16 дек. 2024 г.

Золото 21 века. Технологии, которым не страшны сибирские морозы

Сибирь — регион, известный своими огромными размерами и богатством ресурсов. А еще это штаб-квартира научных изобретений и инноваций. Как вырастить в суровых условиях картофель, улучшить движение транспорта по всей стране и извлечь ценный литий из отходов, рассказали ученые научно-образовательного центра (НОЦ) "Енисейская Сибирь".

Картошка на пять с плюсом

Несмотря на холодный сибирский климат, в Красноярском крае только под картофель используется 6,2 тысячи гектаров посевной площади. Культивируемые там сорта для рентабельности сельскохозяйственных предприятий должны обладать особыми свойствами.

В рамках экспериментов, проводимых специалистами институтов — участников НОЦ "Енисейская Сибирь" уже более 10 лет, были выведены сорта картофеля, способные не только прорастать, но и плодоносить клубнями массой около 150 граммов.

"Один из них – "Акрукс", требует не более 60 дней от прорастания до поступления на прилавок. В сравнении с классическим раннеспелым сортом, популярным среди дачников ("Королева Анна"), клубни перед посадкой не нужно дополнительно обрабатывать теплом, они не снижают урожайность в естественных условиях"

Андрей Чураков, руководитель центра селекции и семеноводства Красноярского государственного аграрного университета

Крупноклубневый сорт "Мира" по результатам испытаний показал высокую устойчивость к заболеваниям вне зависимости от их природы. Повышенный уровень устойчивости к нематодам, фитофторозу и вирусным заболеваниям является еще одним важным преимуществом нового растения, подчеркнул специалист.

"Мы установили, что сорт устойчив и к вырождению: мы из года в год получаем клубни той же крупности на территориях Западной и Восточной Сибири, для которых сорт и разрабатывался", — добавил ученый.

Для обоих сортов проведена адаптация под сибирские особенности погоды, а сорт "Мира" также приспособлен и к Архангельской области, Хабаровскому краю и Сахалину, отметили специалисты НОЦ "Енисейская Сибирь".

На базе университета в то же время реализуется программа селекции пигментированного картофеля фиолетового цвета.

"Большинство существующих сортов экзотической картошки по дегустационной шкале имеют три балла из пяти. Наши виды удостоены оценки "отлично", при этом являясь крупноклубневыми", — рассказал специалист.

Накормить и обеспечить всем необходимым людей на такой территории, вопрос не только посевных площадей, сортов и всходов, но и своевременной доставки. Она осуществляется по железнодорожным путям, по воздуху, по воде и на автомобилях. Именно последний способ является для горожан наиболее заметным, поскольку нередко из-за фур на дорогах возникают пробки и опасные ситуации.

Для регулирования наиболее опасных участков дорожно-транспортной сети специалисты НОЦ "Енисейская Сибирь" предлагают внедрить виртуальную систему управления транспортными потоками. В центре уже разработана архитектура веб-приложения для служб, которые занимаются управлением трафиком, проектированием и модернизацией дорожной инфраструктуры.

"В этой системе можно менять "картинку", чтобы выяснить, как лучше переориентировать транспортные потоки, чтобы не было пробок, никто никому не мешал, снизить количество аварий и т. п. Созданная информационная система поможет просчитать заранее сценарии выстраивания транспортных потоков, оценить все возможные варианты. И в этом году планируется добавить экономическую составляющую, чтобы оценить, сколько будет стоить обновление дорожной инфраструктуры"

Олеслав Антамошкин, заведующий кафедрой программной инженерии Сибирского федерального университета

По мнению специалистов НОЦ, чем быстрее город движется, тем он привлекательнее для бизнеса и для жителей с точки зрения безопасности и финансовой выгоды.

"Существующие аналогичные программы для российских пользователей недоступны, поэтому мы сконструировали свою систему имитационного моделирования. В нее заложена открытая более века назад теория массового обслуживания, с помощью можно предсказывать вероятность появления какого-то события, или какого-то объекта, или количества этих объектов", — продолжил специалист.

Система направлена не на улучшения жизни горожанина в моменте при построении маршрута к точке назначения, но на разработку цельной транспортной системы, которая не только визуализирует транспортную сеть населенного пункта, но и может подсказать, как проложить муниципальным службам новую трассу для увеличения городской прибыли, добавил Антамошкин.

Короли надземных руд

Еще одной областью применения технологий управления транспортом может быть горная промышленность. Чаще всего добыча ископаемых ведется в отдаленных труднодоступных районах с привлечением значительного автопарка грузового и специализированного оборудования.

Чем старше месторождение, тем сложнее логистика на его территории: карьеры углубляются, подземные шахты запутываются, а на поверхности образуются склады уже переработанного горного материала, так называемые хвостохранилища.

Эти горы измельченной породы несут не только экологическую опасность и необходимость перестраивать пути грузовиков, но и определенный экономический потенциал.

Так специалисты НОЦ "Енисейская Сибирь" предложили технологию извлечения золота XXI века — лития — из отвалов переработанной руды.

"За прошедшие четыре года стоимость лития выросла в 13 раз. Повышение спроса связано с распространением литийионных батарей и аккумуляторов, а затем и коммерческих электромобилей, которые также работают на этих самых аккумуляторах. А предложение не поспевает за спросом: литий в земной коре редок и составляет 0,002 процента по массе"

Наталья Алгебраистова, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых Сибирского федерального университета

Для добычи лития — легкого, мягкого светлого металла, не встречающегося в виде самородков, а только в качестве составляющей различных руд, — со специалистами предприятий в составе НОЦ "Енисейская Сибирь" работают научные коллективы из СФУ. На данный момент специалисты НОЦ работают над внедрением рентгенорадиометрической сепарации (РРС) для получения обогащенного литием концентрата.

"Промышленное оборудование для рентгенорадиометрической сепарации производится в России — технология полностью импортозамещенная. Разработка технологических решений для извлечения полезных компонентов из забалансовой руды Завитинского месторождения — редкоземельных металлов и лития — позволит вести его рентабельное освоение", — добавила доцент кафедры обогащения полезных ископаемых СФУ Наталья Усманова.

Сегодня работы по применению РРС ведутся на забалансовых рудах Завитинского месторождения, промышленная отработка на котором прекратилась в 90-е годы ХХ века.

Технологии, которые учат

Научно-технологическое развитие промышленности требует подготовки большого количества высококвалифицированных специалистов. Их обучение в том числе технике безопасности, требует создания тренировочных площадок и использования дорогостоящего оборудования.

Исследователи НОЦ "Енисейская Сибирь" предложили обучать новых специалистов с использованием виртуальных тренажеров, которые не только позволяют моделировать реальные рабочие условия без риска повреждения техники, но и дают возможность отрабатывать действия в чрезвычайных ситуациях, что невозможно реализовать в реальных условиях.

"С помощью нашей системы отрабатываются технические навыки работы с оборудованием, такие как диагностика неисправностей, ремонт, обслуживание, а также действия в чрезвычайных ситуациях, например при утечке газа или обрыве кабеля. Еще в VR-тренажере прорабатываются навыки использования средств индивидуальной защиты (СИЗ) и действия в условиях аварий. Кроме того, VR-тренажер обеспечивает повторяемость сценариев: от линейных с четко заданными действиями до свободных режимов, позволяющих пользователю самостоятельно отрабатывать задачи. Это особенно важно для аттестации и безопасной отработки навыков без использования реального оборудования"

Алексей Санин, заведующий лабораторией Digital humanities СФУ

Технические особенности разрабатываемых тренажеров позволяют добиться полного погружения: для визуализации реальных процессов применяется, например, симуляция давления газов и движение жидкостей, что делает взаимодействие пользователя с виртуальной средой максимально приближенным к реальным условиям.

По словам специалистов, тренажеры для подготовки новых специалистов уже тестируются в нефтегазовой отрасли. Также ведется разработка программы, которая будет использоваться для обучения сотрудников по ремонту и обслуживанию трансформаторов — устройств, меняющих напряжение в цепях переменного тока для приспособления входного напряжения под определенные типы бытовых и промышленных приборов.

Деятельность НОЦ, созданного на базе Сибирского федерального университета по инициативе Красноярского края, Хакасии и Тувы, направлена на экологическое развитие в том числе в направлении устойчивого развития, а также на декарбонизацию промышленности России. В НОЦ входят девять университетов, пять научно-исследовательских институтов и 14 промышленных предприятий. Научно-образовательные центры создаются в рамках национального проекта "Наука и университеты" Минобрнауки России.

Источник фото: https://ria.ru/20241203/nauka-1986235524.html