Сотрудница ИРНИТУ Анастасия Шатрова 14 декабря успешно защитила кандидатскую диссертацию по специальности 05.21.03 – «Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины». Защита проходила в Сибирском государственном университете науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева (Красноярск). Диссертационному совету была представлена работа на тему «Разработка экологически безопасной технологии переработки накопленных коллоидных осадков шлам-лигнина ОАО «Байкальский ЦБК». Научным руководителем выступил профессор, д.т.н. Андрей Богданов.
Оппонентами соискателя ученой степени кандидата технических наук стали профессора Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН Алексей Гоготов и Сибирского федерального университета Владимир Киселев.
Анастасия Шатрова в 2013 году окончила Иркутский «политех» по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». Через три года она завершила обучение в аспирантуре вуза. С 2015 года Анастасия работает в ИРНИТУ младшим научным сотрудником лаборатории экологического мониторинга природных и техногенных сред.
Рассказывая про актуальность тематики исследования, Анастасия Шатрова отметила, что по итогам инвентаризации территорий России к 2017 году выявлено 340 объектов, причиняющих вред окружающей среде и являющихся источником потенциальной угрозы жизни и здоровью 17 млн человек. Осадки физико-химической очистки сточных вод предприятий лесохимического комплекса, представленные, как правило, коллоидными осадками шлам-лигнина, составляют основную массу отходов, которые к настоящему времени не удалось утилизировать.
По словам исследователя, отходы целлюлозного производства представляют огромную социально-экологическую опасность. Осадки объемом более 8 млн м3 складированы в картах-накопителях БЦБК, расположенных в сейсмо- и селеопасной зоне на площади более 145 га. Они находятся в 200 метрах от населенных пунктов и 400 метрах от озера Байкал.«В мировой литературе практически нет данных о рекультивации площадей, занятых осадками, подобными шлам-лигнину. Отсутствие реальных решений по утилизации объясняется их сложным физико-химическим и дисперсным составом, высокой степенью гидрофильности, а также трудоемким и сложным технологическим процессом переработки. Такие варианты утилизации осадков, как омоноличивание с применением извести или золы, обработка солями железа, вермикулирование, транспирация или простое захоронение, не нашли применения на практике», - отметила Анастасия Шатрова.
Молодой ученый участвовала в испытаниях на промышленной площадке, проводила лабораторные анализы. «Политеховцам» удалось установить, что 2012-2017 годах концентрация загрязняющих веществ в почве Солзанской промплощадки достигла своих максимальных значений, грунт относится к умеренно-опасной категории.
Как подчеркнул научный руководитель Андрей Богданов, ученым ИРНИТУ удалось сформировать технологию переработки осадков карт-накопителей БЦБК, базирующуюся на создании условий процессов их естественного вымораживания.«Мы впервые провели систематизацию коллоидных осадков шлам-лигнина на картах-накопителях, основанную на их морфологическом и элементном составе. Это позволяет определить наиболее оптимальный технологический процесс переработки отходов.
Выделено три типа осадков – органические, органоминеральные и минеральные. В процессе «замораживание-оттаивание» коллоидных осадков шлам-лигнина образуется деминерализованная вода – до 25 %, которая по своему составу близка к пресной воде. Объем минерализованной воды составляет до 15%. А все остальное – это деструктированный коллоидный осадок», - отметила Анастасия.
В частности, исследователи выяснили, что золы, образующиеся при сжигании осадка шлам-лигнина, могут применяться в качестве алюмосиликатного компонента для получения коррозиестойкого цемента М-400 (сырьевая смесь запатентована).
«Проектировщики карт-накопителей БЦБК еще в начале 70-х годов прошлого века предложили хорошую идею. Коллоидный осадок, представляющий собой активный ил, должен был обезвоживаться и сжигаться. Но тогда не было подходящего оборудования, поэтому ил забивал все фильтры, и его начали размещать в картах-накопителях. Со временем этот осадок, составляющая 60% от общего объема, начал бродить. Таким образом, сейчас карта – это своеобразный огромный термос, где происходят экзотермические реакции.
Мы предлагаем убрать снеговую шапку, которая препятствует отходу теплых газов, возникающих при брожении активного ила. Затем пробурим площадь карты в шахматном порядке на глубину 1,5-2 метра и обеспечим поступление холодного воздуха. При температуре минус 15 градусов и ниже коллоидный осадок промерзнет, из пластичной массы он превратится в гранулированное вещество. При этом произойдет уменьшение объема как минимум на 30 %. Гранулы можно будет использовать в качестве удобрений, топливных брикетов, добавок для строительных материалов», - рассказал профессор Андрей Богданов.
По данным ученых, при вымораживании коллоидного осадка содержание вещества первого класса опасности бенз(а)пирена снижается в 4-9 раз. Осадки шлам-лигнина переходят в среднем значении с третьего (умеренно опасные) в четвертый класс (малоопасные).
Отметим, что основные положения кандидатской работы Анастасии Шатровой обсуждались на международных конференциях в Иркутске, Улан-Удэ и Санкт-Петербурге. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них пять - в рецензируемых журналах из перечня ВАК, две - в журналах, которые входят в базы Scopus и Web of Science. Исследование получило 13 положительных отзывов.
Одним из рецензентов выступил министр природных ресурсов и экологии Иркутской области Андрей Крючков. Он подчеркнул, что научные изыскания Анастасии посвящены актуальной социально-экологической проблеме охраны озера Байкал и носят исключительно практический характер для всего региона.
В конце января Анастасия Шатрова примет участие в опытно-промышленных испытаниях данной технологии на одной из карт-накопителей БЦБК. Работами по вымораживанию коллоидного осадка шлам-лигнина будет руководить профессор Богданов:
«Мы приглашаем все заинтересованные стороны присоединиться к нашим исследованиям и отработать этот вариант. Рассчитываем на поддержку муниципальных и областных властей, представителей бизнеса, сотрудников Лимнологического института СО РАН.
Я уверен, что, объединив усилия и не думая не о больших деньгах, которые направляются на утилизацию отходов БЦБК, мы все-таки сможем решить затянувшуюся проблему и защитить наш Байкал».
