Бактерии, БПЛА и кипяток: как ученые вузов спасают Анапу от мазута

Фото: Дарья Дикалова, РБК Краснодар

Ученые Кубанского государственного университета (КубГУ) начали поиск бактерий, способных эффективно утилизировать мазут марки М-100, перевозимый затонувшими судами. В работе использовался опыт успешного применения микроорганизмов для утилизации нефти и нефтепродуктов, в частности в порту Новороссийска.

Несмотря на предварительные положительные результаты, текущая эффективность утилизации мазута М-100 (20-30%) пока не удовлетворяет вуз. Принципиально подходы к очистке от нефти и от мазута с использованием микроорганизмов схожи, однако высокий молекулярный вес углеводородов и вязкость мазута М-100 замедляют процесс. По словам ученых Кубанского государственного технологического университета (КубГТУ), наиболее перспективным представляется использование не одной микробной культуры, а нескольких, действующих совместно для достижения максимальной эффективности.

В дальнейшем планируется проведение тщательной оценки безопасности выделенных микроорганизмов для человека, животных и окружающей среды. Также исследователи намерены отработать режим выращивания микроорганизмов и создать технологию их использования. Учитывая многолетний опыт использования микроорганизмов в процессах утилизации нефтепродуктов и пестицидов, ученые ожидают, что процесс государственной экспертизы при ее необходимости не займет много времени.

Сотрудники Мурманского морского биологического института Российской академии наук (ММБИ) предложили использовать фукусовые водоросли для утилизации нефтепродуктов. Отмечается, что углеводородокисляющие бактерии, обитающие на поверхности этих водорослей, способствуют переработке остатков мазута.

Активность таких бактерий повышается примерно на 20% благодаря выделяемому водорослями кислороду, который необходим для их жизнедеятельности. В свою очередь, бактерии трансформируют нефтепродукты, что облегчает их поглощение.

Аналогичная технология успешно применялась в Белом и Баренцевом морях, в частности на участке, примыкающем к судоремонтному заводу «Нерпа» в Мурманской области. Там, по данным ученых, в результате наблюдалось значительное улучшение качества воды, в том числе снижение концентрации тяжелых металлов.

Специалисты ММБИ отмечали, что для внедрения технологии создания плантаций водорослей в Черном море не требуется сложной подготовки местных специалистов. При наличии необходимых разрешений, транспортировке плантаций из Заполярья и заказе материалов реализацию проекта можно начать уже в апреле 2025 года.

На федеральной территории Сириус началось тестирование технологии бактериальной очистки нефтепродуктов с целью минимизации последствий экологической катастрофы. Эта технология направлена на ускорение процессов ликвидации загрязнений и восстановления экологического равновесия.

Первые образцы грунта и воды, отобранные в Анапе, доставлены в лабораторный комплекс университета «Сириус» для изучения и отработки технологии бактериальной очистки нефтепродуктов.

Суть данного метода заключается в использовании микроорганизмов для устранения загрязнений. Разработка нацелена на очистку загрязненного грунта и воды.

Учеными КубГТУ разработаны несколько технологий, которые могли бы быть внедрены в процесс ликвидации ЧС в Черном море. По словам исполняющего обязанности ректора Игоря Лагерева, наиболее перспективными на данный момент выглядят технология реагентного капсулирования и ультразвуковая очистка песка. Сейчас часть разработок вуза уже проходит апробацию в зоне ликвидации ЧС, часть продолжают тестировать. Для ученых важно, чтобы технологии, которые могут использоваться для очистки мазута, не вызывали обратного эффекта для человека, животных и окружающей среды, в том числе отложенного, поэтому сейчас в лабораторных условиях внимательно отслеживаются все результаты. После этого совместно с соответствующими ведомствами и контролирующими органами университет оценит перспективы полномасштабного применения внутривузовских технологий.

Совместно с лабораторией Афипского НПЗ проходят исследования по определению физических свойств мазута для выработки решений по его утилизации. Проведен анализ свойств загрязненного мазутом песка разной степени загрязненности и мазута, отобранного из Черного моря в январе 2025 года.

Учеными КубГТУ разработаны ресурсосберегающие технологии утилизации отходов нефтегазовой отрасли методом реагентного капсулирования. Создана пилотная установка, перерабатывающая нефтешлам в экологически безопасный материал, который можно повторно использовать в качестве добавки в асфальтобетонные смеси. Возможно стационарное и модульное решение реализации технологии для мобильного размещения и использования на объектах образования нефтесодержащих отходов. Получены производственные показатели работы установки для дальнейшего трансферта созданных технологических решений.

Завершены лабораторные исследования разработанной учеными КубГТУ комплексной технологии очистки песка от мазута. На первом этапе при помощи физического воздействия и использования вещества-растворителя мазут отделяется от песка. На втором — остатки нефтепродуктов извлекаются из песка методом ультразвука. Очищенный таким способом песок можно применять в технических целях. В настоящее время проводится тестирование и оценка применения этой технологии в промышленных масштабах.

Научные сотрудники Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) предложили инновационную технологию, основанную на методах биоремедиации для очистки воды и восстановления экосистемы.

Предложенный метод заключается в увеличении плотности воды до уровня, сопоставимого с плотностью мазута марки М-100. При отстаивании в такой среде загрязненный песок будет очищаться, оседая на дно, а мазут — подниматься на поверхность, откуда его можно будет собрать. Ученые СКФУ полагают, что после удаления мазута очищенный песок можно будет вернуть на пляжи. Декан химического факультета СКФУ, доктор химических наук, профессор Александр Аксенов подчеркнул, что ключевая идея заключается в преодолении близости плотностей воды и мазута, и предложил разделение загрязненного песка в отстойнике в качестве нового подхода к решению проблемы.

В настоящее время рабочая группа химического факультета СКФУ занимается определением оптимального состава жидкой фазы для сепарации и параметров сепаратора для удаления нефтепродуктов. В случае успешных испытаний опытного образца, разработанная технология может быть внедрена в процесс ликвидации последствий экологической катастрофы в акватории Черного моря.

Помимо этого, после подачи заявки на сайт «Наука и инновации» по запросу Министерства науки и высшего образования, СКФУ получил предварительную поддержку своего проекта от оперативного штаба Краснодарского края по ликвидации последствий ЧС. Намечены пути сотрудничества, включающие выезд на место происшествия, сбор проб и отработку технологии очистки от мазута.

Ученые Московского государственного университета (МГУ) рассматривают возможность применения методов очистки пляжей Анапы от мазутных загрязнений с использованием горячей воды или перегретого пара. Промывка песка горячей водой или перегретым паром может эффективно отделить нефтяные загрязнения, способствуя восстановлению пляжной зоны.

В дополнение к этому ученые проводят эксперименты по растворению жиров с использованием глицерина и растительного масла.

Заместитель директора по научной работе Новороссийского политехнического института (филиал ФГБОУ ВО «КубГТУ») Владимир Дьяченко отметил, что естественная микрофлора Черного моря также будет способствовать утилизации мазута. Он подчеркнул, что на дне водоема присутствует значительное количество разнообразных микроорганизмов, использующих нефтепродукты в качестве источника питания.

Вариантов спасения моря, связанных с новейшими технологиями тоже немало. Так, в ходе рабочей поездки вице-премьера Дмитрия Чернышенко в Анапу были представлены научные разработки, направленные на очистку акватории Черного моря и побережья от нефтепродуктов, включая автономного робота с искусственным интеллектом, беспилотные летательные аппараты (БПЛА) и технологию «Аэрощуп».

Тюменский индустриальный университет продемонстрировал технологию очистки акватории с применением магниточувствительных материалов, вносимых с использованием мобильных средств, включая БПЛА.

Компания «Сибур» совместно с химическим факультетом МГУ представили образцы полиуретановых пен и волокон, предназначенных для повышения эффективности сбора мазута с использованием полимерных сетей и сорбционных материалов. МГТУ им. Н.Э. Баумана представили результаты исследований по применению биопрепаратов и бактерий для разложения мазута в почве.

Томский государственный университет представил технологию «Аэрощуп», основанную на принципе флотации, при котором пузырьки воздуха отделяют загрязнители на дне водоема, поднимая их на поверхность для дальнейшего сбора. В настоящее время технология адаптируется для использования в морских условиях, где на глубинах до 100 метров планируется применять телеуправляемый подводный аппарат (ТНПА).

Институт проблем управления РАН им. В. А. Трапезникова также разработал комплекс беспилотных средств мониторинга для обнаружения мазута в различных средах — воздухе, на берегу и под водой. По информации оперативного штаба Кубани, эти системы будут подвергнуты тестированию.

Концепция разработчиков предусматривает координацию между элементами комплекса для точного определения наличия нефтепродуктов. Комплекс включает в себя: аэростат, предназначенный для несения полезной нагрузки, безэкипажный катер, осуществляющий движение по воде в соответствии с заданным маршрутом, электровездеход, и подводный дрон.

Для очистки воды от мазута на пляжах Анапы применяются биобоны, изготовленные из вторичного сырья — старых пластиковых бутылок и ковров. Как сообщалось в Telegram-канале оперативного штаба Краснодарского края, технология уже проходит тестирование на загрязненных участках побережья.

Биобон представляет собой конструкцию из нейлоновых нитей, на которые заселены специальные колонии бактерий, способных утилизировать нефтепродукты. Однако, активность этих микроорганизмов проявляется только в теплой воде.

Старший научный сотрудник научно-производственного объединения Виктор Рядинский отметил, что в холодное время года волокно выполняет функцию физического барьера, собирая капельную жидкость. В дальнейшем планируется активация микроорганизмов, способствующих биодеградации нефти.

Технология разработана тюменскими учеными. Механизм действия основан на прикреплении капель нефти к бактериям, которые используют их в качестве питательного вещества, разлагая углеводороды. Исследователи ожидают, что один метр такой сети сможет собирать до 10 кг нефтепродуктов. 15 января в море были установлены биобоны общей длиной 100 метров. В ближайшее время планируется увеличить протяженность конструкций до 1 км.

Ведущий научный сотрудник научно-производственной лаборатории инженерных изысканий и технологий природопользования Томского государственного университета (ТГУ) Даниил Воробьев считает, что загрязненный мазутом песок с черноморского побережья может быть использован в строительстве дорог и объектов транспортной инфраструктуры.

Во многих регионах России существуют нормативы содержания нефтяных углеводородов, включая мазут, в строительных материалах, используемых для укладки дорожного полотна. Соответствие загрязненного песка этим нормативам сделает его востребованным в дорожном строительстве.

Помимо дорожного строительства, загрязненный песок, по словам Воробьева, может быть использован в строительстве зданий, однако при условии более тщательной очистки и соответствия строгим стандартам. Минеральная природа песка позволяет применять различные методы очистки, такие как обжиг или обработка углерод-окисляющей микрофлорой.

Воробьев также акцентировал внимание на важности правильного хранения загрязненного песка до переработки, которое должно осуществляться на гидроизолированных полигонах, особенно в условиях жаркого климата южных регионов, где мазут может разжижаться и проникать в почву, загрязняя грунтовые воды.

После экологической катастрофы на побережье Анапы научное сообщество продемонстрировало высокую активность в разработке и предложении разнообразных методов утилизации мазута. Ученые, используя как традиционные подходы, так и передовые технологии, сосредоточены на поиске эффективных и экологически безопасных решений. В их арсенале — применение биопрепаратов на основе бактерий и водорослей, методы физической очистки, такие как промывка горячей водой, а также инновационные разработки, включающие беспилотные летательные аппараты и системы искусственного интеллекта для мониторинга и управления процессом очистки. Особое внимание уделяется комплексной переработке загрязненного песка с отделением мазута для дальнейшего использования обоих компонентов. Некоторые из разработок уже тестируются на побережье Анапы.

Оперативные новости и важная информация — в Telegram-канале РБК Краснода. Аналитика, мнения, лонгриды — в Дзен