Завод будущего и интеллектуальные материалы
Ученые ЮФУ рассказали о том, как превратить отходы в удобрения и как диагностировать опасные заболевания с помощью крыс.
Крыса поставит диагноз
Ученые Центра нейротехнологий ЮФУ создают прибор, который сможет определить состав загрязненной воды за три секунды.
— Мы пытаемся разработать систему, которая была бы полезна людям в качестве некоего индикатора. Например, есть грязная вода, которая содержит бензол и другие вредные вещества. Ее можно пропустить через хроматограф и только через один-два дня получить результат анализа, а наша биогибридная система предоставит его через три секунды, — говорит ведущий научный сотрудник Центра нейротехнологий ЮФУ Петр Косенко.
Ученые разрабатывают новые технологии и для медицины. Совместно с Ростовским онкологическим институтом ЮФУ проводит исследование, в котором анализирует реакции мозга крысы на воздух, выдыхаемый больным. Ученые считают, что изучение мозга крысы может помочь диагностировать такие заболевания, как туберкулез, сахарный диабет, рак легких и желудка. Результатом работы станет создание прибора, который при помощи обоняния животного будет распознавать заболевание.
— Крысы распознают метаболиты, которые присутствуют в выдыхаемом больными людьми воздухе. Не сама крыса определяет, болен человек или нет, а мы по ее мозговой активности. Животное помещается в биогибридную установку, через трубки ему подаются различные запахи. Этот способ диагностирования направлен на первичный массовый характер: из сотни тысяч выявить некую группу риска.
Окончательный диагноз все равно поставит врач, — объясняет Петр Косенко.
Как превратить отходы в удобрения и сохранить почву
Глобальную задачу — сохранить черноземы Ростовской области — ставят ученые-почвоведы ЮФУ. На протяжении нескольких лет биологи университета занимаются мониторингом состояния почвы и растений в области и создают интерактивные карты загрязнения. Пробы для исследований они берут в основном в трех местах — в районе Таганрогского залива, Новочеркасской ГРЭС и Атаманского озера в окрестностях Каменска-Шахтинского.
— Атаманское озеро — пример того, к чему может привести техногенное загрязнение природных ландшафтов. Содержание цинка в почве пересохшего озера такое, что можно его добывать — 6%. В 50–70-е годы прошлого века предприятия сливали туда нечистоты без всякой очистки. Важно контролировать содержание загрязняющих веществ в почве, чтобы в случае чего успеть принять меры. Либо прочно закрепить эти вещества там и не дать им попасть в воду, либо утилизировать, — рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории мониторинга биосферы Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ Саглара Манджиева.
С помощью трансмиссионного микроскопа ученые исследуют, как растения приспосабливаются к загрязненной почве. Эта работа помогает определить, что и где можно посадить, чтобы получить здоровый продукт. Например, ячмень достаточно много вредных элементов собирает в корнях, но в наземные органы, в солому, в зерно они не проникают.
Биологи ЮФУ разработали уникальную технологию, которая позволяет превращать отходы в удобрения. Научный сотрудник лаборатории мониторинга биосферы Виктор Чаплыгин отмечает, что аналогов в мире у нее нет:
— Мы разработали технологию переработки птичьего помета, который является одним из наиболее распространенных токсичных отходов сельского хозяйства, в гуминовое удобрение.
У нас уже есть действующая установка объемом 200 литров для получения 8 кг сухого остатка и нескольких литров концентрированного гуминового удобрения. Технологией заинтересовалась птицефабрика «Таганрогская», которая производит около 90 тонн птичьего помета в сутки и платит большие штрафы за загрязнение окружающей среды. Наша разработка позволяет из 90 тонн помета получить примерно 70 тонн удобрения. Оставшаяся биомасса может быть использована как органическое удобрение вроде навоза.
Дорогу молодым
Директор Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ, профессор Александр Солдатов с гордостью говорит, что средний возраст членов ученого совета составляет 32 года. Самые передовые разработки здесь доверяют вести молодым ученым, аспирантам.
— У меня часто спрашивают, не хотят ли молодые ученые уехать за рубеж насовсем. Я считаю, можно и в России создать такие условия, чтобы людям не хотелось никуда уезжать.
Институт занимается разработкой новых, «интеллектуальных» материалов. Аспирант химического факультета Владимир Поляков создает фильтр, который способен проводить детоксикацию отравляющих веществ.
— Сейчас я разрабатываю пористый материал, способный проводить детоксикацию фосфорорганических соединений, используемых на вредных производствах и в качестве боевых отравляющих веществ. Новые материалы способны перевести цианиды в безвредные продукты, которые дальше можно использовать как удобрения.
Процесс создания рабочей модели фильтра небыстрый. Владимир рассказывает, что работа займет не меньше двух лет.
В соседней лаборатории аспирант Виктор Шаповалов в сотрудничестве с коллегами из Германии и Новосибирска ведет разработку материалов для современных аккумуляторов:
— Это очень актуальная тема сейчас. Все озабочены экологией, хотят ездить на электромобиле и иметь телефоны, которые подольше не разряжались бы. Для всего этого нужны более совершенные аккумуляторы.
Завод будущего: умные пожарные датчики и дешевое уличное освещение
Свои лаборатории сотрудники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ называют заводом будущего. Центр занимается разработкой устройств микро- и наноэлектроники.
Заведующий кафедрой нанотехнологий и микросистемной техники, кандидат технических наук Алексей Коломийцев подчеркивает, что исследования всегда направлены на конкретный результат:
— По заказу МЧС мы создали датчик для пожарных извещателей, который может определить, какие материалы горят: дерево, сигарета или полимерные материалы. Он дает сигнал пожарным о том, какие средства тушения необходимо применить.
Алексей Коломийцев рассказывает, что сейчас институт ведет работу по созданию солнечных элементов на основании оксида цинка. Исследование заказала компания из Ельца, которая планирует применять новые технологии в уличном освещении. Ученые говорят, что получится дешево и эффективно.
Многие разработки пока остаются только на уровне мелкосерийного производства:
— Наша задача — придумать, разработать, запустить. Мы можем производить, но это очень дорого. Если военные готовы платить за штучные образцы, то потребительский рынок не готов отдавать большие деньги.
