Нефтехимия РФ №2 (45)

Совместно с rupec.ru

№2 (45) 2018

НЕФТЕХИМИЯ РФ

Живое неживое

Нефтехимия помогает медицине уже не первое десятилетие. Однако перспективные синтетические материалы обещают здравоохранению настоящую революцию

Реклама

от редакции

Оправданный риск

Н

икто точно не знает, когда именно была проведена первая в мире операция по извлечению катаракты. Чаще всего можно услышать, что это произошло в середине XVIII века, а лавры первопроходца принадлежат французскому хирургу Жаку Давиелю. По современным представлениям он действовал более чем рискованно: во время процедуры использовались самые обычные инструменты, и все зависело только от точности врача. После операции пациенту (им стал смиренный монах-отшельник) на глаз наложили хлопковую повязку, смоченную в разбавленном водой вине, а потом оставили на неделю в темноте. Впрочем, все завершилось благополучно. Однако точно известно, когда стали менять натуральный, но помутневший в результате заболевания хрусталик на синтетический аналог. Первым это начал делать выдающийся английский врач Гарольд Ридли, получивший за свои достижения рыцарское звание. Во время Второй мировой войны он обследовал раненых пилотов и обратил внимание, что осколки акриловой пластмассы, из которой изготавливали остекление кабин самолетов, не вызывали аномальных реакций при попадании в ткани глаза. Тогда ему пришла в голову мысль о создании искусственного хрусталика. В 1949 году Гарольдом Ридли впервые была имплантирова-

на пациенту интраокулярная линза, сделанная из плексигласа. Многим этот опыт показался столь же рискованным, как и эксперименты Давиеля его современникам. Гарольд Ридли упорно продолжал работу, совершенствуя свою технику и подбирая наилучшие варианты создания линз, но лишь десятилетия спустя он получил международную поддержку. А в 1990-х годах в больнице Святого Томаса, где когда-то доктор работал, ему самому была проведена операция по установке искусственного хрусталика. Всей своей жизнью он доказал, что в свое время не рисковал, а действовал более чем взвешенно, ведь в результате Ридли открыл новую страницу в истории мировой офтальмологии. За прошедшие годы линзы, да и способ их имплантации, сильно изменились. Но как и более чем полвека назад, миниа­ тюрные изделия, позволяющие вернуть утраченное из-за болезни зрение, делают из синтетических материалов. И это лишь один из примеров, как «неживое» помогает возродить «живое». Протезы, искусственные сосуды, продвинутые инструменты диагностики и даже «футляры» для доставляемых точно по адресу лекарств наноразмера – список возможного применения новых материалов может быть очень долгим. Основные направления развития современной медицины – центральная тема этого номера.

44

Пластмассовая жизнь

И в воде не тонет

Как пластиковые трубы вездеходу помогли

46

Практика 30

Тайм-аут

эффективность

Боец с ржавчиной

48

Уникальное покрытие обещает защитить любые металлические объекты от коррозии

4

тренды

Тема номера 6

медицина

Живое неживое Синтетические материалы будущего на службе здравоохранения

12

взгляд в будущее

Какой будет медицина через полвека? Ключевые тренды и перспективные разработки

16

инфографика

Скорую вызывали? Сколько продуктов нефтехимии в инструментах врачей?

Теория 18

мастерство

Дуэль интеллектов Ученые организовали собственный баттл

2

22

26

34

Танк из пластика

Черепица из вторсырья как пример эффективного использования отходов

Дмитрий Купрюнин, генеральный директор НИИ стали, о том, как полимеры превратились в один из главных материалов ВПК

Восстание из мусора

панорама

Обзор зарубежных разработок

40

вещи

Матрасы времени Почему кровать оказалась тем местом, где искусственное лучше натурального

интервью

экология

карта международных новостей

технологии

Гости из будущего Нефтехимия стала новым направлением Международного инженерного чемпионата CASE-IN

НефтехимиЯ рф №2 (45) май 2018 год

Дизайн и верстка

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-39262 от 24.03.2010 г.

111116, г. Москва, ул. Энергетическая, д. 16, к. 2, эт. 1, пом. 67, комн. 1. ask@vashagazeta.com | www.vashagazeta.com

Все права на оригинальные материалы, опубликованные в номере, принадлежат журналу «Нефтехимия Российской Федерации». При использовании материалов ссылка на журнал «Нефтехимия Российской Федерации» обязательна. Мнения авторов журнала могут не совпадать с мнением редакции. Совместный проект Российского союза химиков и компании «СИБУР». Над номером работали Редактор: Евгений Пересыпкин Авторы: Мария Богородская, Александр Буланов, Екатерина Козлова, Наталья Смирнова, Варвара Фуфаева Автор обложки: Артем Минеев

Генеральный директор: Владимир Змеющенко | Шеф-редактор: Евгений Пересыпкин Ответственный редактор: Вилорика Иванова Дизайнер: Татьяна Калинина Бильд-редактор: Евгений Краснов, Татьяна Ефимова | Цветокорректор: Александр Киселев Директор по производству: Олег Мерочкин По вопросам размещения рекламы обращаться по телефонам: +7 (495) 988-18-06, +7 (495) 988-18-07 | Коммерческая служба: Валерий Дегтярев (degtyarev@vashagazeta.com) Фото: «Лори», East news, Getty images, ТАСС, Alamy, AFP, МИА «Россия сегодня», ShutterStock Отпечатано в типографии «ЮнионПринт», 603022, г. Нижний Новгород, ул. Окский Съезд, д. 2. Тираж 2 000 экземпляров

3

Тренды

Новости

«Футляр» для военного робота

М

инобороны РФ начало системные закупки современных образцов полимерной тары для вооружения и боеприпасов, пишет военное информационное агентство Mil.Press со ссылкой на свои источники в оборонно-промышленном комплексе. В рамках одного из контрактов по гособоронзаказу к ноябрю 2018 года ведомство получит 125 тыс. полимерных ящиков для танковых и минометных боеприпасов общей стоимостью свыше 950 млн руб. Деревянные ящики еще надолго останутся в армии – в некоторых случаях им просто нет альтернативы, например, когда надо уничтожить тару сразу после транспортировки. С другой стороны, по прошествии 5–10 лет деревянным ящикам нужны спецобработка и определенный уход, в котором пластик не нуждается. Контейнеры из новых материалов более всего подходят для транспортировки сложной оптики, военных роботов. Также их лучше использовать для длительного хранения боеприпасов и взрывчатых веществ, значит, закупок тары нового поколения станет больше, пояснили опрошенные агентством эксперты.

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

«Мусорные» кластеры

В

2019 году в России могут появиться экотехнопарки, в которых будут сортировать и перерабатывать отходы, а также создавать новые товары из вторичных ресурсов. Чтобы стимулировать бизнес входить в такие кластеры и строить новые заводы, государство предоставит субсидии на процентные ставки по кредитам, а также компенсирует часть прямых затрат на строительство, сообщают «Известия» со ссылкой на подготовленный Минпромторгом проект поправок в закон «О промышленной политике». Точный размер субсидий еще предстоит рассчитать. Ведомство ориентируется на мировой опыт. Во многих странах государство готово покрывать до 30% от капзатрат и до 50% от размера кредитных ставок. Льготы коснутся только прямой переработки отходов, их не распространят на мусоросжигающие заводы. «Мусорные» кластеры существуют, к примеру, в Японии. Это значительно повысило вовлекаемость отходов в переработку и снизило процент захораниваемого мусора практически до минимума. В России решение о месте размещения технопарка примут власти регионов на основе заявок от потенциальных инвесторов. Вероятно, они будут располагаться максимально близко к потенциальным потребителям вторресурсов – заводам – производителям тары и упаковки из пластика, изделий из резины.

Стекла для электробуса

Х

4

олдинг «РТ-Химкомпозит», входящий в госкорпорацию «Ростех», представил новый материал, созданный на основе монолитного поликарбоната, – композит HetGenMLPC. Он будет использоваться для остекления московских электробусов. К концу 2019 года в столице будут курсировать около 600 таких машин. Созданием электробусов занимается автозавод «КамАЗ». По сообщению разработчиков, стекла, изготовленные с использованием нового композита, вдвое прочнее и легче зарубежных аналогов. Важное свойство нового остекления – отсутствие осколков при динамическом ударе, что существенно повышает безопасность водителя и пассажиров. При этом стоимость продукции в два раза ниже применяемого сегодня триплекса. «В основе нового продукта – передовые разработки, используемые в авиации и военной технике, где предъявляются самые повышенные требования к прочностным характеристикам изделий», – прокомментировал индустриальный директор кластера вооружений «Ростеха» Сергей Абрамов.

«Жидкий» газон

Н

абережную стадиона «Казань Арена» (он примет шесть матчей чемпионата мира по футболу – 2018) обустроят с помощью новых технологий. Для ее озеленения применяется «жидкий» газон. Это специальная смесь для посева, состоящая из семян, мульчи, красителя из природных элементов, закрепляющего материала, полимерного гидрогеля и удобрения. После распыления смесь высыхает за два-три часа, образуя корку. Под ней создаются благоприятные условия для прорастания семян. Процедура пока еще непривычная для России, но специалисты «Казань Арены» уже отмечают ее технологические преимущества, такие как защищенность семян от вымывания из почвы и высыхания, возможность засеивания в труднодоступных местах, минимизация рабочей силы, долгий цикл жизни газона.

Лапа из пластика

К

новосибирским разработчикам гибридных беспилотников из компании Optiplane обратился Центр реабилитации хищных птиц с просьбой придумать, как помочь сбитому автомобилем соколу. Птица потеряла одну из лап, травма грозила ей скорой гибелью из-за смещения внутренних органов. К решению нестандартной задачи были привлечены специалисты санкт-петербургской инжиниринговой компании CML AT и новосибирского производителя медицинских эндопротезов «3D-БимИмплант». Новая лапа для птицы была напечатана из пластика на 3D-принтере. В конструкторском бюро Optiplane произвели необходимые обмеры и съемку, а CML AT и «3D-БимИмплант» спроектировали и изготовили индивидуальный протез с учетом анатомических особенностей строения скелета сокола. По словам волонтера Центра реабилитации хищных птиц Дарьи Зиминой, пернатый пациент чувствует себя хорошо и постепенно привыкает жить с протезом.

5

тема номера

Медицина

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Н

аталья Филатова узнала о диагнозе «катаракта», когда ей было 35 лет. Услышав об этом, она испытала шок: катаракта ассоциируется с пожилым возрастом. Но, к сожалению, и такие случаи не редкость. «В моей практике самому молодому пациенту с таким заболеванием было 23 года. У мужчины после травмы была диагностирована катаракта», – рассказал главный врач клиники «Частная офтальмология» Артем Коротков. Помогает только одно – вживление искусственного хрусталика. Как говорит Наталья, настраивалась она долго, но в итоге все оказалось не так страшно. «Ничего хорошего, конечно, болезнь есть болезнь. Но процесс даже увлек – как будто посмотрела фильм о закатах и восходах на другой планете: менялись цвета, возникали оптические искажения, – с улыбкой рассказывает она. – А потом я увидела играющий всеми красками реальный мир».

Очки внутри глаз

Живое неживое

Екатерина Козлова, Александр Буланов

Человеческий организм – сложная биомашина. Но уровень развития современной медицины позволяет менять в ней износившиеся «шестеренки». Вернуть зрение, восстановить костную ткань, «перезапустить» сердце помогают синтетические материалы.

6

Для многих людей зрение – удивительный дар. Сам факт того, что существует микрохирургия глаза, даже в XXI веке вызывает восхищение. Хотя свидетельства существования офтальмологии обнаружены еще в гробницах Древнего Египта. Катаракта всегда была одним из самых распространенных глазных заболеваний. Слово красивое: в переводе оно означает «брызги водопада». На этом положительные ассоциации заканчиваются. Катаракта – помутнение хрусталика глаза, вызывающее различные степени расстройства зрения вплоть до слепоты.

Искусственный хрусталик – это миниатюрная (толщиной не более 1,5 мм) интраокулярная линза, которую изготавливают из акрила, силикона и других синтетических материалов. Ее устанавливают, делая разрез в глазном яблоке. Живой, но помутневший хрусталик удаляют. «Материал должен обладать биосов­местимостью, оптической прозрачностью, эластичностью, – говорит Александр Кондрашев-Луговской, директор экспериментально-технического производства – филиала ФГАУ «НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. академика С.Н. Федорова». – Офтальмохирургия развивается по пути малоинвазивных операций, предполагающих минимальное вмешательство в живые ткани. Хрусталик должен быть «мягкий», чтобы его можно было имплантировать через разрез, скажем, в 2 мм, свернув в трубочку. Также интраокулярная линза

Искусственные хрусталики отличаются по диоптриям. Не зря их называют «очки внутри глаз». Поскольку оптическая сила линзы зависит от радиусов кривизны ее поверхностей, полимерные материалы должны позволять применение тончайших технологических процессов для получения линз с такими точными радиусами кривизны, чтобы задавать их оптическую силу с шагом в 0,5 диоптрий

должна обладать хорошей памятью формы, потому что после помещения в так называемую капсулу хрусталика она должна плавно развернуться и установиться в правильном положении». Памятью формы линза обладает благодаря трехмерной молекулярной структуре материала, из которого она изготовлена. Трехмерные пространственные полимеры построены из соединенных между собой макромолекулярных цепей. В качестве «мостиков», осуществляющих поперечную связь, могут выступать отдельные атомы или группы. Такие полимеры называют сетчатыми, или «сшитыми». Можно сказать, что весь объем полимера представляет собой одну макромолекулу. Различный состав полимерных смесей позволяет получать большое количество свойств. Сложно пока представить на месте полимеров материалы другой природы, которые бы заменили их в составе искусственного хрусталика.

7

тема номера

Медицина

Руководитель лаборатории химического дизайна бионаноматериалов МГУ им. М.В. Ломоносова Александр Кабанов

Использование полимерных мицелл снижает токсичность препаратов «Полимерные материалы имплантатов, заменяющих хрусталик, в подавляющем большинстве случаев не вызывают реакции тканей, и восстановление идет быстро, – говорит Артем Коротков. – Пациент, о котором я рассказывал, – молодой человек, которому меняли хрусталик после травмы, уже через месяц после операции смог вернуться к работе – сесть за руль, он водитель по профессии. Зрение удалось восстановить на 100%».

8

Точно в цель

Человечество пользуется лекарствами с незапамятных времен. Наиболее древним свидетельством этому является перечень препаратов, составленный за 3,5 тыс. лет до нашей эры шумером ЛюЛю. С тех пор фармацевтика шагнула далеко вперед, но до недавнего времени пациентам приходилось мириться с неизбежным спутником медикаментозного лечения – побочными действиями. Связано это с тем, что большинство лекарств, попадая в кровь, влияют не только на пораженную область, но и на другие части организма, вмешиваясь в их работу. Решить эту проблему может наномедицина. Это передовое научное направление, в развитии которого заняты многие ведущие ученые. Один из них – Алек-

сандр Кабанов, основатель лаборатории «Химический дизайн бионаноматериалов» МГУ им. М.В. Ломоносова. Его отец – академик Виктор Кабанов – был одним из мировых лидеров науки о полимерах. Причем занимался не только фундаментальными исследованиями, но и вопросами их практической реализации. Так, под его научным руководством в СССР была внедрена технология производства полипропиленовых пленочных нитей с повышенными прочностными характеристиками, и он принял личное участие в ликвидации последствий чернобыльской аварии, предложив эффективную технологию подавления радиоактивной пыли. Александр Кабанов, выпускник кафедры химической энзимологии химфака МГУ, начал заниматься проб­лемами доставки лекарств и наномедицины еще в СССР. В 1990-х он переехал работать в США, а спустя много лет благодаря правительственной программе мегагрантов вернулся в Россию и открыл в МГУ лабораторию, занимающуюся

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

созданием новых технологий в области наномедицины. «Безусловно, есть иголки, которыми можно ввести лекарство в определенную область тела человека, – говорит Александр Кабанов. – Но такое лечение нельзя назвать оптимальным, поскольку многие очаги заболевания труднодоступные. Как поступать, например, с онкологией, когда злокачественные клетки быстро и глубоко распространяются? Метастазирующий рак иголкой не достать. Именно в решении таких задач может помочь наномедицина». Развитие технологии адресной доставки лекарств началось в 1960-х. Отправной точкой стала идея о том, что для попадания действующего вещества в цель его нужно «упаковать» в «контейнер» наноразмера (приблизительно 1:100 000 см). Подходящей «тарой» оказались липосомы – сферические внутриклеточные «сумки», позволяющие поместить в себя лекарство и удерживающие его посредством липидной оболочки, похожей на внешний слой человеческих клеток. Такие «контейнеры» реже распознаются организмом как чужеродные и лучше проходят через иммунную защиту. Как правило, в опухолях стенки сосудов «дырявые», поэтому нанолекарство быстро туда попадает и накапливается, достигая терапевтической дозы. Однако с появлением липосомных «контейнеров» не решился другой вопрос, а именно гидрофобность (плохая растворимость) сложных лекарств, например паклитаксела – противоопухолевого препарата. Это вынуждает фармацевтов использовать значительные количества вредного для организма рас-

Полимерные композиты называют материалами «для долгой жизни». Их применение позволяет увеличить срок службы протеза до 30 лет

творителя. В итоге в таком противораковом средстве, как «Таксол», на 1 г паклитаксела приходится более 100 г «балласта». Ограничения помогают обойти полимерные мицеллы. Основа для их создания – блок-сополимеры, которые состоят из длинных цепочек, различающихся по растворимости. В водном растворе они сами собираются в наноразмерные частицы, имеющие гидрофобную внутреннюю часть (куда помещается лекарство) и гидрофильную оболочку. «Применение адресной доставки лекарств с помощью полимерных мицелл снижает токсичность препаратов, а значит, позволяет увеличить концентрацию действующих веществ, – говорит Александр Кабанов. – Ученые стараются исполь-

зовать для медицинских задач наиболее продвинутые материалы, поскольку от их свойств зависит эффективность лекарств».

Идеальный композит

Кость называют идеальным композитом. В ее состав входят минералы (главным образом гидроксиапатит кальция) и органические вещества (коллаген). Вместе они обеспечивают упругость и прочность кости. Но искусственные композиты при необходимости могут заменить природные аналоги. «Во многом благодаря полимерам удается расширять диапазон свойств материалов, из которых изготавливаются эндопротезы», – говорит Сергей Воронин, хирург-ортопед из Новосибирска, чей стаж превышает 20 лет. Для этого применяется, например, полиэтилен высокой плотности («дублер» коллагена). Материал позволяет эндопротезу достичь упругости живой ткани, а его пористая матрица способствует однородному распределению наночастиц

9

тема номера гидроксиапатита. В итоге живая ткань постепенно восстанавливается, срастаясь с эндопротезом. Происходит остеоинтеграция. Среди клиницистов такие композиты получили название материалов «для долгой жизни». Износ эндопротезов важен: никому не хочется повторно ложиться на операционный стол. Современные полимеры могут служить до 30 лет. Кстати, благодаря применению новых материалов в протезировании суставов список видов спорта, которыми не рекомендуется заниматься после замены живого «шарнира», сократился всего до четырех – это футбол, хоккей, гандбол и контактные виды борьбы.

Думать головой

Отдельная большая тема – краниопластика, то есть восстановление черепа. Одно из первых упоминаний о ней относится к XVI веку, когда итальянский врач Габриэль Фаллопий использовал пластины из золота для замещения костной

Медицина

Реперен – биосовместимый материал. Его прочность выше кости той же толщины ткани черепа. В дальнейшем применялось множество различных материалов – от костей животных до целлулоида, алюминия, серебра, стали и полиэтилена. Вкладом отечественных разработчиков стало создание эндопротеза из реперена. Это пространственно-сшитый полимер из олигомеров метакрилового ряда. Из него методом фотополимеризации изготавливаются сетчатые пластины, готовые к применению. «Пластины из реперена не противопоставляются металлическим, выбор материала зависит от ситуации, – говорит Сергей Тихомиров, врач-нейрохирург, практикующий в Областной больнице Тобольска. – Металлические пластины более

Для краниопластики разработан новый тип имплантатов с памятью формы, применяемых без крепежей и фиксаторов

10

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

сложны. Как правило, они используются при плановых операциях. Полимеры могут быть в «экстренном запасе», а реперен хорошо подходит для закрытия небольших по площади повреждений». Прочность реперена выше кости той же толщины. Он биосовместимый и биоинертный – это известный козырь полимеров. А благодаря перфорации пластины и заполнению пространства волокнами восстановившейся живой ткани происходит биологическая фиксация. Сергей Тихомиров говорит, что провел несколько операций с применением такого передового метода, как стереолитографическая краниопластика. С помощью спирального томографа, которому достаточно минуты, чтобы сканировать весь череп пациента, получается 3D-модель дефекта. Ориентируясь на нее, из полимеров создается имплантат, который максимально соответствует области повреждения. Операции с использованием индивидуальных имплантатов «на потоке» выполняются в НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. Из перспективных разработок – новый тип имплантатов с памятью формы, применяемых без крепежей и фиксаторов в процессе операции. Такие решения прорабатываются учеными Центра композиционных материалов МИСиС. Суть в том, что имплантат печатается на 3D-принтере по

заданным размерам, его в сжатом виде размещают на месте повреждения, а при нагревании он расширяется до требуемой формы и фиксируется в реставрируемых участках костей. «Сырьем» здесь должен служить биоразлагаемый материал полилактид. Конструкции из полимера заселяются живыми клетками, выделенными из костного мозга пациента, что стимулирует прорастание кровеносных сосудов и тканей. Со временем искусственный матрикс должен раствориться. Культивирование живых клеток на под­ложкахносителях называется скаффолд-технологией (от англ. scaffold – «строительные леса»). Здесь одна из проблем – получение материала, который «уйдет» не раньше и не позже нужного времени. В России пока полностью биодеградируемые имплантаты не выпускаются. Однако многие группы исследователей работают в этом направлении. В том числе это ученые из Института биофизики СО РАН и Томского политехнического университета. С помощью плазменной обработки пленок из биополимера они получили образцы, которые обеспечивают прочное сцепление внедряемого

материала с клетками соединительной ткани и стимулируют их рост. «Первые результаты обнадеживают. Мы видим, что у наших образцов изменились свойства поверхности, повысилась гидрофильность, они хорошо поддерживают рост клеток. Когда станет понятно, в каких условиях можно получить максимальный эффект, будем переходить на полноценные трехмерные изделия для реконструктивной медицины», – пояснила один из авторов исследования Татьяна Волова.

В общем порядке

Ключевой вектор развития медицины – переход от лечения к профилактике заболеваний. «Нужны методы, позволяющие выявлять отклонения при профилактическом осмотре, – говорит Валерий Захаров, заведующий кафед­ рой лазерных и биотехнических систем Самарского университета. – Причем для их создания нужно не просто совершенствовать уже имеющиеся технологии, а внедрять принципиально новые. Магнитно-резонансная и компьютерная томография – неплохие методы сканирования. Но применение такого сложного оборудования для регулярных профилактиче-

Ранняя диагностика особенно важна при онкологии. Так, один из самых тяжелых видов рака – кожная меланома – в первой стадии вылечивается в 99 случаев. Увы, стандартное оборудование способно диагностировать лишь патологии с размерами от 1 мм, что в первую стадию не попадает

ских обследований человека явно нерентабельно. И сам пациент с ранней стадией рака вряд ли придет с жалобой, поскольку симптомов, как правило, нет». Чтобы исправить ситуацию, ученые используют онкомаркеры, которые помогают выявить онкологическое заболевание. Пока каждый такой маркер чувствителен только к определенной форме рака. «Следующий шаг – разработать технику, действующую на основе нелинейной спектроскопии. Любое химическое вещество имеет спектральный след, который уникален так же, как отпечатки пальцев человека. Появление веществ, характерных для различных заболеваний, на первых стадиях происходит в малых концентрациях. Это значит, что эффективность методов их обнаружения прямо зависит от чувствительности», – считает Валерий Захаров. Спектральному анализу можно было бы подвергать все биожидкости, которые сдаются на анализ, и оперативно выявлять всех людей, у которых повышена вероятность начала заболевания. Возможно, в ближайшем будущем плановые диспансеризации будут происходить именно так.

11

тема номера

Взгляд в будущее потеснят врачей широкого профиля, повышая точность постановки диагнозов до предельных величин.

Алексей Водовозов – врач и медицинский блогер, называющий себя «коллекционером медицинского шарлатанства». Его миссия – разоблачать антинаучные врачебные практики и рассказывать о перспективных методах диагностики и лечения болезней. В 1993 году Алексей с отличием окончил факультет подготовки врачей для ракетных и сухопутных войск Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова и в настоящее время имеет звание подполковника медицинской службы запаса. Отсюда возникло и название его авторского блога – «Смотровая военврача». В 2010 году Алексей Водовозов стал лауреатом премии «Медицина в Рунете» в номинации «Лучший блог», а в 2012-м его проект одержал победу на конкурсе научных блогов STRF.ru «Френдлента Мебиуса» в категории «Молекулярная биология – генетика – медицина».

М Александр Буланов

Какой будет медицина через полвека? Человек, разоблачающий антинаучные врачебные практики, журналист, медицинский блогер и терапевт высшей категории Алексей Водовозов рассказал «Нефтехимии РФ» о том, как может измениться медицина в обозримом будущем.

12

едицина не отстает, а в некоторых случаях опережает другие науки в развитии, позволяя применять их достижения для заботы об одной из главных ценностей человеческой жизни – о здоровье. Важной особенностью прогресса современных медицинских технологий является то, что он почти всегда носит комплексный характер – например, продвинутые протезы будущего невозможно создать без нейроинтерфейсов, софта и 3D-печати из прочных биосовместимых материалов. Темпы развития медицины впечатляют. Так, всего 15 лет назад говорили о генотерапии (внесении изменений в генетический аппарат для лечения заболеваний. – Прим. ред.) как об одной из возможностей будущего. А сегодня мы видим, что эту технологию начинают активно применять во врачебной практике. То есть будущее уже наступило.

Попробуем выделить основные направления развития медицины на ближайшие годы.

Цифровая диагностика

Магистральное направление – использование технологий искусственного интеллекта для совершенствования диагностики. В 2013 году цифровые системы (такие как IBM Watson) начали обучать ремеслу врача-диагноста, «скармливая» им миллионы страниц медицинских руководств и историй болезней пациентов. Всего три года спустя машина превзошла человека в диагностике рака легких, показав точность, превышающую 99,9%. Возможности современных нейронных сетей пока что позволяют выявлять только какое-то одно заболевание, анализируя информацию, полученную в результате обследования. Однако в будущем мы можем ожидать, что развитые системы искусственного интеллекта

Пластиковые суставы

Уже заметен большой прогресс в области создания биосовместимых материалов для медицины. В частности, вместо относительно тяжелых металлических протезов медики применяют более легкие и дешевые аналоги, изготовленные с использованием полимеров. В числе наиболее перспективных материалов можно назвать высокомолекулярный полиэтилен и поли­ эфирэфиркетон (PEEK) – из них делают протезы суставов (в основном коленных и тазобедренных) и костей. Часто пластики используются в протезах в сочетании с титановыми элементами. Это связано с тем, что металлы пока что обладают лучшими прочностными характеристиками и из них целесообразно делать самые нагруженные детали. Однако вероятнее всего уже через несколько лет мы сможем увидеть первые протезы, которые будут целиком состоять из полимеров, что упростит их производство с использованием аддитивных технологий.

13

тема номера

Взгляд в будущее

Тотальный контроль

Отличный пример развития биомедицинских технологий – фитнес-браслеты, которые еще несколько лет назад были скорее забавным развлечением. Сегодня благодаря увеличению точности работы датчиков, встроенных в гибкие полимерные ленты, они становятся серьезным инструментом для считывания ряда важных параметров организма. Уже существуют нательные девайсы, которые по анализу пота могут в реальном времени определять уровень глюкозы в крови и вовремя сигнализировать пользователю о его колебаниях. Думаю, что в будущем с помощью таких гаджетов станет возможным постоянный мониторинг всех основных показателей организма, результаты которого будут в реальном времени направляться не на смартфон пользователя, как в большинстве случаев сейчас, а прямо лечащему врачу. Это позволит определять возникновение многих заболеваний на ранних стадиях и исключить необходимость в плановых медосмотрах.

Органы на чипе

Использование лабораторных животных для тестирования лекарств может уйти в прошлое благодаря полидиметилсилоксану, который обладает редким набором свойств, позволяющим имитировать биологические мембраны. С одной стороны, этот материал защищает ткани от внешних воздействий, а с другой – пропускает через себя молекулы веществ, которые выделяются

14

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

еще только предстоит сделать, в том числе найти лекарство от такой болезни, как синдром Альцгеймера, которую пока получается лечить только у лабораторных животных.

Бум наномедицины

Создание протезов из полимеров – одно из популярных направлений развития медицинской промышленности. Уже сегодня «умные» протезы предоставляют своим владельцам множество дополнительных функций

из живых клеток в результате обменных процессов. Такие мембраны будут использоваться для правильной изоляции от внешней среды так называемых органов на чипе, которые представляют собой имитацию реальных органов человека с вживленными в них датчиками. Через эти системы можно будет «прогонять» перспективные лекарства и безопасно отслеживать реакцию человеческой ткани (органы, выращенные на основе стволовых клеток). Эта технология поможет также сократить время обязательного тестирования новых препаратов. Кроме того, биоразлагаемые полимеры обязательно будут применяться в процессе выращивания органов человека для их последующей трансплантации. Из них будет делаться основа, на которую будут наноситься первичные стволовые клетки пациента. Далее, после формирования тканей, эту «подложку» можно будет растворить с помощью ферментов и безопасно вывести из живых клеток. Выращен-

ные таким образом органы станут идеальной заменой донорским, поскольку, имея в своей основе клетки пациента, они будут приниматься организмом практически без риска отторжения.

Активная жизнь до 100 лет

Серьезных подвижек в плане увеличения длительности человеческой жизни я не стал бы ожидать. Скорее всего, за счет развития медицины мы сможем лишь достичь физиологического предела в 90–100 лет. Но на самом деле главная задача вовсе не в том, чтобы просто прибавить человеку энное количество лет. Необходимо на максимальный срок отодвинуть наступ­ ление старости, продлевая активные годы жизни. Если этого не удастся сделать, то человечество будет стареть и уже совсем скоро может столкнуться с социальными проблемами, например сокращением доли трудоспособного населения. Кое-какие наработки для решения этой задачи у медиков уже есть, но многое

Отдельная тема – это наномедицина (слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека практически на молекулярном уровне. – Прим. ред.). Уже сегодня наномедицина дает незаменимые инструменты, позволяющие в ряде случаев спасти жизнь пациенту. Так, в случае образования опасного тромба в недоступной для эндоскопов области (например, в каком-то узком сосуде) современные врачи могут использовать наночастицы, несущие в себе тромболитики, способствующие устранению заболевания. На область нахождения тромба медики воздействуют электромагнитным излучением, одновременно вводя в кровоток ферромагнитный нанопродукт. Безусловно, список задач наномедицины (в первую очередь касающихся адресной доставки лекарств) будет только увеличиваться, что поспособствует появлению более эффективных методов лечения заболеваний.

Виртуальный пациент

Развиваться будет и хирургия, причем главным образом в сторону малоинвазивных практик, подразумевающих Концепт робота для проведения радикальное малоинвазивных операций сокращение области вмешательства в организм и степени травмирования тканей. Это позволит улучшить качество операций за счет снижения площади разрезов, а также развития практики «захода» врача в тело человека через естественные полости и кровеносные сосуды. Однако каждый человек индивидуален, и проявляется это не только в особенностях его характера и внешности, но и в параметрах организма. Одно из условий качественной работы врача – это знание точного расположения очага поражения и наличие подробной картины прилегающих к нему тканей. Наилучшим решением для наглядного получения этой информации станет применение технологий дополненной реальности. Уже сегодня в некоторых больницах использу-

ются компактные установки магнитно-резонансной томографии, которые применяются хирургами во время операций для лучшего контроля своих действий. Не исключено, что в будущем эта технология перейдет в 3D-формат, когда изображение внутренних органов будет проецироваться непосредственно на пациента, а врачи начнут работать с ним в очках дополненной реальности. Резюмируя перечисленные тренды, я могу сказать, что за ближайшие 25–50 лет медицина сможет справиться со многими болезнями, которые мешают человеку прожить полную и здоровую жизнь. Если же говорить о более отдаленной перспективе, то здесь одной из целей медицины должно стать улучшение естественных человеческих возможностей. Но работа над этой задачей может начаться не раньше того момента, когда мы научимся на 100% безопасно модифицировать свой геном и договоримся делать это исключительно в мирных целях.

15

тема номера

Инфографика

Скорую вызывали? Мария Богородская

Выпускник Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, разработчик инновационных композитных материалов Георгий Водовозов рассказал «Нефтехимии РФ» о том, как полимеры меняют самый популярный медицинский инвентарь.

Шприц

Вчера. В начале XX века для забора крови и инъекций использовались многоразовые шприцы с цилиндром из стекла и остальными частями из хромированного металла. Сегодня. Шприцы делают одноразовыми. Все основные детали (кроме игл) выполняются из полимеров (в основном из полиэтилена). Шприцы обеззараживают с помощью кратковременного воздействия радиацией. Завтра. Появятся электронные шприцы с одноразовыми сменными насадками и возможностью контролировать объемы впрыска. Подобные устройства уже применяются в химических лабораториях для точного отбора проб.

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Стетоскоп

Вчера. Сначала появились деревянные стетоскопы с раструбами. Позже к деревянным частям стали приделывать трубки из резины и металла, которые вставлялись в уши. Сегодня. Классические деревянные стетоскопы еще используются акушерами-гинекологами для прослушивания сердцебиения плода. Но в основном применяются стетоскопы (и фонендоскопы) из нержавеющей стали и полимерных материалов. Для трубок часто используется винил: он хорошо изолирует внешние шумы. Завтра. Развитие аппаратов будет связано с улучшением звукопроводящих свойств трубок и мембран. Также возможно изобретение электронного стетоскопа, где не понадобятся трубки, а только мембрана и амбушюры.

Жгут

Вчера. Наложение повязок для остановки кровотечения имеет длительную историю. Раньше использовали матерчатый жгут с закруткой. Сегодня. Жгуты делают из резины с жесткой защелкой. Материал должен быть эластичным, не вызывать раздражения и применяться в любых температурных условиях (в том числе на улице). Завтра. Улучшения будут связаны с изменением тактильных ощущений от ленты и модификацией защелки. Сам механизм натяжения станет электронным, с регулируемой силой.

Термометр Капельница

Вчера. Капельницы появились в 1920–1930-х годах. Использовались стеклянные бутылки и резиновые шланги. Сегодня. Самая важная деталь капельницы – гибкие и прозрачные трубки, позволяющие следить, чтобы в вену не попал воздух. Их делают из ПВХ или латекса. Завтра. Будут использоваться программируемые капельницы, работающие по сложным графикам подачи лекарства. В качестве материала, вероятнее всего, будут использоваться латекс и различные виды полупрозрачных резин.

16

Вчера. В основном применялись стеклянные термометры с ртутью – редким и опасным металлом. Сегодня. Используются электронные или цифровые термометры с пластиковым корпусом (из полипропилена или ПВХ) и металлическим датчиком. Также есть специальные термополоски и инфракрасные градусники. Завтра. Возможно использование подкожных датчиков, сообщающих на телефон владельца информацию о его состоянии, а в случае критических показателей – передающих данные врачу. Корпус таких датчиков будет из биосовместимых полимеров, не вызывающих раздражения и аллергии.

17

теория

Мастерство

Дуэль интеллектов

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Наталья Смирнова

Научный доклад не анекдот: коротко не расскажешь. Тем увлекательнее показалась молодым ученым идея познакомить со своими разработками в формате стендапа неподготовленных слушателей. Что такое фактор Шелдона? Можно ли запрограммировать полезные свойства материалов? Как правильно постирать белье? Чем полезен угарный газ? Ответы на эти и другие вопросы были получены на Science Slam, организованном СИБУРом.

В

научном баттле приняли участие пять лекторов: Дмитрий Казанцев, Роман Гуляев, Артем Оганов, Александр Литвинов и Денис Чусов. Каждому из них было выделено на доклад ровно 10 минут. Аудитория оценивала мастерство выступавших громкостью аплодисментов, а ведущий замерял децибелы посредством шумомера. Таким образом, всего за час баттла зрители узнали об актуальных исследованиях из пяти разных областей науки.

18

Театр начинается с вешалки, а слэм – с научной разминки. Пока публика собиралась в столичном лофте «Министерство» в Столешниковом переулке, первые гости «мерились извилинами» с помощью нейроигры MindFlex Duel («Дуэль умов»), двигая летучий шарик в сторону противника силой мысли, а также рассматривали через очки виртуальной реальности строящийся комбинат СИБУРа «ЗапСибНефтехим». Наконец, все заняли зрительские места в зале, и представление началось.

«Зеленая», но не тоска

Состязание открыл профессор РАН, ведущий научный сотрудник химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Михаил Нечаев. Он прочитал научный стендап на тему «Зеленая» химия: что это? И почему она такого цвета?». Начав свою историю от Адама и Евы, лектор погрузил слушателей в реалии наших дней: «Сегодня, несмотря на торжество прогресса, человечество сильно замусорило Землю. Но ведь намного лучше вовсе не про-

Последить за научным баттлом собралось зрителей не меньше, чем за юмористическим

изводить отходы, чем потом чистить от них планету». Чтобы свести к минимуму количество функциональных отходов, создающихся при производстве, нужно использовать возобновляемое сырье, избегать образования промежуточных отходов, отдавать предпочтение каталитическим процессам, стремиться к биологической разлагаемости конечных продуктов, развивать методы мониторинга окружающей среды и, конечно, минимизировать утечки, взрывы и пожары. Ученый рассказал о Е-формуле (факторе Шелдона), по которой вычисляется отношение отхода к продукту. Оказывается, в нефтехимии эта величина составляет всего 0,1. Для сравнения: в фармацевтике Е-фактор может достигать 100. То есть на единицу продукции производство полимеров в разы «зеленее», чем лекарств. В лаборатории органического катализа Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева, которую также представляет Михаил Нечаев, активно ведутся эксперименты в области «зеленой» химии: тестируются возобновляемые источники сырья и энергии, апробируются новые пути синтеза химических веществ, большое внимание уделяется каталитическим процессам с использованием в качестве растворителя водных составов. За водой в нефтехимии – будущее, полагает ученый. Она дешевая, не ток-

сичная, не горючая, ее легко очистить и регенерировать.

Как обуздать мусор?

Рост бытовых отходов – одна из актуальных проблем. Отработавшие свой срок материалы – стекло, металл, пластик, дерево – переполнили мусорные полигоны. В большинстве случаев их можно повторно использовать, хотя для этого необходимо развивать технологии эффективной переработки отходов. Об этом рассказал Дмитрий Казанцев, представляющий проект «ЗапСибНефтехим» СИБУРа. Он выступил с докладом «Биоразлагаемые полимеры». Не так сложно переработать материал, как извлечь его из груды других отходов. Сортировка мусора – перво­ очередная задача, а это в том числе подразумевает новую культуру потребления. К примеру, СИБУР совместно с администрацией Тобольска и Тюменским заводом полимерных изделий запустил акции #ФормулаПолимера и «Вторая жизнь пластика», в результате которых тобольчане собрали несколько тонн полимерных отходов, пущенных на вторичную переработку. В итоге в буквальном смысле из мусора были изготовлены бахилы для поликлиник, спортивная одежда для хоккеистов и другие полезные вещи. «Когда люди научатся массово перерабатывать мусор без ущерба для окру-

Стендапы молодых ученых появились в Европе несколько лет назад и быстро стали популярны среди молодежи. Сегодня экспресс-лекторий «Аплодисменты – науке» (примерно так можно перевести Science Slam) дорос до международного масштаба. Вечерами любители интеллектуальных баталий собираются в барах, клубах, кафе во многих городах мира для того, чтобы послушать короткие и увлекательные выступления исследователей. Идея слэмов зародилась у ученых из Германии. Она принадлежит Алексу Дрепеку, а развитие формата предложил Грегор Бьюнинг. Первые научные слэмы проводились в старейшем берлинском панк-рок-клубе SO36, потом они перекочевали в Кельн, Дортмунд, Гамбург и стремительно распространились по всему миру. С 2014 года в формате Science Slam проводится даже чемпионат Европы. Развлекательная популяризация науки дошла и до России: стендапы ученых уже несколько лет проводятся в 25 регионах страны, собирая все больше участников. У самых популярных отечественных слэмеров есть сценические имена: Кирилл Гржегоржевский – Регенератор, Артур Ганеев – Прессмэн, Николай Радионов – Бладмэн, Алексей Понарядов – Титановый Человек, Иван Чуксин – Агромэн и пр. Их выступления можно посмотреть в записях на канале YouTube.

19

теория жающей среды, проблема загрязнения планеты будет решена», – сообщил Дмитрий Казанцев. Однако перспективны также биоразлагаемые полимеры, которые распадаются со временем на воду и углекислый газ либо рассыпаются на мелкодисперсные элементы. К сожалению, сейчас далеко не все материалы, позиционирующиеся как биоразлагаемые, на самом деле являются таковыми – часто это просто маркетинговый ход.

Молекулы-наушники

Роман Гуляев, представляющий НИОСТ (научный центр СИБУРа в Томске), прочел доклад «Полимерные материалы: что это такое, и с чем их едят... или не едят?». Ученый сходу взбодрил аудиторию рассказом об устройстве молекул полимеров на примере полиэтилена и разных вариантов укладки молекулярных цепочек. Дорожки из молекул называются кристаллитами. Это тела микроскопических размеров, представляющие собой трехмерную периодическую решетку из мельчайших частиц, ограниченные замкнутой поверхностью. От того, как мы их «упакуем», будут зависеть свойства полученных материалов. У разных полимеров – разный предел прочности.

20

Мастерство

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Далеко не все материалы, позиционирующиеся как биоразлагаемые, являются таковыми Далее Роман Гуляев продемонстрировал на пластиковых макетах варианты различных соединений. Сегодня ученые пытаются «растянуть» кристаллические цепочки, сделать материалы более эластичными, но при этом усилить их прочность. Например, они пытаются сделать «вязкий» пластик, в котором молекулы могли бы «двигаться». Как в кармане меломана «самозапутываются» проводки наушников, так и молекулы ведут себя в модифицированных пластиках. Роман Гуляев тоже подчеркнул: очень важно развивать инфраструктуру, чтобы с умом утилизировать мусор. Продукты короткого срока жизни нужно делать из разлагающегося пластика, а долговечные – из прочных полимеров.

Когда теория становится практикой

Артем Оганов, теоретик-кристаллограф, химик, физик и материаловед, популяриза-

тор науки, известный своими работами по созданию методов компьютерного дизайна новых материалов, рассказал про свою работу. Когда люди занялись расшифровкой ДНК, они поняли, как передается через поколения информация. С материалами также. Разработанный Артемом Огановым и его коллегами эффективный эволюционный метод предсказания кристаллических структур был положен в основу программы USPEХ, которую используют в своих научных проектах более 4 тыс. исследователей по всему миру. «Спрогнозированные» ими сверхтвердая структура бора, прозрачная фаза натрия, новый аллотроп углерода, стабильные соединения гелия и натрия, стабильность MgSiO3 пост-перовскита в мантии Земли и предсказание «запрещенных» соединений (таких как Na3Cl, не вписывающихся в традиционные представления ученых) были впоследствии подтверждены экспериментами и

Тепло или холодно?

существенно повлияли на фундаментальные знания в материаловедении, физике, химии и других науках. Теоретические методы позволяют предсказывать и получать материалы с заданными свойствами. Сейчас Артем Оганов с коллегами пытается «повысить КПД» известных материалов в 2–3 раза. К примеру, идут эксперименты по совершенствованию материалов для буровой техники газовой промышленности.

Стирайте вдумчиво!

Александр Литвинов выступил с докладом «Про ПАВ и энзимы в средствах для стирки». Ученый несколько лет разрабатывал моющие средства, сотрудничая с компанией Henkel, а потом перешел работать в СИБУР. Стирка одежды никогда не была простым делом. Совершив небольшой экскурс в историю, Александр Литвинов напомнил, что в древности люди замачивали грязные вещи в золе, а потом долго били их палками, полоскали в проточной воде и сушили на солнце. Потом умельцы научились варить мыло. В первой половине XX века инженеры экспериментировали с приборами

для механической стирки. Привычные сегодня моющие средства и ароматизаторы, решившие разом все проблемы, появились только в 1950–1960-х годах. Современные требования к средствам для стирки: бытовая химия должна быть не только эффективной, но и экологичной. Поверхностно-активные вещества (ПАВы), входящие в состав моющих средств, эффективно борются с грязью, но после попадают в канализацию. По этой причине на берегах некоторых водоемов раньше можно было увидеть огромные клубки мыльной пены, которую взбивали волны. Решением стал переход на использование биоразлогаемых ПАВов. Однако любое, даже самое безопасное, средство для стирки нужно применять разумно: читать инструкцию на одежде и на упаковках моющих средств, использовать рекомендуемую дозировку порошков и режим автоматической стирки в стиральной машине.

Химик Денис Чусов завершил слэм докладом на тему «Угарный реагент с отрицательной стоимостью». Что происходит с климатом? Изменяется ли при этом флора и фауна разных континентов? Такие непростые вопросы задал ученый. Вроде бы все не один раз слышали о глобальном потеплении, но, оказывается, в научной среде единства мнений о том, почему оно происходит, нет. Современная наука делает следующие выводы: ухудшения климата есть, но они не фатальны. Однако людям необходимо задуматься о том, как снизить свое влияние на экологию. К примеру, побочным продуктом производства стали является моноокись углерода (проще говоря, угарный газ). Сегодня его просто сжигают. А ведь можно поступать иначе. В частности, CO можно использовать в качестве реагента, например, для синтеза аминов. Денис Чусов поведал аудитории о «молекулах-супергероях» на основе аминов, которые обладают уникальными свойствами и используются в лекарствах. Выступление каждого слэмера зал встречал доброжелательным гулом и провожал аплодисментами. Но шумомер был неумолим: сильнее всего атмосферу лофта сотрясла реакция на доклад Александра Литвинова (возможно, потому, что ему удалось предельно просто объяснить химические процессы, с которыми все мы сталкиваемся ежедневно).

21

теория

Экология

Восстание из мусора

Александр Буланов

Не пропускает тепло и влагу, служит 50 лет, не выцветает и содержит в себе фотоэлемент для выработки электричества. Все это можно сказать про новый кровельный материал, который, как уверяют его создатели, превосходит по своим характеристикам любые аналоги. Самое удивительное здесь то, что сырьем для инновационного продукта является обыкновенная пластиковая бутылка.

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

М

осковский предприниматель Анатолий Беспятый придумал этот проект во время отпуска в Таиланде. Он заметил, что крыши отелей, покрытые металлочерепицей, не дарят постояльцам желанную прохладу, и попробовал представить, чем можно при прочих равных металл заменить. В итоге Анатолий Беспятый вместе со своим партнером Кириллом Евстегнеевым открыл компанию, которая производит термочерепицу – композитный кровельный материал, изготавливаемый из нескольких видов пластика и фольги.

Композит на крыше

Проект «Термочерепица» стартовал в 2014 году, производство открыли в городе Юхнове Калужской области. «Наше кровельное покрытие по своему внешнему виду практически не отличается от классической керамической черепицы, но при этом оно обладает свойствами, которые способны обеспечить только современные материалы», – уверяет Кирилл Евстегнеев. Согласно техническим расчетам и опытным испытаниям, срок службы кровли составляет 50 лет. Зимой она защищает от холода, летом – от жары, поскольку выдерживает перепады температур в диапазоне от –50 °С до +50 °С. Продукт универсален – подходит для коттеджей, домов и дач, навесов и беседок, гаражей и бань. Весит композитная кровля вдвое легче металлической и в 7,5 раза меньше керамики.

22

Термочерепица выдерживает вес взрослого человека – по ней можно ходить. Естественно, она не боится града. Следующий шаг – выпуск кровельного покрытия, которое может вырабатывать электроэнергию. Для этого в термочерепицу интегрируется фотоэлемент – прототип «солнечной» кровли уже создан. Похожую продукцию, только из закаленного стекла, презентовал в прошлом году производитель электромобилей Tesla. Кирилл Евстегнеев сравнивает кровельный материал с дверцей холодильника, где между двумя слоями пластика, как в сэндвиче, заключен утеплитель. В роли «начинки» выступает пенополиуретан с фольгированным покрытием на обратной стороне. «Тостами» в этом бутерброде являются панели из полиэтилентерефталата (ПЭТФ). Из этого же материала делают бутылки для минеральной воды и газировки. Собственно, использованную пластиковую тару Кирилл Евстегнеев и решил применить в качестве сырья для кровельного покрытия. На изготовление одного квадратного метра термочерепицы уходит 40 бутылок. «Применение вторичного ПЭТФ поможет нам снизить издержки», – говорит Кирилл Евстегнеев.

Через край

Одним из итогов Года экологии стала разработка Стратегии развития промышленности по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов производства и потреб­ ления, рассчитанной

Черепица из вторсырья может стать дешевым и экологичным заменителем традиционных кровельных материалов

до 2030 года. Заявлена цель увеличить долю бытовых отходов, отправленных на переработку, до 80%. В России индустрии рециклинга пока что, можно сказать, нет. Доля бытовых отходов, отправляемых на переработку, составляет порядка 9%, говорится в Стратегии. Отбор полезных фракций из них, в том числе полимеров, не превышает 10–15%, подсчитали эксперты аналитического центра RUPEC. Проблему отходов можно разделить на две составляющие. Первая заключается в том, что неперерабатываемые отходы – это безвозвратные потери природных ресурсов. Вторая связана с тем, что по мере роста численности населения, урбанизации, сокращения жизненных циклов товаров мусора становится все больше, а места для его захоронения – меньше. «Если мы не будем ускоренными темпами развивать рециклинг отходов и пустим ситуацию на самотек, то мощностей существующих свалок и

23

теория полигонов в России хватит приблизительно на пять лет», – говорит глава RUPEC Андрей Костин. Развитые страны достигли высоких показателей рециклинга бытовых отходов. Среднее значение для государств ОЭСР составляет около 26–27%, хотя разброс высок, говорится в отчете RUPEC. России для достижения заявленных 80% придется прыгнуть выше головы и разом догнать лидеров, например Японию. «В этом контексте полимерные материалы обретают все более и более значимую роль, поскольку, как это хорошо известно, темпы прироста потребления пластиков в глобальном смысле опережают темпы роста спроса на другие материалы, – отмечают эксперты RUPEC. – Именно пластик уверенно вытесняет бумагу, металлы и стекло из сферы пищевой (и не только) упаковки, а упаковка – изделие с наиболее коротким жизненным циклом, а потому главный источник текущей генерации бытовых отходов».

Экология

Цифровая сортировка

Пластиковая упаковка может весьма эффективно перерабатываться, и проект «Термочерепица» – яркое тому подтверждение. Но главное препятствие развитию подобных предприятий в России – отсутствие системы раздельного сбора отходов и дефицит мощностей по их сортировке. В конечном счете это угрожает дефицитом сырья для «зеленых» производств. До недавнего времени единственным вариантом была конвейерно-ручная организация процесса со всеми своими недостатками: большими затратами на оплату труда, низкой пропускной способностью,

Источники сырья для производства вторичных полимеров в России Другие источники – 2%

Отходы производства – 12% Раздельный сбор – 3%

Ручной сбор на полигонах – 32%

Сортировка на мусоросортировочных заводах – 51%

24

Источник: RUPEC, анализ данных за 2016 год

крайне невысокой точностью сортировки. «Внедрение машинной сортировки с применением большого спектра методов (магнитные, флотационные, спектроскопические и т.п.) позволяет избавить этап сортировки от большинства его проблем», – говорится в отчете RUPEC. И это тоже весьма интересное направление для инновационных предпринимателей. Одну из перспективных машин для разделения отходов по видам разрабатывает алтайская компания «СиСорт». Она производит высокотехнологичное оборудование для сортировки сыпучих продуктов. «Каждый час фотосепараторы «СиСорт» очищают от вредных примесей более 1 тыс. т пшеницы, 600 т различных круп и порядка 400 т подсолнечника», – сообщает на своем сайте компания. В этом году номенклатура сортируемых объектов может существенно расшириться: «СиСорт» планирует представить прототип фотосепаратора, работающего с твердыми бытовыми отходами. С помощью такой техники можно будет проводить не только самую простую – «крупнокус­ ковую» сортировку, но и, например, разделять

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

отходы из разных видов пластика, смешавшиеся в общую массу. Добиться таких результатов команде должна помочь передовая технология машинного обуче­ния, при использовании которой техника самостоятельно учится распознавать неизвестные предметы в процессе длительного практического тренинга. «Мусоросортировочный завод – это каскад различных устройств, включающий решета, разрыватели пакетов, аэродинамические сепараторы для разделения предметов по размеру, типу частиц. Но заканчивается все транспортером, вдоль которого люди руками отбирают полезные для последующей переработки вещи: пластик – в одну кучку, бумагу – в другую, резину – в третью, металлические предметы – в четвертую. Эту функцию можно заменить фотосепаратором, эксплуатация которого обойдется дешевле, чем труд рабочих, а задача будет выполняться качественнее и быстрее», – рассказал директор и совладелец компании «СиСорт» Виталий Савинков. Если у разработчиков получится реализовать свои планы, их детище станет первой отечественной установкой в таком роде, способной закрыть часть потребностей в качественном оборудовании. Таких проектов должно быть больше – согласно утвержденной правительством Стратегии, к 2030 году уровень локализации производства оборудования для обработки, утилизации и обезвреживания отходов должен вырасти вдвое и составить 90%.

Что еще можно делать из мусора «Зеленый» мяч

Официальным мячом Единой лиги ВТБ в этом сезоне стал экомяч, который в феврале презентовали СИБУР и компания Wilson, ведущий мировой производитель оборудования для тенниса и командных видов спорта. Он полностью соответствует критериям, установленным Международной федерацией баскетбола FIBA. При этом внутренняя часть мяча производится из материала, изготовленного в результате переработки двух полуторалитровых пластиковых бутылок. «Совсем скоро аналоги данного мяча появятся в специализированной рознице и спортивных магазинах нашей страны», – заявила Татьяна Ветрова, глава компании «Амер Спортс», являющейся эксклюзивным представителем Wilson в России.

Скамейки-трансформеры

Студентка тюменского Института архитектуры и дизайна Рената Биктимирова, ставшая финалисткой конкурса творческих проектов по благоустройству городских территорий ArtLook, предложила городские скамейки-трансформеры. «Можно собрать комплекс, выполняющий единовременно функции скамейки, кашпо и элемента уличного освещения. Это своего рода городской конструктор, собираемый в различные комбинации», – рассказала она. В качестве элемента такого конструктора должны использоваться кубики, сделанные из вторичной резины. По словам Ренаты Биктимировой, такие материалы имеют высокую устойчивость к коррозии, механическим воздействиям, а также хорошие электроизоляционные и водонепроницаемые свойства, что важно для объектов уличного пространства.

Пластиковые шпалы

С этого года на трамвайных путях в Москве начали укладывать шпалы из переработанного пластика. Впервые их протестировали прошлым летом на участке линии на проспекте Мира, пилотный проект был признан удачным. В отличие от деревянных аналогов такие шпалы служат в пять раз дольше – до 50 лет. «Деревянные шпалы по технологии пропитывают каменноугольной смолой, чтобы они не гнили. Шпалы с использованием переработанного пластика не надо обрабатывать, что позитивно скажется на окружающей среде», – рассказал директор «МосгортрансНИИпроекта» Александр Поляков.

25

теория

Панорама

Леденец из смартфона

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Идеальный заяц П

И

сследователи Центра по технологиям устойчивого развития Иллинойса Б.К. Шарма и Шрираам Чандрасекаран предложили новый способ утилизации отходов. Они разработали энергоэффективный и экологически чистый процесс разделения смешанных полимеров, извлекаемых из отслуживших свой век гаджетов. Неприятным следствием технологического бума является постоянно растущее число устаревших электронных устройств, которые отправляются в мусор. Некоторые материалы из них можно быстро извлечь и переработать, к примеру металлы. Однако используемые в гаджетах полимеры представляют собой проблему из-за их сложного состава. «Такие предметы, как пластиковые бутылки из-под воды или молока, могут быть легко переработаны, потому что они

26

изготовлены из одинаковых полимеров, – говорит Шарма. – Другие пластмассовые изделия, например корпусы смартфонов, выполнены из полимерных смесей. Чаще всего такие отходы сжигают или накапливают, потому что не существует достаточно эффективных способов переработки». Исследователи предложили новую технологию, позволяющую «разбирать по частям» сложный пластик. «Процесс растворения промышленных полимеров похож на изготовление леденцов, – говорит Чандрасекаран. – Для получения конфеты вы растворяете сахарные кристаллы в воде, даете жидкости вобрать в себя сахар, выпариваете воду и извлекаете леденец. В лаборатории мы действуем по той же схеме, только используем полимеры вместо сахара и химический растворитель вместо воды». Наиболее эффективные растворители, применяемые в настоящее время,

включают в себя химическое вещество DCM (хлористый метилен), которое выделяет канцерогенные пары в воздух даже без нагревания, практически в условиях комнатной температуры. Эти испарения загрязняют рабочее пространство и потенциально могут попасть в атмосферу. «В нашем процессе используется вещество под названием NMP (н-метилпироллидон), выделяющее пары только при нагревании до 180 °С, что намного выше температуры, необходимой для растворения полимеров», – говорит Чандрасекаран. Одной из особенностей разработанной технологии является возможность конденсировать испаренный растворитель для многократного использования. «Мы должны не только найти способы переработки смешанных пластмассовых отходов, но и сделать это безопасно для экологии», – считает Шарма.

отребители любят сладости. И нет лучшего времени, чем праздники, чтобы выразить такие чувства. Производители прекрасно понимают это: вспомните о подарочных наборах конфет, прекрасно упакованных в тематические коробки для максимального воздействия на покупателя. Однако швейцарская компания Bachmann Forming решила шагнуть дальше. Она прибегла к помощи новых цифровых технологий для изготовления идеальной упаковки классического подарка на Пасху – шоколадного зайца.

Bachmann Forming производит на заказ упаковку для сладостей. Пасхальный кролик – это не обычная плоская шоколадка, а объемное изделие с

выступающими деталями, которые могут легко сломаться при транспортировке. Поэтому упаковка здесь – это не просто маркетинговый инструмент. Раньше в подобных случаях сотрудники Bachmann Forming вручную измеряли объекты. Затем из полиуретановых блоков на фрезерных станках с ЧПУ по снятым меркам изготовлялась форма, позволяющая произвести упаковку из листового пластика. Процесс занимал до 20 часов, и не были исключены ошибки. Чтобы избежать этого, производитель приобрел 3D-сканер Artec. С его помощью на воссоздание формы зайца ушло около часа. Обычно трехмерным сканерам нужны нанесенные на объект маркеры, упрощающие процесс снятия «мерок». Однако ска-

нер Artec в них не нуждается, что важно при работе с таким деликатным изделием, как пасхальный заяц. «Было бы довольно сложно что-то приклеить на шоколаде или пралине», – говорит Йорг Нуссбаум, инженер-проектировщик Bachmann. Андрей Вакуленко, главный специалист по развитию бизнеса в Artec 3D, сравнил работу сканера с видеокамерой, которая ведет съемку объекта в режиме автопилота. Время, затрачиваемое на сканирование и обработку данных, зависит от размера и сложности объекта. В случае с зайцем все вместе заняло не больше 15 минут. Получившийся в итоге футляр из синего пластика сел на фигуру зайца как вторая кожа. «В упаковочном бизнесе вы должны быть быстрыми и инновационными», – заявил Йорг Нуссбаум.

27

тема номера

Панорама

Сделайте ярче О

рганические светоизлучающие диоды (OLED) – это приборы, изготовленные из соединений, излучающих свет при прохождении через них электрического тока. Их используют при создании дисплеев компьютеров и портативной электроники. Конъюгированные (сопряженные) полимеры применяются в качестве органических полупроводников в таких диодах. Ученые немецкого Университета Байройта выяснили, как пространственная структура этих материалов может использоваться для контроля цвета и повышения яркости OLED-мониторов. Полимеры, которые хорошо подходят для использования в OLED, давно являются предметом пристального интереса исследователей. Благодаря системе связей, образованной путем соединения молекулярных строительных блоков, такие материалы обладают основной цепью. Если полимеры подвергаются воздействию лазерного луча, они поглощают свет и сохраняют его как энергию возбуждения. Эта энергия распространяется вдоль основной цепи,

28

а затем высвобождается излучением. До сих пор считалось, что интенсивность свечения и цвет зависят от того, насколько далеко энергия возбуждения распространяется по полимерам. Предполагалось, что чем больше изогнуты полимеры, тем меньше расстояние, на которое распространяется энергия. Однако ученые Университета Байройта опровергли это предположение. Полимеры, которые они изучали, обладали основными цепями, изогнутыми в разной степени, но энергия возбуждения всегда распространялась на одно и то же расстояние. Изогнутые полимеры излучают зеленый или синий свет, тогда как удлиненные полимеры – желтый или красный. «Когда эти полимеры используются в органических светоизлучающих диодах, их различные пространственные структуры могут быть использованы для точного контроля излучения света от OLED», – пояснил физик Доминик Райтель. Исследователи также обнаружили, что удлиненные полимеры имеют каркас, образованный его боковыми цепями и стабилизирующий структуру.

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Экономные фторполимеры «Это приводит к особому преимуществу для светоизлучающих диодов: когда удлиненные полимеры накладываются друг на друга, каркасы обеспечивают стабильность, поэтому оптическая эмиссия не ослабевает», – сказал Райтель. В сравнительных экспериментальных исследованиях использовались различные методы. «Решающим фактором была одномолекулярная спектроскопия при очень низких температурах. Используя этот метод, мы смогли определить цвет излучаемого света и, наконец, распространение энергии возбуждения по полимерам», – объяснил Ричард Хильднер, который координировал исследования в Университете Байройта. Связывание экспериментальных и теоретических методов привело к пониманию пространственных структур отдельных полимерных цепей, которые были бы невозможны с использованием традиционных методов визуализации. Сделанные учеными открытия в конечном счете помогут улучшить качество картинки экранов устройств, работающих с использованием OLED.

Э

ксперты консалтинговой компании Amec Foster Wheeler исследовали британский рынок фторсодержащих полимеров и пришли к выводу, что использование этих материалов ежегодно экономит промышленности страны до 20 млрд евро. Они все более активно потребляются энергетиками, производителями электроники, товаров медицинского назначения, автомобилей и представителями аэрокосмической отрасли. С одним из видов фторполимеров знакомы все – это политетрафтор­ этилен, или тефлон, который имеет множество вариантов применения – от антипригарного покрытия посуды до мембранных тканей спортивной одежды. Однако только этим материалом обширный перечень фторсодержащих пластиков не ограничивается. «Многие современные продукты зависят от уникальных характеристик фторполимеров. Они химически инертны, прочны, выдерживают перепады температур в широком диапазоне и могут использоваться в сложных погодных условиях», – говорит Хайнц Кристманн, представитель

группы фторполимеров в PlasticsEurope. В электроэнергетике фторпластиковые пленки применяются для обмотки высоковольтных проводов: материал является хорошим изолятором тока. Аналитики Amec Foster Wheeler отмечают, что применение фторполимеров в энергетике позволяет повысить эффективность работы отрасли. В автомобильной промышленности прокладки, шланги и облицовка топливных баков из фторсодержащего пластика предотвращают испарение топлива. Фторполимеры облегчают хирургические процедуры в медицинском секторе, что помогает сократить их продолжительность и риск для пациентов. В химических и силовых установках эти материалы используются для защиты оборудования и обеспечения надежной работы чувствительных промышленных процессов. «В целом, – говорит Хайнц Кристманн, – фторполимеры позволяют британским компаниям быть конкурентоспособными на мировом рынке, и, следовательно, их более широкое применение будет способствовать реиндустриализации страны».

29

Практика

Эффективность

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

В

прошлом году в Москве стали использовать новое антикоррозионное покрытие – им обработали металлические сооружения одного из цехов Люберецких очистных, четыре моста, а также конструкции водоотливных установок в строящихся тоннелях метро и велопарковочные комплексы. Почти одновременно это же средство опробовали на крупном промышленном предприятии – Южно-Балыкском газоперерабатывающем заводе СИБУРа, расположенном в городе Пыть-Ях в Югре. Такие разные объекты, казалось бы, должны быть для них разные решения. Но Александр Рыбаков уверяет, что его продукт справится в любом случае.

Универсальный солдат

Боец с ржавчиной

Наталья Смирнова

Что общего у велопарковки и оборудования газоперерабатывающего завода? В обоих случаях применяются металлы, которые могут разрушаться из-за коррозии. Существует много способов борьбы с ржавчиной. Но московский предприниматель Александр Рыбаков уверяет, что его компания предлагает революционное решение – покрытие, которое выдерживает экстремальные перепады температур, может самовосстанавливаться после царапин и к тому же не оказывает вредного воздействия на экологию.

30

Александр Рыбаков – авиационный инженер в третьем поколении – увлекся темой коррозии черных металлов еще во время учебы в институте. Сегодня он представляет две фирмы: научно-производственную компанию «Инновации. Технологии. Производство», резидента «Сколково», и торговый дом «Циноферр», отвечающий за продвижение продукта. Антикоррозионное покрытие называется так же – «Циноферр».

Это двухкомпонентная композиция на неорганическом связующем. Компонент «А» – водный раствор силикатов щелочных металлов, приготовленный по собственной запатентованной технологии. Компонент «В» – смесь пластинчатых и сферических цинковых порошков высокой чистоты и определенной дисперсности, составленная в точно заданных пропорциях. Более детально рецептура и способ изготовления «Циноферра» не разглашаются. СИБУР узнал о существовании нового покрытия на презентации стартапов, устроенной «Сколково», московские власти – когда «Циноферр» стал победителем конкурса Open Innovation Marketplace. В обоих случаях интерес вызвали свойства продукта. «Мы внимательно следим за новыми идеями и проектами на рынке, выстраиваем партнерские отношения с организациями, поддерживающие стартапы в сфере химических технологий. «Циноферр» – это яркий пример нашего плодотворного сотрудничества с инновационным центром

«Циноферр» может служить более 20 лет, выдерживает радиационное и солнечное излучение

«Сколково», резидентами которого являются данная компания и СИБУР», – говорит Василий Номоконов, исполнительный директор СИБУРа. «После обработки изделия «Циноферром» на поверхности металла образуется защитный слой, который представляет собой каркас из силикатного полимера, заполненный частицами цинка. Защита обладает высокой прочностью, водостойкостью, элект­ ропроводностью. В случае механического нарушения ионы цинка, находящегося в покрытии, образуют гальванические пары с ионами железа, в результате чего формируется барьерная защита поврежденного фрагмента. Изделие как бы подвергается процессу оцинкования», – рассказывает Владимир Туртиков, операционный директор кластера ядерных и космических технологий фонда «Сколково».

Через жару и холод

Разработчики уверяют, что «Циноферр» может служить более 20 лет, он выдерживает радиационное и солнечное излучение, совместим с большинством финишных

31

Практика

Эффективность

Специалисты СИБУРа подвергли «Циноферр» серии стрессовых испытаний

покрытий, но может применяться и «соло». Также «Циноферр» термостоек – он сохраняет свои защитные функции на объектах с температурой эксплуатации от –197 °С до +600 °С, а кратковременно до +1200 °С. СИБУР подверг продукт экстремальным испытаниям: опытные образцы были помещены на 90 суток в поток с агрессивной коррозионной средой на трубопроводах компрессорных станций газоперерабатывающего завода. Результаты подтвердили заявленные свойства материа­ ла. Для неф­техимической компании это очень важно – улучшение защиты от коррозии не просто продлит срок службы оборудования, но и снизит риски аварий. Еще один тест провел один из крупнейших производителей лакокрасочной продукции в Юго-Восточной Азии – Berger Paints India Limited. Компания год испытывала «Циноферр», подвергая его разным воздействиям: огня, низ-

32

Покрытие сохраняет свои защитные функции при температуре до +600 °С ких и высоких температур, влиянию агрессивных сред. Покрытие все выдержало, в том числе 3 тыс. часов в камере соляного тумана без признаков коррозии в месте надреза до металла. Коррозия – главный бич долговечности конструкций. По оценкам экспертов, суммарный ущерб промышленно развитых стран от коррозии металлов достигает 5% национального дохода. «Эффективное использование сырья, безотходное производство, продление жизненного цикла вещей – все это наиболее актуальные сегодня задачи. Они же будут представлять интерес в средне- и долгосрочной перспективе», – уверен

Александр Рыбаков. Именно поэтому он считает, что такие решения, как «Циноферр», позволяющие продлить жизнь объектов из металла, будут пользоваться устойчивым спросом. Отдельно он обращает внимание на то, что это «зеленый» продукт, не оказывающий вредного воздействия на окружающую среду и здоровье человека. У «Циноферра» даже есть разрешение на применение в системах питьевого водоснабжения.

Удар током

«Для работы с традиционными антикоррозионными материалами требуется специальное оборудование и костюмы химзащиты.

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

По утвержденным нормам, контакт с вредными веществами не должен превышать получаса, а затем требуется перерыв для восстановления работника. Приведу пример: мы в течение десятилетий не могли открыть цех покраски нашего специального оборудования в Грозном, на крупнейшем машинострои­тельном заводе Северного Кавказа, потому что рядом находился родильный дом и санитарно-эпидемиологическими нормами запрещалось делать на заводе лакокрасочный участок. Появление «Циноферра» стало настоящим технологическим прорывом», – говорит Семен Гершуни, ведущий научный сотрудник ВНИИНефтемаш, автор более 80 научных патентов в области нефтехимии, почетный машиностроитель и изобретатель. Одно из направлений его работы – электродегидраторы, то есть аппараты для отделения воды от сырой нефти путем разрушения нефтяной эмульсии в электрическом поле. Это довольно специфическое и редкое оборудование. В мире есть всего несколько компаний, которые занимаются такими разработками, а специалистов и вовсе можно пересчитать по пальцам. «Когда нефть вырабатывают электрическим током, электрическое напряжение должно уходить через корпус цистерны в землю. А традиционные лакокрасочные покрытия – диэлектрики, они не электропроводны, что мешает организовать данный технологический процесс. Что же касается «Циноферра», он проводит электричество и поэтому для электродегидратора подходит просто идеально», – говорит Семен Гершуни.

Продукт выпускается с 2010 года, но с тех пор он претерпел несколько модификаций. «Мы его постоянно дорабатываем, стараясь расширить функционал с учетом индивидуальных потребностей клиентов, – говорит Александр Рыбаков. – «Циноферр» хорошо зарекомендовал себя везде, где есть агрессивная среда, в том числе в нефтедобыче и нефтепереработке. Сутки простоя нефтегазовой установки в связи с регламентом использования привычных методов защиты обходятся в 20–30 млн руб. на крупном производстве. Наше покрытие дает кратное превышение по срокам эксплуатации и существенную экономию средств». Российским изобретением заинтересовались за рубежом: так, уже подписаны соглашения о сотрудничестве с итальянскими и индийскими партнерами. Путь от разработки до промышленного внедрения в случае с крупными предприятия­ми небыстрый. После того как стартап прошел отбор на уровне идеи, предстоит еще несколько этапов тестирования на производствах. Однако есть и другие проблемы, связанные скорее не с технологи-

ей, а с нежеланием менять привычную модель поведения. «Сила инерции рынка велика, – говорит Александр Рыбаков. – Есть продукты менее действенные и небезо­ пасные, но они привычны и используются долгие годы. Для того чтобы люди убедились в эффективности нового решения, требуется время. Здесь речь именно о человеческом факторе и о коррозии системы, простите за невольный каламбур. На одной из встреч с крупным заказчиком мне сказали: «Вы ломаете порядок вещей своим продуктом». Ведь там, где нужно регулярно проводить ремонты, можно «осваивать бюджеты». Но Александр Рыбаков надеется победить и такую «коррозию».

33

Практика

Интервью

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Танк из пластика

Александр Буланов

Тяжелая металлическая броня всегда считалась весомым аргументом в деле защиты войск от огня неприятельских пушек. Но что, если современные полимеры превосходят даже сталь по прочности? О новых материалах для армии «Нефтехимии РФ» рассказал генеральный директор НИИ стали Дмитрий Купрюнин.

мерно в 8–10 раз эффективнее. Но у нее есть один существенный недостаток – взрыв вражеского снаряда и контейнера происходит непосредственно на броне. Это плохо и для экипажа, и для оборудования танка.

Дмитрий Купрюнин, генеральный директор НИИ стали

Могли бы вы на пальцах объяснить, почему требуются новые решения для создания военной брони? Начнем с того, что бронепробивные характеристики основных противотанковых средств только со времен Великой Отечественной вой­ны увеличились в 10 раз. Масса танка при этом выросла всего на 40–50%. Кумулятивные боеприпасы (противотанковые управляемые ракеты – так называемые ПТУРы) и противотанковые гранаты сегодня пробивают более метра стальной брони, а бронебойные (или подкалиберные) снаряды – свыше 80 см. Защититься простым наращиванием брони от таких средств поражения невозможно. Поэтому и у нас в стране, и за рубежом давно ведутся поиски новых технических решений для защиты. Из наиболее известных и широко применяемых сегодня методов я бы особенно выделил так

34

называемую динамическую (или реактивную) броню, а также технологии активной защиты. Что такое динамическая броня? Принцип работы динамической защиты, которой занимается наш институт, заключается в том, что на броню танка укладываются специальные контейнеры с взрывчатым веществом. При попадании снаряда в такой контейнер он взрывается и разрушает внедряющийся боеприпас. Вес 1 кв. м динамической защиты составляет примерно 400 кг, тогда как стальная броня такого же уровня защиты весила бы около 4 т. Таким образом, динамическая защита при-

А альтернатива есть? Есть. Причем впервые этот метод был предложен еще в СССР в конце 1960-х годов. Это технология активной защиты. С помощью специальных датчиков летящий к танку снаряд обнаруживается задолго до попадания в цель. Навстречу ему выстреливается контрбоеприпас, который уничтожает приближающийся объект на подлете. Понятно, что эта технология достаточно сложна и дорога, но с развитием микроэлектроники и вычислительной техники она стала вполне реализуемой. Сегодня многие страны, в том числе и Россия, начинают ее применять. Однако это не означает, что интерес к новым бро-

Фрагменты сечения шлема 6S27 в области попадания пули

В СССР впервые в мире в защите танка был применен композит на основе стекловолокна 35

Практика

Интервью основе керамики и полимеров. Замечу, что именно в СССР впервые в мире в защите танка Т-64 был применен композит на основе стек­ловолокна. Оказалось, что против кумулятивных боеприпасов он значительно эффективнее стальной брони. Этот композит тоже разрабатывали с участием специалистов нашего института. Одно время конструкторы бронетанковой техники так увлеклись, что попытались изготовить корпус легкого танка целиком из композита на основе полимеров, однако и у нас, и за рубежом эта идея пока остается экспериментальной. Но полимеры для защиты все же используются? Конечно. Причем данная область активно развивается.

Крой и шитье защитного бронепакета из арамидной ткани для бронежилета

невым материалам пропал. Наоборот, им как раз и отводится основное внимание разработчиков защиты. За последние 10–15 лет появились какие-то принципиально новые материалы, которые ранее не использовались для броневой защиты? Из металлических материа­ лов сегодня активно применяются легкие сплавы на основе алюминия и титана. Например, корпус перспек-

тивной БМП «Курганец», БМД-4 и многих других бронемашин целиком сделан из алюминиевой брони, разработанной в НИИ стали. Кроме того, все шире начинают применяться композиты на

В танке Т-14 «Армата» используются самые передовые разработки в области динамической и активной защиты

36

Что это за плас­ тики? Спектр полимерных материалов, применяемых для защиты, постоянно расширяется. Например, класс арамидных баллистических материалов (то есть материалов для бронезащиты), который открыл известный всем материал Kevlar, сегодня насчитывает уже несколько десятков вариантов исполнения – это японско-голландский Twaron, корейский Heracron, российские СВМ, «Руслан», «Русар» и др. Одних только марок Kevlar сегодня известно более 10. Эти материалы, как правило, используются в защите в виде тканей из специально подготовленных волокон или комплексных нитей.

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Другой класс полимеров, уверенно завоевывающих рынок средств защиты, – это сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Впервые он был разработан и запатентован в 1979 году в Голландии и получил наименование Dyneema (Дайнима), а чуть позже в США был создан его аналог под названием Spectra. По показателю прочности равновесомое волокно Dyneema в 15 раз прочнее стального и на 40% прочнее арамидного волокна. Именно стойкость этого волокна и нечувствительность к намоканию привлекли данный материал сначала для изготовления рыбацких сетей, канатов, а недавно СВМПЭ заметили и разработчики средств защиты. Его уже используют в ВПК? Да, причем практически по всему миру. К сожалению, Россия пока что не смогла организовать его производство, хотя по этому поводу принималось не

одно правительственное решение. И это притом что отечественные технологии получения волокна СВМПЭ, разрабатываемые, например, в лабораториях Фонда перспективных исследований, по стоимости и некоторым качественным показателям заметно превосходят западные аналоги. Однако, несмотря на эти преимущества, мы вынуждены продолжать использовать импортный мате­ риал. Что касается характеристик СВМПЭ, то бронепанель, защищающая от пуль пистолета ТТ, из этого материала почти вдвое легче, чем стальная. А бронепанель, защищающая от пуль автомата Калашникова, легче на 30%. Естественно, этот полимер нашел широкое применение, в первую очередь в средствах индивидуальной бронезащиты. Хотя и в структурах защиты военной техники (причем не только сухопутной) полиэтилен

Высота, на которую можно растянуть трос из различных материалов до его разрыва под собственным весом

Дайнима

400 км

Арамид

235 км

Углеродное волокно

195 км

Стекло

135 км

Полиэстер / нейлон

85 км

Сталь

25 км

Процесс шлифования шаров

37

Практика начинает применяться все активнее. Чем СВМПЭ отличается от обычного полиэти­ лена, который всем знаком? Молекулы полиэтилена имеют вид длинных цепочек. В обычном полиэтилене они располагаются хаотично и связи между ними минимальны. Поэто­му прочность материала относительно невысока. Но если эти молекулы ориентировать в одном направлении, то их сцепление между собой резко возрастает и мы получаем новое волокно с уникальной прочностью. Отличается также процесс производства. В арамидах применяют так называемую технологию UD. Ее принцип заключается в том, что нити из волокон СВМПЭ укладывают рядами в одном направлении, а следующий слой – в другом, причем они не переплетаются. Из практики известно, что любое плетение нитей ухудшает баллистические характеристики материала. Поэтому защитные структуры из СВМПЭ улучшаются также за счет метода производства. Какие еще нефтехими­ ческие продукты ис­ пользуются в защите? Конечно, арамидами и СВМПЭ перечень инновационных материалов для защиты не исчерпывается. Перспективными также являются водородонаполненные композиты на основе полиизобутилена для противорадиационных систем, новые виды взрывчатки в элементах динамической защиты перспективных танков и различные сред-

38

Интервью ства маскировки, начиная от специальной деформирующей окраски и заканчивая компонентами для постановки дымовых завес. Кроме того, в наших штурмовых шлемах используются полимерные прозрачные стекла, а для защиты топливных баков от взрыва применяются специальные полиуретаны. Все перечисленное – продукты нефтехимии. Причем список можно продолжать еще долго.

Российская боевая экипировка «Ратник»

Бронепанель, защищающая от пуль пистолета ТТ, из сверхмолекулярного полиэтилена почти вдвое легче, чем стальная

А кроме защитных сис­ тем, они как-то исполь­ зуются? Во множестве компонентов. Приведу только один пример. Сегодня в погонах башен всей легкобронированной техники вместо стальных элементов используются полимерные шары из специального фенилона. Представьте себе, какие нагрузки должна выдерживать эта деталь: по сути, это подшипник большого диаметра, на котором вращается башня танка, который должен вести активный огонь из пушки, перемещаясь при этом по пересеченной местности. Вот такой уникальный материал смогли создать химики, а у нас получилось его применить. Фенилон не только заменил здесь высоколегированную сталь, он позволил более чем на 100 кг уменьшить массу погонного устройства. При этом использование полимера позволило получить целый ряд эксплуатационных преимуществ. В частности, новый погон не требует смазки, не боится воды и грязи, прекрасно гасит вибрационные и ударные нагрузки, обладает уникальной коррозионной и химической стойкостью, прост и технологичен в производстве. Насколько быстро сейчас идет внедрение новых материалов в ВПК? Все же речь о до­ статочно консерватив­ ной отрасли. Внедрение новых материалов в бронезащиту всегда идет не просто. И это понятно, ведь новое решение необходимо проверить на его работоспособность в любых возможных ситуациях. Меня веселят некоторые «разработчики», которые,

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

пару раз успешно постреляв в свой новый материал, сразу начинают атаковать все инстанции, доказывая необходимость срочного его использования. От такой защиты нужно защищаться. Правда, нельзя отрицать обратное: заказчики иногда излишне осторожничают, заставляя нас проверять и перепроверять. В качестве примера приведу историю с тканевополимерным шлемом, модификации которого сегодня с успехом используются в том числе в комплекте «Ратник». В 1978 году НИИ стали предложил вместо стального шлема сделать шлем из композита на основе арамидной ткани (на тот момент она только-только появилась в СССР) и обычной полиэтиленовой пленки. Шлем при этом становился в 1,8 раза легче серийного стального СШ-68 и имел в полтора раза выше уровень противоосколочной стойкости. Потребовалось 22 года, чтобы этот шлем (6Б7) был принят на вооружение – он начал поступать в войска только в 2000-х. Напомню, что американцы аналогичную разработку приняли на вооружение уже в 1980 году. Означает ли это, что мы отстаем в оснащении своих вооруженных сил новыми средствами защиты? Конечно, нет. Как говорят о России, мы долго запрягаем, но быстро едем. Вот и в части индивидуальной защиты так же. И бронежилет из полимерных материа­ лов, и шлем мы приняли на во­оружение значительно позже тех же американцев, но сегодня российская экипировка бойца считается одной из лучших в мире.

Решения для защиты воинов, найденные человеком за всю историю Шкура животного

По легенде, Геракл был облачен в шкуру Немейского льва, защищающую от любых ударов.

Бумага

Древние китайские воины были облачены в доспехи из плиссированной бумаги – они отражали попадание стрел под прямым углом.

Ткань

Древние египтяне, греки и даже американские индейцы использовали доспехи из многослойной ткани. Стеганые кафтаны использовали и воины Древней Руси.

Кожа

Кожаная «куртка» из дубленых шкур, сшитых в два-три слоя, защищала от стрел, рубящих и колющих ударов. Некоторые кожаные доспехи весили, как металлические латы.

Чешуя

Бронзовые (а впоследствии стальные) пластины внахлест делали в подражание животным. Они хорошо защищали от стрел и колющих ударов. В Сибири были такие доспехи также из костяных и деревянных пластин.

Кольчуга

Доспех из железной проволоки, скрученной в кольца, был легок и не сковывал движения. Но он мог быть пробит копьем и не защищал от ударов булав, а потому кольчуги обычно носили вместе с железными латами.

Латы

Доспехи из крупных металлических пластин, отлитых по форме тела воина, носили средневековые рыцари. Хотя пластинчатые кирасы использовали еще древние греки и римляне. Их кирасы точно воспроизводили форму тела – не только для красоты, но и для лучших защитных свойств, так как рельеф играет роль ребер жесткости.

Сталь

Открытие бессемеровского процесса производства стали в XIX веке ознаменовало не только начало второй промышленной революции, но и старт настоящей гонки вооружений. Появился дешевый и прочный материал для создания оружия и брони.

Нейлон

Первые бронежилеты начали использовать американцы в 1950-х годах во время корейской войны – тогда они состояли из многослойного нейлона и защищали от осколочных ранений. Затем защиту усилили, добавив пластины из броневой стали, выдерживающие пулевые попадания.

Кевлар

Дальнейшее развитие материаловедения подарило миру такие легкие и стойкие к повреждениям продукты, как кевлар, высокомолекулярный полиэтилен и керамические пластины, из которых делают современные бронежилеты.

39

Практика

Технологии

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

М

Гости из будущего

Екатерина Козлова

Стартовал VI Международный инженерный чемпионат CASE-IN – уникальный практико-ориентированный турнир для студентов и молодых специалистов. В этом году в программу соревнований впервые включена нефтехимия. Открытие нового для CASE-IN направления состоялось в марте в Томске.

40

олодой человек широко разводит руки и несколько раз оборачивается вокруг себя: «Супер! Ухожу надолго!» На нем шлем виртуальной реальности, с помощью которого он путешествует по новому нефтехимическому комплексу. А вокруг кипит бурная жизнь: в Томском политехническом университете начинается региональный этап инженерного чемпионата CASE-IN. Атмосфера как в аэропорту: идет регистрация участников, в зале сдержанный гул голосов. Но сразу обращаешь внимание, что много молодежи собралось в одном месте. Много даже для студенческого Томска.

«Будет тяжело»

CASE-IN – крупнейшее практико-ориентированное соревнование в СНГ, в ходе которого участники пробуют решать реальные инженерные кейсы. Никто не ждет, что ответ будет найден мгновенно, на подготовку отводится 10 дней. Итоговую презентацию оценивает экспертная компания. До недавнего времени CASE-IN включал пять направлений: геологоразведку, горное дело, металлургию, нефтегазовое дело и электроэнергетику. В этом году

соревнования пополнились задачами по нефтехимии. Стратегическим партнером выступил СИБУР. Кейс по направлению «Нефтехимия» был связан со строительством комплекса «ЗапСибНефтехим» вблизи Тобольска – того самого, по которому можно было совершить виртуальное путешествие. Студентам предстояло определить узкие места в технологических схемах установок газофракционирования, пиролиза, полимерных производств и решить, как обеспечить бесперебойную работу предприятия и оптимизировать затраты.

– Когда скинули задание, мы сказали себе: «Будет тяжело», – говорит Александр Крутей, капитан команды Инженерной школы природных ресурсов Томского политеха. – Да, в вузе есть лаборатории, ставятся проблемные задачи, но все они в той или иной мере носят абстрактный характер. С case study это не сравнится. Бывает, садишься играть в компьютерную игру с ботами и быстренько всех «выносишь». А бывает, попал на сервер с крутыми ребятами и сражаешься серьезно. Так и здесь. То, что case study – мощный инструмент, отмечают также представители вузов.

Чемпионат CASE-IN охватывает более 30 российских регионов, 45 вузов, около 150 компаний и научно-исследовательских институтов. Кроме того, в соревновании принимают участие студенты из Казахстана, Узбекистана, Киргизии и Беларуси

Работа над кейсом может сравниться со стажировкой в компании: он не хуже VR-шлема переносит человека в заданную реальность, где ему приходится разбираться в существующих процессах, применять на практике теоретические знания, работать в команде, учиться развивать и структурировать свои идеи, правильно продвигать их.

– Но с кейсом можно справиться, только если уже есть хорошая образовательная база, – уверен Сергей Кудряшов, заместитель директора по научной работе Института химии нефти Сибирского отделения РАН, один из членов жюри. – Времени немного, на пустом месте задачу не решить.

Человек-мембрана

Кейс-чемпионат – уникальная площадка, где встречаются два центра решений: вузы и компании. Вуз с позиции будущего специалиста – отправная точка в профессии, компания – вызов.

– В направлении «Неф­ техимия» смогли принять участие не только студенты, получающие образование по одноименной специальности, – говорит доцент кафедры высокомолекулярных соединений и нефтехимии Томского государственного университета Елена Берези-

41

Практика на. – Были ребята с кафедр физической химии, органики. Мы постоянно проводим такую мысль, что, окончив химфак, они смогут найти себя в совершенно разных направлениях. Таково уж университетское образование, универсальное. Наши выпускники знают, как добрать знаний. Соревнования в таком формате – это еще и тренажер для развития soft skills, гибких навыков, которые не зависят от специфики работы, но помогают максимально раскрыть потенциал. Умение действовать в команде и нести ответственность за привнесенные решения – такие качества ценятся работодателями.

– В нашей команде закрепленных ролей не было. Только капитан оставался капитаном. А один из участников – Илья Эфтор – был своеобразной мембраной. Он искал и отсеивал слабые места в обсуждаемых идеях, – рассказывает Дарья Афанасьева, студентка Инженерной школы природных ресурсов Томского политеха. – Идеи предлагали все. Принимались те, где была лучше аргумен­тация.

42

Технологии

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

В этом году соревнования CASE-IN пополнились задачами по неф­техимии Инженерный пазл

Не сговариваясь, обе победившие в отборочном этапе команды – как из Томского государственного университета, так и из Томского политехнического университета – предложили ввести дополнительную установку по избавлению входного сырья от серы. Чистить они собрались такой продукт переработки попутного нефтяного газа, как широкая фракция легких углеводородов – ШФЛУ. На газоперерабатывающих заводах ее избавляют от сероводорода и других примесей, но, по мнению будущих инженеров, дополнительное устранение серы непосредственно перед газоразделением позволит сберечь оборудование от коррозии и продлить его межремонтный пробег. Проявив экологическое мышление, одна из команд предложила применять получен-

ную серу и ее композиции в качестве добавок к полимерам. Выносились на суд экспертов и идеи по внедрению катализаторов с повышенной активностью. Катализа­ торы – незаменимые помощники при полимеризации, они ускоряют реакцию. Предложение использовать катализаторы с повышенной активностью, когда на 1 г вещества образуется 200–300 кг полимеров, из уст конкурсантов звучало азартно. Удачным эксперты признали решение по усовершенствованию ножей в экструдере – устройстве, которое можно сравнить с мясорубкой, когда нужно быстро и наглядно объяснить принцип наработки полимерных гранул. Через множество отверстий выходит расплавленная масса, а ножи формируют из нее гранулят. Будущие инженеры предложили конструкцию ножей, которые будут лучше прижиматься к фильере (высокопрочной форме, через которую продавливают пластические вещества), что позволит формировать более однородные по размеру и форме гранулы.

– Важный навык, кото­ рый можно отработать, решая инженерные кейсы, – это способность собирать воедино разрозненные сведения и формировать на их основе инженерное решение. Ребята действительно были очень вовлечены. Звучали хорошие идеи: одни уже применяются в компа-

Команда Томского политехнического института – победитель направления «Нефтехимия»

нии, другие обсуждались на техсоветах. Участники не могли об этом знать, не вся информация имеется в открытом доступе, так что они сами смогли прийти к этим решениям, – пояснил главный эксперт направления «Технологическая эффективность» СИБУРа Артур Ковин.

– Все, что предложили команды, было правильно. Ребята напрасно от нас, экспертов, ожидали однозначной оценки. Да, можно скорректировать ход мысли, но у нас не было конверта с верными ответами, – поясняет Наталья Шелехова, замдиректора по производству Томского завода катализаторов. – Это очень хороший опыт. Если бы в мое время был такой кейс-чемпионат, я была бы счастлива.

«Цифровой» завод

Значительная часть предложенных решений касалась цифровизации.

– Предлагалось внедрить APC – систему улучшенного управления технологическим процессом. Такие решения дают экономический эффект, плюс обеспечивается стабильное

ведение режима, – говорит Артур Ковин. Как образно выразились будущие инженеры, APC – это как поставить производственный процесс на автопилот, предварительно выведя его на нужный режим. Далее машина сама управляет процессом, регулирует параметры. Звучали идеи из сферы продвинутой аналитики применительно к техобслуживанию оборудования, когда работа с big data помогает спрогнозировать точное время выхода агрегата из строя. «В идеале если в компрессоре пойдет вибрация, то, применив модель и обработанные с ее помощью сведения, я смогу сказать, что через 24 часа накроется тот или иной подшипник», – упрощенно описывает суть «цифровой» идеи один из участников. Еще одно решение, предложенное студентами, – использовать беспилотные аппараты для обследования состояния изоляции на трубопроводах нефтехимического комплекса.

– Меня, как выпускника политеха, помимо таких наглядных цифровых решений, порадовало то,

Студенты проанализировали, насколько достижения Индустрии 4.0 применимы в нефтехимической отрасли

что ребята предложили применить математическую модель для определения узких мест в технологических схемах, – поделилась Наталья Шелехова. – Да, были идеи построить дополнительные установки, заменить какие-то узлы, но поискать резерв уже существующего оборудования с помощью оптимизационной модели догадались не все. После подведения итогов интересуюсь у команды-победителя, что привлекает в нефтехимии, только прошу не говорить стандартное: «Химия нравилась еще в школе».

– Это вечная отрасль, к тому же гибкая по сырью. Сейчас на первый план в качестве исходного сырья выходит попутный нефтяной газ. Потенциально сырьем могут быть и уголь, и биомасса. Почему нет? А продукция нефтехимии всегда будет пользоваться спросом, – говорит Илья Эфтор. – Часто не осознаешь: все, что мы видим вокруг, создано благодаря нефтехимии: одежда, обувь, мебель, электроника, автомобили. Если от всего этого отказаться, то мир как-то серее становится.

43

Практика

Пластмассовая жизнь

И в воде не тонет

Варвара Фуфаева

Петрозаводский инженер Алексей Соловьев создал вездеходамфибию из обычной малолитражки. Улучшить проходимость машины ему помогли пенополистирол и полиэтиленовые водопроводные трубы. Изобретатель говорит, что его творение может быть полезно туристам, путешествующим по Карелии.

44

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

М

ашину высокой проходимости петрозаводский умелец назвал PTZavr. Параметры вездехода совсем небольшие: его длина немногим больше трех метров, ширина – меньше полутора метров. Зато PTZavr можно загнать в грузовой фургон для перевозки, да и в лесу ему проще маневрировать. «Мы очень активные туристы и до конструирования PTZavr’а катались на джипах. Однако в лесах и на болотах машины нередко ломались. Так родилась идея строительства вездехода-амфибии», – рассказывает Алексей Соловьев. Прототипом стал популярный канадский вездеход Argo – его с 1960-х годов производит компания Ontario Drive & Gear. Под капотом PTZavr’а 52-сильный мотор от Daewoo Matiz объемом 0,8 л. Масса машины составляет всего 1,1 т. В кабине могут разместиться три

взрослых человека. На ровной дороге вездеход может разогнаться только до 35 км/ч. Но зато он без проблем передвигается по сложному рельефу, преодолевая даже болота. Для этого PTZavr оборудован шестью колесами от квадроцикла и самодельными гусеницами из пустотелых водопроводных труб весом 32 кг. На твердой дороге такое «обмундирование» не нужно, поэтому трубы крепятся на крыше. Но в случае необходимости «переобуть» вездеход можно всего за 15 минут. Трубы сделаны из пластика. «Этот материал легче металла, но при этом он стоек к повреждениям. Сначала трубы были полипропиленовые, затем мы перешли на полиэтилен низкого давления, так как он лучше выдерживает низкие температуры», – поясняет Алексей Соловьев. В воде PTZavr может развивать скорость до 7 км/ч за счет подъемной

колонки с винтом. Расправляемые понтоны из пенополистирола в виде крыльев делают кузов шире, а значит, устойчивее на воде. Благодаря надувным понтонам на бортах пневмобаллоны можно не использовать в случае, если в кабине находятся всего два человека. В обычное время сложенные «крылья», обитые снизу алюминием, а сверху микропористым пластиком, защищают кабину вездехода от механических повреждений при движении через густые леса.

PTZavr бороздит карельскую местность уже несколько лет, и за это время он прошел только один серьезный ремонт. Причем из 96 гусеничных треков подлежали замене лишь 14. Необходимые детали можно изготовить менее чем за один день. Алексей Соловьев нарезает гусеничные треки из водопроводных труб, а затем придает им нужную форму под нагревом. Вся конструкция нанизывается на веревку и закрепляется несколькими гайками у основания. Теперь изобретатель строит новую модель вездехода – он хочет дополнительно снизить вес машины. Для этого металлические детали верхней части кузова заменят пластиковые щитки на железном основании, а вместо боковых стекол будет использован монолитный поликарбонат. «В плане «начинки» первый вездеход безопасен и проверен со всех сторон часами катаний по карельским болотам. Но в новой модели мы хотим усовершенствовать дизайн», – добавляет Алексей Соловьев.

45

практика

К а л еКйадлоесйкдоопс к о п

НЕФТЕХИМИЯ НЕФТЕХИМИЯ РФРФ №2№2 (45)(45) маймай 20182018

карта международных новостей

Россия

Великобритания

Ученые Саратовского государственного технического университета создали инновационный фильтр для очищения и обеззараживания воды. Его главное достоинство – низкая цена: фильтр будет стоить в 10 раз дешевле зарубежных аналогов. По словам разработчиков, используемая технология позволяет очистить воду даже от самых сложных загрязнений: нефти, тяжелых металлов, нитратов и нитритов, красок и красителей. Внутри фильтра, пластиковой коробочки размером 30 на 5 см, материалы природного происхождения (глина и смола), но обработаны они специальным полимерным составом. Продукт прост в применении, он ориентирован не только на сотрудников экстренных служб, но и на обычных дачников и туристов.

Компания Gumdrop, основанная дизайнером Анной Буллус, разработала цикл переработки жвачки. В итоге получается материал Gum-tec, который может использоваться для производства целого ряда изделий – от футляров для смартфонов до резиновых сапог. Для сбора жвачки на улицах размещены розовые контейнеры в форме пузыря, рядом с которыми размещены таблички с описанием целей акции. На заводе по переработке мусора от жвачки отделяется все лишнее (например, бумага), затем она измельчается и соединяется с пластиком. Пропорция варьируется, но доля жвачки в смеси не опускается ниже 20%.

Toyota начала продажи автобуса Sora, работающего на водородных топливных элементах. Планируется, что такой транспорт будет использоваться в Токио для перевозки пассажиров во время Олимпийских и Паралимпийских игр 2020 года. Батарея топливных элементов включает в себя электролит из твердого полимера.

Sora – акроним от слов Sky, Ocean, River, Air («небо», «океан», «река», «воздух»), которые связаны с круговоротом воды в природе. Ведь побочным продуктом такого типа водородного двигателя является вода.

Италия Вдохновившись ретромоделями, креативный директор Gucci Алессандро Микеле придумал пляжную сумку из не вполне привычного для высокой моды материала – резины. Хотя критики сравнили ее с корзиной для белья и ведерком для льда, сумка пользуется невиданным спросом у модниц – магазины вынуждены делать дополнительные заказы. Выпускается это чудо в четырех цветах. Кроме знаменитого логотипа, сумку украшают надписи Guccification и Sine Amore Nihil, что означает «Без любви – ничего».

46

Китай Производитель искусственных суставов Okani Medical Technology разработал полностью полимерный коленный имплант. В качестве материала разработчики выбрали полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) бельгийской фирмы Solvay. Новое решение от Okani предполагает более низкую стоимость по сравнению с традиционными системами, основа которых – металл. Кроме того, по данным разработчиков, импланты из ПЭЭК изнашиваются на 50% меньше, нежели аналоги. Коммерческий выпуск планируется начать в 2020 году.

Австралия Скульптуры Патриции Пиччинини будоражат воображение. Посещение «Любопытного влечения», ее новой выставки в Музее современного искусства в Брисбейне, вряд ли может оставить кого-то равнодушным. Сделанные из силикона, фибергласса и человеческих волос скульптуры предельно реалистичны. Пиччинини работает в разных техниках, включая фотографию, видео и рисунок, но наибольшую известность ей принесли ее гиперреалистичные скульптуры. Специально для этой выставки было изготовлено 70 инсталляций.

Источник: qagoma.qld.gov.au

Источник: gumdropltd.com

Источник: solvay.com

США Основатель компании Phantom Frames Форрест Смит воплотил в жизнь идею своего сына, разработав детский велосипед с освещаемой рамой. Для его создания был использован сверхпрочный поликарбонат Makrolon. Подсветка сделана с помощью размещенных в полостях труб рамы светодиодов. Она почти незаметна днем, но зато поражает буйством красок вечером и ночью. Для работы подсветки нужно лишь несколько батареек ААА. Новый велосипед не только красив, но и безопасен – благодаря светящейся раме его лучше видно в темное время дня на дороге.

Япония

47

Тайм-аут

Вещи

Матрасы времени

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Ольга Дмитриева

Верные спутники нашего сна – подушки и матрасы – превратились в высокотехнологичные изделия, в производстве которых используются последние достижения науки. На смену тюфяку, набитому травой, пришли вещи из полимеров, которые могут запоминать форму и лечить от болезней.

Ч

еловек всегда стремился создать себе комфортные условия для сна. Древние люди, устраиваясь на ночлег возле огня, сооружали подстилку из веток, сухих листьев или травы. Того, кому первому пришла в голову идея покрыть их сверху звериными шкурами, можно считать изобретателем матраса. Имя его, увы, науке неизвестно. Зато можно с определенными допущениями назвать возраст самого древнего матраса. В пещере на юге Африки археологами было обнаружено со­ оружение, напоминающее спальное ложе, которому 77 тыс. лет. Оно состоит из 15 слоев окаменевших остатков растений и глины. Любопытно, что поверхность прадедушки матраса покрыта листьями лавра, аромат которых отпугивал насекомых. Так что самые передовые решения использовались в «индустрии сна» прямо со времени ее зарождения.

Перья и пружины

В более или менее привычном для нас виде матрас появился в Древнем Риме в начале I века н. э. Вариант для бедняков представлял собой холщовый мешок, набитый соломой, конским волосом или шерстью. Богачи, естественно, предпочитали более мягкие и дорогие материи, а в качестве наполнителя тогда использовались перья птиц. Эта технология практически не менялась вплоть

48

Матрасы с шерстью и соломой многие века не имели альтернативы для бедных слоев населения

до XIX века. Важной вехой в эволюции матраса стал 1853 год, когда стали использоваться стальные пружины. Правда, сначала они «обосновались» в сиденьях стульев, кресел и диванов. Применение пружин в матрасах было запатентовано немецким инженером Генрихом Вестфалем в 1871 году, а широкое применение они получили лишь в 1930-х. История подушки немного другая. Ее изначальное предназначение вовсе не комфорт во время сна, а сохранение прически. Такие подставки, найденные в гробницах Древнего Египта, и подушками-то назвать сложно.

Мягкие подушки впервые появились у древних греков, которые в стремлении ко всему прекрасному превратили их в настоящие произведения искусства. Оценили подушки, в особенности пуховые, затем и римляне. Однако наибольшей популярностью такие вещи пользовались в арабских странах, где их богато расшивали, украшали кистями и бахромой. Долгое время подушки были атрибутом жизни исключительно обеспеченных людей, и только после промышленной революции конца XVII – начала XIX века они стали доступны буквально всем.

49

Тайм-аут

Вещи

НЕФТЕХИМИЯ РФ №2 (45) май 2018

Национальные особенности сна

Рекорды «индустрии сна» Вспененный материал с памятью формы придумали для космической отрасли. Однако теперь его используют для производства подушек и матрасов

Все лучшее – сну

В XX веке создатели постельных принадлежностей стали охотно использовать передовые научные достижения и разработки. Так, открытая в 1839 году технология вулканизации резины из сока каучукового дерева гевеи до сих пор применяется в производстве латексных материалов для подушек и матрасов. Вспененный полиуретан уже в середине 1950-х годов был на службе у американских промышленников. А благодаря искусственному латексу, полученному в 1970-х годах, упругие «тюфяки» стали более доступными по цене. Дальше – больше. «Земных» разработок «индустрии сна» стало мало, и в 1992 году был изготовлен первый матрас из пены, запоминающей форму. Этот материал, по сути, являющийся модифицированным пенополиуретаном, пришел из космической отрасли. В NASA его использовали для изготовления кресел, чтобы снизить нагрузку на астронавтов во время запуска космического корабля. Под воздействием тепла и давления тела человека такая пена принимает фор-

50

му и будто бы обволакивает. А поскольку при этом она не оказывает обратного давления, то создает своеобразный эффект невесомости. Важно и то, что, как только воздействие на него прекращается, материал почти сразу же возвращается в исходную форму.

Незаметное лечение

Если раньше в спальных принадлежностях ценилось прежде всего удобство, то сегодня на первый план выходят лечебные и профилактические свойства. Особое значение придается способности подушек и матрасов оказывать воздействие на опорно-двигательную систему человека. «Наш позвоночник имеет изгибы, которые меняются с возрастом или при заболеваниях: сколиозе, остеохондрозе и др. Интенсивность этих изменений зависит от деформации межпозвоночных дисков, состояние которых нормализуется в период ночного сна и при исчезновении ортостатической, то есть связанной с вертикальным положением тела, нагрузки», – поясняет травматолог-ортопед высшей категории Александр Маскин.

1

Думаете, что водяной матрас – современное изобретение? Вовсе нет. Первые такие вещи появились в Древней Персии. Они представляли собой мешки из козьих шкур, наполненные водой. Во второй раз такие матрасы были изобретены в 1873 году британским хирургом, одним из основоположников патологоанатомии Джеймсом Педжетом. Он применил водяную кровать для профилактики пролежней в одном из лондонских госпиталей. В 1895 году такие кровати продавались в магазинах, но не завоевали тогда популярности.

2

Самый большой в мире матрас, попавший в Книгу рекордов Гиннесса, был сделан в Марокко в 2013 году. Весил гигант больше 11 т, его длина составила 20 м, ширина – 16 м. На нем смогли разместиться больше 200 человек.

3

Однажды римский император Октавиан Август приказал приобрести подушку патриция, чье имущество распродавали за долги. В ответ на недоумение на лицах свиты он сказал: «Эта подушка поистине бесценна, ибо дарует спокойный сон погрязшему в долгах».

4

В ткани чехла матраса Magniflex Gold содержится золото 916-й пробы. Этот драгоценный металл, по словам представителей марки, используется не только ради красоты и «добавленной стоимости», но и в качестве антибактериального материала.

5

Ежегодно в Лейстерском университете в Англии самым скучным лекторам присуждается золотая, серебряная и бронзовая награда в форме… подушки.

Другими словами, восстановление формы межпозвоночных дисков, обеспечивающих важнейшую амортизационную функцию, возможно только в горизонтальном положении. И что, если не матрас и подушка лучшие в этом деле помощники? Однако для лечения и профилактики, замечает специалист, подходят не все изделия, а только ортопедические – специально разработанные для физиологической коррекции позвоночника. Это, как правило, сложные многослойные конструкции. Например, ортопедический матрас – это «пирог» из основания (пружинного блока), наполнителя (из латекса и войлока), мягкого слоя (из пенополиуретана и синтетических нетканых материалов периотека или холлофайбера) и наматрасника (из натуральных или смесовых тканей). В лечебных целях используется не только конструкция подушек и матрасов, но и наполнители. Например, «начинка» из высушенных

лекарственных трав, обладающих успокаивающим и расслабляющим действием (валерианы, хмеля, лаванды), помогает бороться с бессонницей. Для аллергиков также есть масса вариантов. «Большинство материалов, применяемых в настоящее время для изготовления матрасов и подушек, гипоаллергенны. В основном это искусственные материалы, такие как холлофайбер, пенополиуретан, латекс», – говорит врач-аллерголог Игорь Орлов. Есть и такие «ночные спутники», которые во время сна делают массаж. Такими способностями, в частности, обладают изделия на основе геля. Этот инновационный материал имеет также охлаждающий эффект, который способствует снижению потоотделения.

К звездам на подушке

Дизайнеры и конструкторы продолжают экспериментировать с формой и содержанием спальных принадлежностей. Есть такие футуристические образцы, при взгляде на которые понимаешь, что будущее уже наступило. При этом почти все они имеют одну общую черту – максимальное погружение в личное пространство.

В разных уголках планеты люди и спят по-разному. Самая известная, наверное, традиция, имеющая отношение ко сну, – это послеобеденная сиеста, распространенная в средиземноморских странах. Правда, ученые говорят: чтобы такой сон был полезным для здоровья, длиться он должен не более 30 минут. Жителям Германии не мешает свет уличных фонарей, ведь, как показали исследования, около 1/3 населения страны не задергивает на ночь шторы. Англичане, перед тем как отправиться в кровать, выпивают горячий чай или молоко. Есть у них и пикантная привычка, не вяжущаяся с особенностями климата Туманного Альбиона, – спать голышом. Канадцы, наоборот, предпочитают предаваться ночному отдыху в одежде, при этом из всего гардероба особенно любят… носки. У жителей Страны восходящего солнца со сном напряженные отношения. По данным исследований, они спят меньше других народностей. Так, в Токио средняя продолжительность сна составляет всего 5 часов 46 минут. Зато в Японии не считается зазорным вздремнуть на рабочем месте. Россияне также испытывают дефицит сна, но часто «добирают» драгоценные минуты по дороге на работу в общественном транспорте. Такого, как утверждают исследователи, не встретишь в Европе, где все с утра стремятся выглядеть свежими и полными сил, независимо от того, выспались они или нет. Американцы больше других народов отличились привычкой смотреть перед сном телевизор и тем, что охотно берут на ночь в постель своих домашних питомцев. Самого, наверное, полезного для здоровья ритуала придерживаются жители Мексики: перед тем как отойти ко сну, они обязательно принимают горячий душ или ванну.

51

Тайм-аут

Вещи

Как правильно выбрать подушку и матрас

1 Многофункциональное спальное место Hi-Can Bed

Так, капсула для сна, спроектированная мексиканцем Альберто Фрайасом, больше похожа на уютный кокон с водяным матрасом. Обволакивающая форма капсулы, внутренняя подсветка, встроенные динамики для прослушивания музыки – все предназначено для того, чтобы отключиться от внешнего мира. На создание кровати Feel Seating System дизайнеров израильской компании Animi Causa вдохновили молекулы. Именно их символизируют мягкие шары, из которых состоит эта необычная конструкция. Внутри они наполнены синтетическим вспененным материалом, сверху покрыты эластичной тканью, что позволяет создавать формы, на которые только хватит фантазии. Дальше всех шагнули разработчики многофункционального спального места Hi-Can Bed. Назвать его

кроватью язык не поворачивается, больше это похоже на каюту космического корабля из фантастического фильма. В ней можно не только спать – в ней можно жить. Для этого в «каюте» есть все необходимое, и даже больше: акустическая система, жалюзи, лампы для чтения, встроенный домашний кинотеатр, комплексная система управления «умным» домом. И все-таки больше других удивил своим изобретением голландский инженер Янияп Райсенар. Он создал, наверное, самый высокотехнологичный на сегодняшний день матрас. Тот ни много ни мало парит в воздухе на высоте 40 см от пола. Без тросов, без опор, все благодаря сложной системе магнитов. Кажется, недалек тот день, когда с помощью подушек и матрасов мы сможем путешествовать не только по сновидениям, но и между мирами.

Правильное распределение веса человека во время сна зависит от жесткости матраса. Чем больше вес спящего, тем выше должна быть жесткость. Людям с массой тела до 55 кг подходит мягкий вариант, 55–90 кг – средней жесткости, более 90 кг – жесткий. Также жесткие матрасы рекомендуются детям и подросткам для формирования правильной осанки.

2

На хорошей подушке голова лежит на одном уровне с телом. В таком положении сохраняются естественные изгибы позвоночника, верхняя часть туловища расслабляется.

3

Если вам нужен матрас с ортопедическим эффектом, выбирайте варианты с независимым блоком пружин либо беспружинный. При наличии проблем со здоровьем, особенно с опорно-двигательным аппаратом, обязательно проконсультируйтесь с врачом.

4

Тем, кто спит на спине или животе, подойдут квадратные и прямоугольные подушки, а любителям спать на боку – эргономичной формы.

5

Наиболее гигиеничны спальные принадлежности с наполнителями из искусственных материалов. Они обладают бактерицидными свойствами, гипоаллергенны и гигроскопичны.

6

Самое главное правило – вам должно быть удобно! Протестируйте несколько вариантов подушек и матрасов: вам должно быть комфортно не только лежать на них в той позе, в которой вы привыкли спать, но и поворачиваться.

«Молекулярная» кровать, придуманная дизайнерами израильской компании Animi Causa

52

Источник: animicausa.com

просто о сложном

Во всех форматах

Еще больше информации на сайте:

www.neftehimia-journal.ru

Читайте журнал на смартфонах и планшетах Доступно в App Store и Google Play