К Всемирному дню воды Роспатент представил выдающиеся разработки российских ученых по очистке и охране водных ресурсов. Научные исследования ведутся в областях поиска и локализации акваторий с загрязнением, физических методов первичной очистки, химических и биологических методов нейтрализации и деструкции нефтепродуктов, а также технологий глубокой очистки сточных вод.
«С 2020 года отечественные инноваторы зарегистрировали более 1,5 тысяч технологий для очистки воды. Роспатент оказывает комплексную методологическую помощь изобретателям, которые создают актуальные значимые экологические технологии. Такие тематические разработки нередко становятся лауреатами конкурсов изобретателей и рационализаторов, которые поддерживает Роспатент», – сообщил руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности Юрий Зубов.
Научные разработки ведутся в областях поиска и локализации акваторий с загрязнением, физических методов первичной очистки, химических и биологических методов нейтрализации и деструкции нефтепродуктов. Также разрабатываются и испытываются комбинированные способы очистки.
Чтобы локализовать загрязнение акваторий инноваторы применили в Черном море сразу несколько способов выявления загрязнений. Это радиометрический способ (Патент № 2650699) измерения толщины слоя нефтепродуктов, созданный учеными Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, а специалисты ФГУП «Росморпорт» научились определять границы загрязнения даже в сложных погодных условиях с беспилотных авиасредств.
Для ликвидации нефтепродуктов физическим методом ученые Казанского национального исследовательского технического университетп им. А.Н. Туполева-КАИ предлагают использовать сложные технологические машины (Патент № RU213504), собирающие держащуюся у поверхности нефтяную пленку. Сотрудники Национального исследовательского Томского государственного университета создали ручные устройства (Патент № 157 536) по типу нефтесборщиков-скиммеров, или конструкции, в которых используется трикотажное полотно с сорбирующими материалами из целлюлозного наполнителя. Свой вариант сорбирующего полотна (Патент № 213970) создали и ученые Волгоградского государственного технического университета.Кроме того, используются боновые заграждения в различных вариациях, в том числе, устройства для локализации разлива нефтепродуктов с буровых платформ или с судна-перевозчика (Патент № 2787389). Для очистки дна могут использоваться также установки для подъема нефтесодержащей смеси эрлифтным потоком, такое устройство разработали (Патент № 2570460) также в Томском государственном университете, что позволяет поднимать смесь на поверхность водоема для последующего сбора последующей их утилизацией.
Однако эти способы применяются в основном при высоких концентрациях загрязняющих веществ. Если же концентрация невысока, то лучше всего использовать химические и биологические методы.
Химический метод объединяет несколько различных путей ликвидации загрязнений. Один из них – диспергирование нефтепродукта, состав такой смеси (Патент № 2800052) придумали в Казанском национальном исследовательском технологическом университете. Благодаря ее применению загрязнитель эмульгируется и тонет.
Некоторые способы предлагают использование «химических пастухов». Например, такую композицию неионогенных поверхностно-активных веществ и разбавителей (Патент № 2828107) разработали в Институте нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук. Вещество сокращает площадь загрязнения и увеличивают толщину пленки, при этом не оказывая токсического действия на живой мир акватории. А специалисты из ООО «Научно Производственное Объединение ЮНИСОЛ» предлагают превращать с помощью термоэластопласта нефтяные пятна (Патент № 2812772) в легкую резинообразную субстанцию, которую можно легко извлечь из воды и даже свернуть в рулон.
Разработчики из Санкт-Петербургского горного университета также предлагают использовать плавучие сорбирующие субстанции (Патент № 2777158), например, композицию из фосфатного стеклообразного удобрения, аммония фосфорнокислого и торфа низкой степени разложения. Другие способы предполагают создание супергидрофобных сорбентов, примером может служить созданный специалистами (Патент № 2805525) Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук сорбент. Такие вещества прекрасно впитывают нефть и нефтепродукты, при этом сам сорбент воду не впитывает и надолго остается плавучим, что позволяет собирать его из воды. Кроме того, такой сорбент можно внедрять в боновые заграждения, тем самым повысив их эффективность.
Биогибридные конструкции, объединяющие несколько методов очистки, также широко применяются при ликвидации загрязнений. В Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина создали композиционный материал (Патент № 2805525) – сополимер акрилонитрила с метилакрилатом, который содержит инкорпорированные фосфорсодержащие катиониты и/или азотсодержащие аниониты, клеточные стенки водных растений семейства Рясковые (Lemnaceae) и иммобилизованные клетки бактерий-нефтедеструкторов. Аналогичные полимерные конструкции с микроводорослями применялись для очистки черноморского побережья Краснодарского края.
Биологические методы также включают деградацию нефти с помощью культур микроорганизмов, таких как Candida maltosa и Dietzia maris (Патент № 2656146), такой способ запатентовали ученые Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ. Их коллеги из «Лукойла» зарегистрировали для подобных целей другой штамм микроводорослей Pseudomonasmigulae (Патент № 2533800). Уральские биотехнологи предлагают препарат на основе микроводорослей Rhodococcuserythropolis и Pseudomonasfluorescens (Патент № 2428471), а в Арктическом научно-проектном центре шельфовых разработок создали холодостойкий штамм микроводорослей Halomonasboliviensis (Патент № 2624056) для применения в зимнее время и в северных водах. Для северных широт ученые «Лукойла» также подготовили смеси из микроводорослей и грибков – бактериально-дрожжевые консорциумы (Патент № 2571180), который можно применять даже в ледовых условиях. Экспериментальные работы показали, что штаммы обладают биодеструктивными свойствами в отношении нефти (т.е. способные разрушать ее структуру) и при низких температурах, а значит их можно эффективно использовать в условиях значительных колебаний суточных температур в зимнее время.
Для очистки литоральной зоны (т.е. зоны прилива-отлива) ученые предлагают применять биологические способы. Так, например, ученые Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственного микробиологии создали специальный препарат из культуры бактерий и микробных (Патент № 2319740) удобрений-носителей в виде высушенной биомассы микроорганизмов активного ила, права на который приобрело ООО «ЛУКОЙЛ-Коми».
Для глубокой очистки сточных вод, не связанных с загрязнением нефтепродуктами, также есть свои технологии и методики. Например, московские ученые придумали как очищать воду (Патент № 2855874) от органических соединений с помощью электролитно-плазменного воздействия. В очищаемую воду погружают электрод и противоэлектрод с разными площадями поверхности и подают электрический тока на электрод. Происходит формирование парогазовой оболочки на поверхности электрода с меньшей площадью с возникновением перенапряжения. В тот же момент происходит инициация высокотемпературных микроплазменных разрядов на поверхности электрода. В водной среде происходит разрушение органических соединений в поле действия плазменных разрядов до уровня ниже предельно допустимой концентрации для заявленного качества воды. Таким образом изобретение может быть использовано для очистки бытовых сточных вод.
Кроме того, «чистая вода» в контуре работы Федеральной службы по интеллектуальной собственности фигурирует не только в теме инженерии для ее очистки и переработки. Также Роспатент зарегистрировал 88 региональных брендов (84 наименования места происхождения товара и 4 географических указания). Абсолютным чемпионом по охраняемой в качестве региональных брендов продукции в категории «минеральная вода» является Ставропольский край – 12 НМПТ. На втором месте Краснодарский край – 8 обозначений для минеральной воды, зарегистрированные как региональные бренды.
