Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг ресурсов "УралWeb"

Rambler's Top100

Вы здесь: Главная // Аналитика

ЭНЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО НАЧИНАЕТСЯ ЗДЕСЬ И СЕЙЧАС

Добавлено: 2016-11-10, просмотров: 211



Источник: Правда.ру, Владимир Губарев

Беседа с академиком РАН Валентином Пармоном

"Чаепития в Академии" — постоянная рубрика Pravda.Ru. Писатель Владимир Губарев беседует с выдающимися учеными. Сегодня мы публикуем интервью с доктором химических наук, профессором, академиком РАН Валентином Пармоном. Он специалист в области катализа, химических методов преобразования энергии, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Читайте также: Чаепития в Академии: Истина прекрасна и в лохмотьях!

Я вспомнил строки Пушкина о солнце сразу, как только узнал, что академик Валентин Пармон стал лауреатом престижной премии "Глобальная энергия". В научном мире она числится на уровне Нобелевской, хотя между этими научными наградами соперничества нет: Нобелевский комитет почему-то энергетику за науку не считает (наравне с ракетной и космической техникой, а также еще с другими отраслями современной науки).

Итак, Александр Сергеевич написал:

"Ты, солнце, святое, гори!

Как эта лампада бледнеет

Пред ясным восходом зари,

Так ложная мудрость мерцает и тлеет

Пред солнцем бессмертным ума.

Да здравствует солнце, да скроется тьма!"

Причем здесь Валентин Николаевич?

Дело в том, что один из главных его интересов в науке — это приручение Солнца, того самого светила, которое ясным утром радостно встречает каждого из нас.

О солнечной энергетике я и хотел побеседовать с академиком Пармоном. Но первые мои слова были, конечно же, поздравлением с присуждением премии. Академик поблагодарил, а потом признался, что начал уже готовить свое выступление на торжественной церемонии. Я был бы никчемным журналистом, если бы не попытался выяснить, о чем пойдет речь:

— Что станет центральным в вашем выступлении?

— Впервые премия "Глобальная энергия" присуждена химику-каталитику. У нас очень специфическая наука. Она имеет очень серьезное отношение к энергетике, но до сих пор об этом не говорили.

— Я понимаю, что в области катализа вам интересно и важно все, но у вас есть одна страсть, которую вы разделяете с академиком Алферовым?

— Да это так. Традиционно, исторически моя лаборатория называется "Лаборатория каталитических методов преобразования солнечной энергии". Хотя естественным образом её тематика за многие годы изменилась, многое было передано в другие подразделения, но название лаборатории менять не хочу. Ради солнечной энергии 39 лет назад я приехал сюда, в Новосибирск.

— В 1977-м году это направление было весьма "периферийным", не очень модным?

— Ситуация несколько не такая. Интерес к солнечной энергии и нетрадиционной энергетике всегда начинает инициироваться энергетическими кризисами. Первый из них был в начале ХХ века. Это 1901-1902-й год. Не могу сказать, чем это было обусловлено, но факт остается фактом. А в начале 70-х годов во время второго энергетического кризиса…

-… Километровые очереди на бензоколонках, паника на нефтяных биржах…

— … люди пересаживались на велосипеды… Именно тогда произошел взрыв интереса к солнечной энергетике. В 1972-м году мой прадедушка по научной линии Нобелевский лауреат по химии академик Николай Николаевич Семенов опубликовал в журнале "Наука и жизнь" большую и глубокую популярную статью об энергетике будущего. В ней он очень четко поставил несколько задач, и одна из центральных — освоение солнечной энергии, поскольку она вечная, то есть до тех пор, пока солнечная система будет существовать. Одной из основных поставленных задач было создание искусственного фотосинтеза вне растений. Данные для этой статьи академику Семенову помогал подбирать мой шеф по дипломной работе Кирилл Ильич Замараев. Он заразил меня этой проблемой. Я тогда оканчивал Московский физико-технический институт… Между прочим, был Ленинским стипендиатом…

— Это довольно хорошо характеризует, каким студентом вы были…

— У меня было право выбора… А что сделал Семенов? Он в Академии наук создал Совет по изысканию новых путей использования солнечной энергии. В Совете у него было два заместителя. Один по физике — Жорес Иванович Алфёров, второй по химии — Кирилл Ильич Замараев. Сюда, в Новосибирск, в Институт катализа, мы переехали из Москвы большим "гнездом". Замараев стал заместителем директора института, я — заместителем по его лаборатории. Нас переехало восемь ребят из физтеха. Большинство из них на переезд сагитировал я, и эта группа стала основой моей будущей лаборатории. Задача была поставлена, но как решать ее было абсолютно непонятно. И это, конечно, одна из интереснейших проблем для ученых…

— Пойди туда, не зная куда, принеси то, не зная что?

— Что надо принести, как раз было известно! Понятно, что поставленная задача была разрешима, но как ее решить…

— Почему "известно"?

— Растения это делают — фотосинтез. Задача: прямое преобразование солнечной энергии в энергию химического топлива. Моя докторская диссертация была первой по теме создания искусственного фотосинтеза. При работе параллельно выяснилось, что можно идти и другими путями, не копируя слепо природу. Фотосинтез использует кванты света, так же, как солнечные батареи. Однако выяснилось, что используя катализ преобразование энергии света в химическую энергию можно осуществлять более и простым путем. Надо сконцентрировать солнечный свет и при высокой температуре провести запасающую энергию химическую реакцию, более простую, чем реакция фотосинтеза. Мы сделали соответствующее устройство, испытали его. Подобным путем пытались идти и за рубежом — в Австралии, Израиле, Испании и, по-моему, даже в Америке. Но наше устройство по параметрам было уникальным. Испытания были сделаны в Крыму в 1983-84 годах. Наше устройство обеспечивало около 2-х киловатт полезной мощности при кпд использования солнечной энергии около 45 %. Мы сами удивились, насколько эффективно оно работало. Более того, после наших испытаний одна из очень серьезных военных фирм спроектировала, построила и даже представляла на выставке реактор следующего поколения, более мощный.

— Как называлась установка?

— СКР — "Солнечный каталитический реактор".

Академик Н. Н. Семенов о будущей энергетике:

"Грандиозные перспективы откроются перед человеком, если мы научимся превращать солнечную энергию в электрическую с КПД несколько превышающим тот, который имеет место в растениях. Солнце посылает на Землю столько тепла, что каждые две с половиной минуты можно было бы доводить до кипения такое озеро, как Севан… Кроме больших технических трудностей, решение этой задачи потребует значительной научной работы. Надо создать такие энергетические катализаторы, которые позволили бы с достаточно большим КПД трансформировать солнечную радиацию в химическую энергию продуктов реакции. Природа создала подобные катализаторы в растениях в виде хлоропластов, содержащих хлорофилл. Они позволяют ща счет солнечного света получать из углекислоты и воды богатые энергией органические вещества с выделением кислорода. КПД этого фотосинтеза в отдельных случаях достигает 10%. Надо найти искусственные катализаторы, действующие по этому же принципу, но имеющие КПД, скажем, в два раза больше. Я думаю, что задача эта при организованной и большой научной работе окажется разрешимой".

— И с чего вы начинали в Академгородке?

— Главная задача моя — это получение водорода как химического энергоносителя. Оказалось, с помощью тепла можно получать разные топливные смеси, насыщенные водородом. После успеха с СКР возник проект прямого преобразования атомной энергии в химическое топливо. При работе АЭС крайне нежелательно снижать мощность её ядерных реакторов, иначе может произойти то, что случилось в Чернобыле. АЭС должны работать стабильно, устойчиво. А поскольку в течение дня использование электроэнергии очень сильно меняется, нужны мощные накопители энергии, куда будут поступать её излишки. И поэтому было предложено использовать термохимические каталитические системы. Эти работы в основном велись в Западной Германии — там была создана система "Адам-Ева". Предполагалось построить высокотемпературный ядерный реактор, там получать перегретый гелий, который направлять на каталитический реактор, где производить обогащенный энергией синтез-газ. Его уже можно хранить как угодно долго и использовать как топливо в любой нужный момент. Идея хорошая, за исключением одного "но"… Гелий это гелий, тем более перегретый до температур выше тысячи градусов. Его материалы не держат. Одновременно возникает и проблема химико-технологического характера. Когда идет работа с преобразователями энергии, очень важен габарит устройства, а, следовательно, и энергонапряженность устройства… Вот тут-то в данном проекте и появились очень большие сложности. То, что предлагали немцы, а потом и последователи в нашей и других странах, оказалось слишком громоздким и маломощным по сравнению с теми системами, которые создавали мы. Причем разница была грандиозной — у нас раз в 50 было эффективней!… Дело в том, что мы предложили поместить катализатор непосредственно в активную зону ядерного реактора. Более того, было создано ядерное топливо, которое совмещает в себе свойства катализатора. Пористый оксид урана, оказывается, может работать как катализатор. Конечно, мы работали на имитаторах. У нас даже кандидатские диссертации сделали по этой теме. Мы готовы были пойти намного дальше, но тут случился Чернобыль. Нам сказали: ребята, близко к атомному реактору не подходите.

— Жаль — ведь такая интересная работа!

— Да, когда меня спрашивают о перспективах академической науки, я отвечаю так: "На самом деле задача Академии наук — это проверка идей, выяснение работоспособности тех из них, которые в данный момент не востребованы, но через 20-40 лет, когда возникнут необходимые условия, ими можно будет заниматься". Академия наук — это и есть работа на будущее, ведь оно наступает так быстро! Когда Николай Николаевич Семенов сделал Научный совет по солнечной энергетике, солнечный батареи были абсолютно не экономичны. Надо было понизить их стоимость в тысячу раз. Никто не верил, что подобное возможно. А сейчас в Испании они работают наравне с обычной энергетикой — там, по-моему, чуть ли 30 процентов электроэнергии на них получили.

— Может создаться впечатление, что вы, будучи директором, а теперь научных руководителем института, только этими "экзотическими" проблемами занимались?

— Конечно нет. Просто Солнце — это мой любимый конек… Основное направление работ Институт катализа — это, безусловно, химические процессы в промышленности. Все топлива получаются с помощью катализа. Но вы упомянули слово "экзотические". Действительно, есть направления, которые на первый взгляд весьма необычны для традиционного катализа. И их тоже удалось поставить в институте.

— Например?

— Есть понятие "распределенная" или "децентрализованная" теплоэнергетика. Грубо говоря, это котельные небольшой мощности, с очень жесткими требованиями по экологической чистоте и по возможности использования доступных топлив. Несколько лет назад было построено пять котельных на основе разработанных нами каталитических устройств, которые работали на отходах углеобогащения.

— Что это?

— Эти отходы — очень низкокачественный, а потому дешевый уголь. Прошла замена старых котельных на наши. И тут же выяснилось, что тепловая энергия стала в два-четыре раза дешевле, и главное — в котельной и рядом с ней можно дышать: воздух чистый.

— Полвека назад я попал в Лондон. В тот день был страшный смог, не было видно даже вытянутой руки. Это из-за печей и сжигания угля. А теперь никто уже и не помнит, что такое случалось в городе регулярно…

— Очистить дымовые газы угольных ТЭЦ тоже помог катализ. А идеи как использовать катализ для непосредственного сжигания топлив появились еще в 30-х годах. Теоретические основы были разработаны еще тогда. Кстати, ими занимался наш первый директор Боресков, но реальные котельные появились уже при мне. Мне кажется, это хороший пример того, что оригинальные, кажущиеся даже экзотическими идеи рано или поздно обязательно воплощаются в жизнь. Но многое зависит не от ученых…

— Что вы имеете в виду?

— Гримасы нашей рыночной экономики. История с каталитическими котельными идет волнами. В них можно сжигать все — щепу, опилки, уголь, древесину, жидкое топливо, газ и так далее. Наши котельные "под ключ" делала небольшая компания. А была она новой, неустоявшейся — достаточно было руководству ее переругаться, и все сразу прекратилось.

— А где конкуренты?

— С котельными всё не так просто. Это бизнес не дешевый и достаточно рискованный. Мы предлагали его даже Роснано… Кстати, на основе технологии, используемой в котельных, можно сжигать илы водоочистных сооружений. Проблема очень острая, так как вокруг крупных городов уже образовались целые моря таких отходов. По сжиганию илов у нас пошел крупный проект, который поддерживался крупной омской компанией "Мостовик". Все шло нормально, должны были сделать первую полногабаритную систему, но… "Мостовик" обанкротили. В российском бизнесе большая неустойчивость… Мы в институте к этому привыкли — институт у нас большой, есть и надежные заказчики. Но для нетрадиционных вещей найти надежных партнеров очень сложно.

— А ведь для обывателя они важны, не так ли?

— Конечно. Да и для экономики, которая держится не только на промышленных гигантах, но и на среднем и малом бизнесе. А он-то и неустойчив, к сожалению.

— Тогда вернемся к глобальным, то есть устойчивым проблемам.

— Мы, химики, остро чувствуем происходящую ныне серьезную смену сырьевого базиса для химической и топливо-энергетической промышленности. Посмотрим исторически. До 18-го века основное сырье — дрова, грубо говоря. До 19-го века включительно — уголь. Потом все перешло на нефть. Так как она кончается, то идет переход на газ. Однако и его навсегда не напасешься… Нефтеперерабатывающие заводы в основном использовали легкую нефть, но сейчас ее мало. В Татарстане ребята чуть ли не плачут: у них легких нефтей почти не осталось, пошли тяжелые нефти, которые очень сложно перерабатывать. Для нефтехимических производств, где делают не топливо, а разную химическую продукцию, тоже надо переходить на новое сырье. Обычно как происходило: разгоняли нефть, получали низкооктановый бензин, который нельзя использовать как топливо, и часть его шло на получение "мономеров" — исходных полупродуктов для полимеров и пластмасс. Теперь же и низкооктановый бензин в дефиците, надо переходить на сырье, которое доступно в России. Это тоже каталитические технологии. Проблема огромная. Причем химикам надо работать мобильно. Катализ — это именно та наука, которая способна помочь выйти из кризиса подобного типа. Да, катализ — наука фундаментальная, но у нее очень широкий прикладной аспект. Власти и бизнесу это надо знать и учитывать при составлении планов развития экономики.

— Разве этого не происходит?

— Судя по премиям, которые мы получаем, надежда на это есть. В начале 90-х годов шел разговор об использовании растительного сырья. Это тоже часть солнечной энергетики.

— На Западе это направление было модным…

— Кстати, во многом для того, чтобы удержать население в сельской местности. Занять людей, чтобы они не уезжали в города… Они начали этим заниматься лет тридцать назад, мы тоже успели вскочить в этот уходящий поезд. Считаю, что мы это сделали вовремя и достаточно успешно. По ряду направлений мы работаем вместе с европейскими партнерами. Они считают, что наши катализаторы в ряде процессов работают лучше, чем их катализаторы. Это актуально. Сейчас идет перевод автомобильного транспорта на системы с меньшими выбросами углекислого газа. А все протоколы по уменьшению выбросов углекислого газа — и Киотский, и Парижский — Россия подписала, значит, и в этой области мы не имеем права отставать. Считается, что растительное сырье — идеальное с точки зрения снижения выбросов углекислого газа, ведь оно из этого газа за счет фотосинтеза и получается. Сейчас могут ввести новые стандарты на авиакеросин. Одна финская компания уже выпускает ежегодно около трех миллионов тонн топлива, полученного на основе растительных масел. Кстати, Россия поставляет такое масло в Финляндию, а там делают биоавиакеросин.

— И чем же это опасно?

— А мы в России биоавиакеросин не производим, хотя могли бы… Угроза же огромная. Если на авиакеросин введут новые международные стандарты, то летать самолеты в России не смогут — авиапарк у нас импортный. Нельзя будет пользоваться нашим авиакеросином. Самолеты, которые будут прилетать сюда, надо заправлять по их стандартам, следовательно, топливо нужно будет закупать у них же. Нынешний кризис по сравнению с новым покажется "детским лепетом"…

— Когда это может произойти?

— Не исключаю, что в самые ближайшие годы. В Западной Европе, в той же Германии — знаю это не понаслышке, все уже готово к такому повороту событий: надо лишь нажать кнопку. И мы, химики, должны быть подготовлены к этому. То есть меняется сырье, меняются экологические требования, мы не должны этому удивляться, а сразу обязаны действовать. Институт катализа Сибирского отделения РАН гордится тем, что когда возникла реальная необходимость иметь отечественные катализаторы для получения дизельных топлив по стандартам "ЕВРО-5", мы в течение полугода "с нуля" сделали такой катализатор. Значит, потенциал научный есть!

— Разве в этом есть сомнения?

— В советские годы Институт катализа был по сути в ранге миниминистерства, мы курировали всю катализаторную подотрасль страны. Через нас все деньги шли на новые разработки, мы программы утверждали. И сами выполняли многие из них.

— Как известно, вы работали эффективно. Что же плохого в такой организации?

— Мы были одним из немногих межотраслевых научно-технологических комплексов (МНТК), которые полностью выполнили свою задачу. Но в 90-х годах государственный контроль в зоне промышленных катализаторов исчез. Двадцать лет мы убеждали всех, что катализаторы — это не рыночный продукт, не рыночный товар, а стратегические материалы. Без них, даже имея сполна нефть, заводы даже топливо произвести не смогут. Но нас не слышали, пока не ударили санкции. И тогда в число четырех самых приоритетных задач импортозамещения поставили и обеспечение России отечественными катализаторами.

— Когда же голос науки и ученых будет звучать громко и, наконец-то, услышан чиновниками?

— Как известно, "пока гром не грянет…"

— Вам комфортно работать здесь?

— Очень!

— Почему?

— Здесь очень деловая обстановка для науки. Академгородок создавался теми, кто хотел серьезно заниматься наукой. Этот принцип бережно хранится учеными-сибиряками до сегодняшнего дня…