


Фотон


Navigator


Uniel


Camelion


ECON


Feron


Ecola


Novotech


Zeon


Lumitek


SUPRA


Kreonix


ESL


Vitoon


 

 

Вверх

(С)2011 Использование материалов, опубликованных на www.ensav.ru, допустимо только при согласовании с редакцией и активной ссылки на ensav.ru