В сентябре 2019 года ученые Центра новых химических технологий ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова» СО РАН зарегистрировали патент на катализатор, способ его приготовления и способ одностадийной переработки возобновляемого растительного сырья для получения экологически чистых компонентов моторных топлив.
Один из авторов изобретения – заведующий лабораторией каталитических превращений углеводородов Центра новых химических технологий Евгений БУЛУЧЕВСКИЙ согласился рассказать о разработке и ее значении. В нюансы химических процессов вникала обозреватель «Коммерческих вестей» Анастасия ИЛЬЧЕНКО.
– Евгений Анатольевич, расскажите о полученном вами патенте. Немного непривычно, что в него включен и сам катализатор, и способ его приготовления, и способ переработки. Чаще всего на все составляющие разработки получают отдельные патенты.
– Все зависит от того, какую задачу преследует патентообладатель. Если он хочет продать максимальное количество лицензий, то будет разбивать патент. Мы так не делаем, потому что патент получен в рамках выполнения работ по государственному заданию, в ходе которых разрабатывали и катализатор, и технологию, и способ использования. В большинстве патентов на каталитические технологии идет такая связка, поскольку сам способ переработки возобновляемого сырья в отрыве от катализатора научной новизной не обладает.
Мы предложили новый катализатор, который позволяет перерабатывать масложировое сырье с получением низкозастывающих компонентов в одну стадию. Классические процессы, которые сегодня существуют, двухстадийные: сперва получают углеводородный концентрат из парафинов, а потом подвергают его дальнейшей переработке с получением компонентов, застывающих при низких температурах. Причем происходит это зачастую с использованием смесей, когда в товарном дизельном топливе часть компонентов получена из нефти, а часть – из возобновляемого сырья.
– Основная цель смешения – удешевление?
– Нет. Вряд ли такое топливо будет сильно дешевле нефтяного, главное – это возобновляемость. Нефть становится все менее доступной, поскольку, во-первых, растет ее потребление, во-вторых, месторождения нефти, которая достаточно легко добывается и перерабатывается, истощаются. Нефть одновременно становится дороже и хуже по качеству. Плюс глобальное потепление. Можно по-разному интерпретировать его причины – связаны они с деятельностью человека или нет, но сам факт отрицать нельзя. Соответственно, парниковых газов нужно выбрасывать как можно меньше. И здесь возобновляемое сырье дает огромное преимущество. Масложировой компонент, который мы получаем прежде всего из растительного сырья (хотя можно и из животного), – возобновляемый. Из растения получили масло, на следующий год опять посеяли, и СО2, который выделился при сжигании топлива, поглотился растением. В итоге концентрация СО2 не нарастает.
– В других отношениях возобновляемое топливо тоже лучше нефтяного?
– Они по составу почти идентичны за исключением того, что возобновляемое не содержит некоторых загрязняющих веществ, в частности, соединений серы. Сейчас с содержанием серы в топливах активно борются, вводят нормы. Биотопливо хорошо в них вписывается.
– Сырье можно выращивать, скажем, в Индии, а сжигать топливо в Сибири. Понятно, что атмосфера у Земли единая, тем не менее… Геолокация имеет значение?
– Только с точки зрения того, что где выгоднее выращивать, чтобы получать возобновляемое топливо. Но земледелие не должно способствовать сокращению у нас лесов. Если будут выращивать в Индии, а тратить в Сибири, СО2 сбалансируется, главное, чтобы в Индии не вырубили под посевы джунгли, а в Сибири – тайгу.
– Ваш способ одностадийный. Что это дает?
– В классической технологии мы имеем два каталитических процесса. На первой стадии, когда удаляем из масла кислород, используем один катализатор, на второй стадии – другой. Каждая из стадий имеет свои выходы. Если в первом процессе мы получим на килограмм масла 800 граммов дизельного топлива, то на второй стадии – только 700. Здесь же стадия одна. Мы используем катализатор, который совмещает в себе все функции, и получаем 800 граммов хорошего топлива, которое можно использовать зимой. Предвосхищая следующий вопрос, скажу: да, до нас делались такие попытки. Но на сегодняшний день наша разработка – одна из наиболее успешных.
– В чем выражается успешность? В результатах проведенных опытов?
– Да, экспериментальные исследования позволяют говорить, что мы имеем достаточно хорошие показатели по сравнению с конкурентами.
– В патенте указано, что ваш катализатор не содержит драгоценных металлов. О чем речь?
– У большинства конкурентов подобные катализаторы основаны на применении в основном платиновых металлов в качестве компонентов. У этих катализаторов две функции: активации водорода, благодаря которой происходит удаление кислорода из молекул масложирового сырья, и изомеризации, когда из линейных парафинов образуется разветвленные. Линейные имеют высокие температуры кристаллизации, соответственно, зимой это топливо использовать нельзя. Разветвленные парафины обладают гораздо более низкой температурой кристаллизации, они в качестве компонентов дизельного топлива (особенно зимнего) наиболее хороши. В качестве гидрирующего компонента большинство исследователей пытаются использовать платиновые металлы. Мы попробовали применить другой – никель-молибден-сульфидный компонент. Для процессов гидроочистки нефтяных фракций они используются достаточно давно. Мы совместили их с нашим оригинальным носителем – модифицированным оксидом алюминия – и получили катализаторы, которые дают неплохие результаты.
– Как возникла идея разработки?
– Тематика появилась в нашей лаборатории в 2008 году. Это был пик цен на нефть, а в такие моменты интенсивно начинают развиваться исследования по поиску альтернативных источников углеводородов. Сначала начали просто разрабатывать катализаторы для деоксигенации с получением углеводородов для дальнейшей переработки. Потом возникла идея попробовать получать низкозастывающее топливо в одну стадию. Работа над катализатором заняла последние четыре года.
– Конкретно над тем, на который получили патент?
– Когда мы ведем фундаментальные исследования в рамках госзадания, у нас нет цели создать какой-то конкретный катализатор и оптимизировать его свойства, чтобы кому-то продать. Мы занимаемся собственно исследованиями, изучаем превращения компонентов растительных масел, свойства различных каталитических систем и т. д. Патент принадлежит Российской Федерации в лице ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова» СО РАН. Это наше головное юридическое лицо в Новосибирске.
– Получается, работали над изобретением еще в рамках ИППУ СО РАН, а патент принадлежит ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова» СО РАН. Не обидно?
– О какой обиде может идти речь? Это вливание ничем плохим нам не грозит. Одно дело – быть маленьким провинциальным институтом и совсем другое – частью федерального исследовательского центра: сегодня мы официально являемся в России ведущей организацией в области катализа. Выше компетенций нет ни у кого. Быть ее частью для нас – большая честь. Плюсов мы получили гораздо больше: возможности в получении конкурсных проектов, доступ к базам, современному оборудованию в Новосибирске.
– Коммерческая составляющая в данном случае просматривается?
– Изначально нет. Но если получается что-то пригодное, чтобы запатентовать и, возможно, в дальнейшем реализовать, естественно, мы это делаем. Вопрос с биодизелем в России пока не очень понятен. Заинтересованности предприятий не наблюдается. Тем не менее совсем сбрасывать со счетов тему не стоит, потому что есть компании, ориентированные на экспорт, а биодизельное топливо обладает достаточно большим экспортным потенциалом. Мы не говорим, что к нам стоит очередь, но надеемся, что какая-то реализация у изобретения будет.
– Евгений Анатольевич, расскажите о коллективе, который работал над темой.
– Это достаточно молодой коллектив лаборатории каталитических превращений углеводородов: два научных сотрудника до 35 лет и два младших научных сотрудника. Понятно, что занимались в той или иной степени все, главную работу выполняли трое.
– Вы по-прежнему являетесь руководителем этой лаборатории или совсем перешли работать в Омский государственный университет, где с 1 февраля занимаете пост декана химического факультета?
– Да, я остался заведующим лабораторией каталитических превращений углеводородов, хотя основное место работы волею судьбы сменил. Сотрудничество нашей лаборатории с ОмГУ продолжается на протяжении многих десятилетий. Кафедра химической технологии, которая существует на химфаке с 2003 года, в значительной степени организована институтом, наши сотрудники всегда там преподавали. В 2011 году член-корреспондент РАН Владимир Александрович ЛИХОЛОБОВ доверил мне исполнять обязанности заместителя заведующего этой кафедрой. Так я оказался на факультете, потом стал заведующим кафедрой, а теперь дорос до декана. Наш институт процентов на 60 состоит из выпускников ОмГУ (и я в их числе), студенты университета выполняют здесь дипломные работы, приходят в аспирантуру.
– Стоит ожидать каких-то нововведений на химфаке в связи с вашим деканством?
– Не думаю (смеется). Я продолжатель курса прежней администрации. Сменил на посту Ирину Васильевну ВЛАСОВУ, которое ушла на заведывание кафедрой, просто потому что устала быть деканом. С интеграцией науки и высшей школы на химфаке всегда было хорошо.
– Расскажите о ваших планах.
– У нас есть идеи по совершенствованию данного катализатора, а также по работе над системами, которые несколько отличаются по своему устройству, но преследуют ту же цель. Возможно, в ближайшие годы мы улучшим результаты, которые имеем сегодня. Плюс у нас есть другие тематики, в частности, в области мономеров. Здесь мы тоже имеем патент.
– Как проводите свободное время?
– Свободного времени не так много. У нас в институте есть вокально-инструментальный ансамбль, играю в нем на бас-гитаре. Я родом из села Серебряного Горьковского района, когда езжу к родителям, выбираюсь на рыбалку и охоту. Места там красивые. Также благодаря родителям немножко увлекаюсь пчеловодством. Люблю путешествовать на автомобиле по России.