Датчики отработанного топлива и воды: как наука решает экологические проблемы
Сегодня экологические проблемы признаны одними из основных вызовов, угрожающих судьбе цивилизации. Различные международные организации и общественные деятели призывали ученых и активистов взяться за борьбу с экологическими угрозами.
Sputnik побеседовал с исследователями из российских университетов – участниками проекта 5-100, чтобы обсудить последние научные достижения в этой области.
Внимание общественности к экологическим проблемам
В последнее время в общественных дискуссиях на первый план вышла необходимость решения экологических проблем. При поддержке более 70 стран Генеральная Ассамблея ООН провозгласил 2021-2030 годы «Десятилетие восстановления экосистем».
В октябре принц Уильям и известный естествоиспытатель Дэвид Аттенборо объявили о присуждении премии Earthshot Prize. они говорят станет «Нобелевская премия в области защиты окружающей среды».
Начиная с 2021 года, приз Earthshot Prize будет ежегодно присуждаться пяти лицам или организациям в категориях «защита и восстановление природы», «очистка воздуха», «возрождение океанов», «построение мира без отходов» и «восстановление». климат.’ Каждый лауреат премии получит 1 миллион фунтов стерлингов (1,3 миллиона долларов), что больше, чем у нобелевских лауреатов.
Действительно, сегодня усилия ученых всего мира направлены на поиск решений экологических проблем. Исследования ведутся по широкому кругу направлений, включая эффективное использование промышленных и бытовых отходов, создание новых систем мониторинга состояния экосистем, разработку способов поддержания экологического баланса, а также создание методов для предотвращать опасные техногенные катастрофы.
Снижение нагрузки на экосистемы
Экосистемы, которые ООН призывает людей и нации защищать и восстанавливать, включают субарктические и арктические экосистемы. По словам исследователей Сибирского федерального университета (СФУ), они легко повреждаются и требуют много времени на восстановление после антропогенного вмешательства и чрезвычайных ситуаций, таких как крупный разлив дизельного топлива в Норильске в мае 2020 года.
По мнению ученых, для поддержания хрупкого экологического баланса Крайнего Севера необходимо развивать производство товаров, которые снизят нагрузку на почвы и водоемы и не отравят окружающую среду. ЮФУ проводит многолетние исследования биопластиков, в том числе на основе полигидроксиалканоатов (ПГА). Продукция из биопласта (пленки, гранулы, медицинские мембраны) производится на пилотном заводе университета.
В исследовании, опубликованном в Chemosphere Journal, представлены экспериментальные данные о разложении биопластиков на основе PHA микробными бактериями. сообщество субарктических почв.
«Эти результаты способствуют дальнейшему развитию производства таких биопластиков и биопластиков, как самых безопасных для субарктики. Упаковочные контейнеры, бутылки и биопластиковые пакеты со временем могут заменить изделия из традиционных пластиков. Бактерии и грибы-деградиенты помогут полностью переработать использованные предметы, не нанеся ни малейшего вреда природе, животным и людям Крайнего Севера », – сказала Светлана Прудникова, соавтор исследования, профессор кафедры биотехнологии ЮФУ. Альтернативное топливо из отходов
Переработка различных видов отходов теперь является движущей силой инициатив зеленого бизнеса По всему миру.
Особый интерес представляет топливо, полученное из отходов (производимое из опилок, растворителей, сточных вод и других видов отходов). По мнению ученых Томского политехнического университета (ТПУ), такое топливо не только экологичнее и дешевле обычных видов топлива, но и обладает большим энергетическим потенциалом и даже может конкурировать с углем и мазутом. По словам исследователей, суспензии на основе опилок, сточных вод и растворителя, а также смеси угольной пыли и сточных вод могут стать перспективными топливными смесями.
«Жидкое топливо может конкурировать с традиционным пылеугольным топливом по ряду важных показателей. Они обеспечивают более эффективное использование многочисленных горючих отходов различных секторов экономики, заменяют сжигание угля и расширяют ресурсную базу предприятий энергетики », – Ксения Вершинина, доцент Научно-исследовательской школы физики высоких энергий ТПУ, кандидат физико-математических наук. , сказал.
Результаты исследования опубликованы в Журнал Энергетического института.
Результаты исследования будут полезны любой стране, региону или отдельному предприятию, заинтересованному в разработке технологий рекуперации энергии из низкосортных отходов и компонентов.
Диагностика водоемов
В рамках Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) 250 ученых представили доклад «Глобальная экологическая перспектива 6», в котором говорится, что, если меры по защите окружающей среды не будут значительно усилены, к середине века могут произойти миллионы преждевременных смертей, вызванных от загрязняющие вещества в пресноводных системах.
По мнению экологов, сегодня особенно важно научиться отслеживать и ограничивать распространение имидаклоприда; он десятилетиями использовался в качестве инсектицида, и его присутствие в окружающей среде опасно увеличилось.
Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) вместе со своими коллегами из Гентского университета (Бельгия) провели совместное исследование, предлагая использовать электрохимический метод для обнаружения имидаклоприда в воде с использованием емкостного сенсора на основе молекулярных импринтированных полимеров.
«Насколько нам известно, это первый емкостный датчик на основе молекулярных импринтированных полимеров для обнаружения имидаклоприда в воде. Более того, впервые был представлен двухэтапный подход для обнаружения интермодуляционных искажений с этапом регенерации между каждым анализом. Это дало возможность последовательно использовать каждый электрод 32 раза », – сказала Наталья Белоглазова, старший научный сотрудник Научно-образовательного центра нанотехнологий ЮУрГУ.
По словам Белоглазовой, другие методы определения опасного вещества, например хроматография, требуют длительной подготовки проб, большого количества растворителей и дорогостоящего оборудования. В перспективе разработанный датчик может быть интегрирован в автономные платформы диагностики водоемов. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports Journal.
Предотвращение бедствий как мера защиты
В последние годы на первый план вышел вопрос о разработке эффективных мер по предотвращению экологических катастроф, например, на Чернобыльской и Фукусимской АЭС. Россия в настоящее время строит АЭС в Турции, Финляндии, Китае, Беларуси, Индии и Бангладеш. Планируется установка дополнительных систем пассивной защиты, так называемых устройств локализации расплава активной зоны, для обеспечения повышенной безопасности реакторов поколения 3+.
Корпус реактора может расплавиться в случае серьезной аварии с потерей теплоносителя. В этом случае устройство локализации расплава активной зоны станет одной из систем пассивной защиты, обеспечивающей ядерную безопасность и изоляцию фундамента и грунта от кориума, расплава корпуса реактора и его активной зоны.
При аварии остатки радиоактивных токсичных материалов активной зоны попадают в специальную ловушку, где охлаждаются до температур, при которых могут работать спасательные команды. Материаловедами Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») реализуется проект по подбору нового материала для ловушки расплава, который гарантированно обеспечивает требуемые показатели надежности работы реактора, в том числе в экстремальных условиях.
«В лаборатории удалось смоделировать аварийный режим работы ядерного реактора и отследить поведение различных материалов, из которых предлагается сделать ловушку. Мы проанализируем поведение материалов и рассчитаем минимальный уровень прочности корпуса ловушки, обеспечивающий гарантированное и безопасное устранение последствий расплавления активной зоны », – сказал Александр Комиссаров, заведующий лабораторией гибридных наноструктурных материалов НИТУ« МИСиС ».
Материал является частью проекта «5-100», направленного на государственную поддержку ведущих российских университетов с целью повышения их конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров.
Источник
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
