logologo-text
Зелёный путь в технологичное будущее

Автор: Анастасия Троянова, Екатерина Карпухина

19 июля 2022

image

Read 5 minutes

В конце июня МГТУ им. Н.Э. Баумана посетил спецпредставитель Президента России по вопросам климата Руслан Эдельгериев. Советник побывал в научно-образовательных центрах, ознакомился с разработками и исследованиями Университета в области экологии и климата, а также проверил ход реализации стратегического проекта Bauman GoGreen, дав ему высокую оценку. GoGreen — одно из пяти направлений программы развития Университета «Приоритет 2030». Напомним, что «Приоритет 2030» — это программа Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, призванная поддержать развитие новых научных знаний, технологий и разработок в российских вузах для их дальнейшего внедрения в экономику и социальную жизнь страны. В прошлом году МГТУ им. Н.Э. Баумана успешно прошел конкурсный отбор, получив возможность достигать новые стратегические цели.

«Зеленая» повестка — не просто тренд последних лет. Изменение климата и накопившиеся экологические вопросы — комплексная проблема, стоящая перед всем человечеством, и заниматься ей необходимо сообща: на уровне государства, бизнеса и общества в тесном сотрудничестве с наукой и образованием. Разные подразделения МГТУ уже много лет занимаются изучением экологических и климатических вопросов и разработкой технологий для их решения, а потому GoGreen появился не на пустом месте — Университет накопил богатый опыт в природоохранной сфере. Ценные знания бауманских специалистов помогут России достичь национальных целей — выйти на углеродную нейтральность, переформатировать экономику с линейной на циклическую, реализовать федеральные экологические проекты. Сегодня мы расскажем из каких направлений состоит Bauman GoGreen, какие цели он преследует, чем занимаются наши ученые в рамках проекта сегодня и что они планируют реализовать в ближайшем будущем.

Главная цель стратегического проекта Bauman GoGreen — минимизировать негативное воздействие на природу с помощью различных технологий. Условно GoGreen делится на две большие составляющие — климат и экологию. Их стоит различать: экологическая траектория отвечает за состояние и качество компонентов географической оболочки — воздуха, воды и земли. Второе направление изучает глобальные процессы и тренды, происходящие с нашей планетой, и сосредоточено, в первую очередь, на стабилизации текущих климатических изменений. Для этого необходимо грамотно оценивать выбросы и поглощения парниковых газов, а также работать над сокращением эмиссий. В GoGreen «климат» делится на два трека: изучение потенциала природных экосистем и анализ человеческого воздействия на климатические процессы.

Проще говоря, «экология» занимается снижением экологического следа. Человек преобразует окружающую среду под себя, однако не всегда эта трансформация проходит гладко — вода, воздух и почвы загрязняются отходами, становятся менее производительными и «здоровыми», что в конечном счете влияет на благополучие населения. Сокращать экологический след можно разными способами — в нашем Университете для этого разработаны технологии очистки воздуха и воды от промышленных выбросов и стоков, которые уже успешно функционируют на десятках российских предприятий. Отдельный «пласт» работ посвящен экологическому мониторингу и мониторингу промышленной безопасности. С 2014 года в корпусе «Энергомашиностроения» действует научно-учебный центр управления кризисными ситуациями (НУ ЦУКС). Он создан для профессиональной подготовки специалистов в области прогнозирования, предупреждения, защиты от угроз и ликвидации последствий ЧС природного и техногенного характера. Бауманский ЦУКС — аналог действующего ЦУКС при МЧС России. Одна из важнейших функций центра — организация командно-штабных, комплексных, опытно-исследовательских учений на всех уровнях системы государственного управления. Уже в процессе учебы студенты получают навыки управления аварийно-спасательными силами и могут оценивать правильность принимаемых ими решений.

Все инженерные разработки Bauman GoGreen призваны помогать другим академическим институтам, которые занимаются исследованием различных климатических процессов давно и подробно. 

«Мы ни в коем случае не собираемся учить институты РАН или Росгидромет как им необходимо работать. Климатические исследования — их ниша, в которой они отлично разбираются. Наше инженерное дело — им в помощь. Мы хотим, чтобы они нам ставили задачи и говорили, чего не хватает», — объясняет руководитель стратегического проекта Bauman GoGreen Михаил Иванов.

А не хватает сегодня многого. В первую очередь — средств измерения парниковых газов, причем не только в России, но и в мире. Существующие сегодня устройства — наземные и космические — выполняют эту работу с большими погрешностями и условностями. Более того — имеющихся в распоряжении человечества аппаратов недостаточно для выполнения глобальных задач. Их производство ограничено, а Россия еще и зависит от импорта. Это мешает развитию низкоуглеродной экономики, ведь подсчет выбросов и поглощений — основа, на которой базируются дальнейшие политические решения и технические действия. Для решения этой задачи МГТУ им. Н. Э. Баумана предлагает использовать фурье-спектрометры, а также мульти- и гиперспектральные аппараты — прямо сейчас ведется активная работа по созданию таких устройств. Они помогут более точно определять состав и количество парниковых газов в атмосфере. Фурье-спектрометры давно и активно применяются в различных структурах, а разработка гиперспектрального аппарата — задача, на решение которой направлены лучшие умы всего мира. Собственных устройств у России практически нет, поставки из-за рубежа прекращены, поэтому создание своих гиперспектральных камер для климатического мониторинга — вопрос первостепенный.

Другое направление — метрологическое обеспечение подобных средств измерения. 

«Сегодня у тех, кто занимается замерами выбросов и поглощений парниковых газов отсутствует нормативная документация в области обеспечения единства измерений. Этой работой никто не занимался — действующие приборы не внесены в реестр средств измерений, поверки не проводятся. Наша задача — разработать метрологическую основу обеспечения такого рода измерений, которая затем позволила бы интегрировать все получаемые данные в единую систему», — рассказывает Иванов. 

Здесь специалисты МГТУ хотят использовать тот богатый опыт, что они уже получили при проектировании систем экологического мониторинга.

«Но тут возникает еще одна проблема. Системы климатического мониторинга, которые сегодня существуют в России, пользуются зарубежным оборудованием — мало того, что оно дорогое, так еще и не очень точное. Одна из наших первостепенных целей в рамках программы «Приоритет-2030» — научиться измерять парниковые газы какими-либо другими способами. И если создание гиперспектральной камеры — задача более широкая и чуть более отдаленная во времени, то система наземного климатического мониторинга — вещь абсолютно конкретная, а первые результаты мы представим уже в конце августа», — говорит Михаил Иванов.

Математическое моделирование климатических процессов — отдельное большое направление работы в GoGreen. Специалисты трудятся над созданием цифрового двойника настоящего лесного участка. Это не только позволит наблюдать за его развитием в течение следующих 50-100-150 и более лет, понимать какую роль этот конкретный лес играет в углеродном цикле, но и предсказывать как на состоянии экосистемы скажутся пожары, вырубки и прочие негативные факторы.

Большую роль в этом играет опыт Мытищинского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана. Там специалисты создают имитационные модели роста лесных участков. Работы, проводимые в Мытищах на протяжении последних 40 лет, коррелируют с программой карбоновых полигонов, недавно запущенной в России. Карбоновый полигон — это участок реальной земли с реальными растениями, где ведутся исследования потенциала природных экосистем по поглощениям и выбросам парниковых газов. 

«У нас есть весь необходимый задел для создания карбонового полигона и наша готовность к этому максимальна», — добавляет Михаил.

В начале этого года МГТУ им. Н. Э. Баумана получил статус национального органа валидации и верификации парниковых газов. Это значит, что теперь Университет принимает на проверку отчетность о выбросах от разных промышленных предприятий. В 2022 году начал действовать закон № 296-ФЗ «Об ограничении выбросов парниковых газов». Согласно ему, все компании с выбросами свыше 150 тыс. тонн СО2-экв. парниковых газов обязаны предоставлять Правительству углеродную отчетность и заверять ее у сторонних организаций. Другой вид деятельности — валидация, то есть одобрение, климатических проектов, которые предприятия хотели бы реализовать. Прежде чем запустить «идею» в жизнь, компании будут советоваться со специалистами нашего Университета и при необходимости корректировать свои стратегии. Этим направлением уже вовсю занимается Инновационный технологический центр (ИТЦ) МГТУ. По словам Михаила Иванова, запросы на работу поступают ежедневно.

Климатические проекты — мероприятия, способствующие сокращению выбросов парниковых газов или улучшению их поглощения. Например, посадки леса и уход за существующими насаждениями или улавливание CO2 из атмосферы специальными установками. Технологии CCS (carbon capture and storage) и CCU (carbon capture and utilization) подразумевают захоронение или «переработку» пойманного углерода.

Совсем скоро должен появиться еще один продукт — каркас базы данных углеродного следа изделий. По-простому: углеродный калькулятор. Любое изделие состоит из множества компонентов, каждый из которых проходит свой жизненный цикл — от добычи до утилизации. На каждом этапе существования компоненты оставляют экологический и карбоновый след. Идея в том, чтобы инженеры еще на стадии разработки изделий могли понимать какой след оставит их устройство. Это поможет не только учитывать надежностные, весовые, экономические характеристики, но и не забывать о снижении выбросов парниковых газов при производстве. Специалисты МГТУ хотят сделать этот модуль встраиваемым в программные инженерные системы CAD, CAM, CAE, MES, SCM, ERP и др.

Развитием «зеленого» направления в нашем Университете занимается не только кафедра Э9 «Экология и промышленная безопасность», но и специалисты других, порой самых неожиданных для этой тематики, подразделений. В развитии GoGreen также участвуют факультеты СМ, РЛ, ИБМ, ИУ, ФН и бауманские НОЦы. Скоро их всех объединит под одной крышей «Зеленый дом» — он же кластер «Технологии защиты природы, снижения природно-техногенных рисков, рационального природо- и недропользования». Этот пятиэтажный корпус — часть нового технологического кластера МГТУ, который прямо сейчас возводится в центре Москвы. Фундамент для «Зеленого дома» уже заложен — в ближайшее время он обрастет стенами, этажами, лабораториями и оборудованием, чтобы все специалисты, которые пока находятся в разных корпусах Университета, смогли собраться под одной крышей и аккумулировать весь свой опыт и знания в новые технологические достижения.

«Зеленый дом» объединит несколько тематических направлений: энергозащиту, экологическую безопасность, чистую воду, землю и воздух, рециклинг и управление природными ресурсами. Также в нем будет выделены следующие структурные подразделения:

  • Центр устойчивого развития;
  • Центр экосистемных услуг и углеродного баланса;
  • Лаборатория «Технологии очистки и разделения жидкостей и газов новыми структурированными проницаемыми материалами»;
  • Лаборатория «Технологии эффективного использования природного газа»;
  • НОЦ «Мониторинг окружающей среды, исследования и управления природно-техногенными рисками»;
  • Лаборатория «Техника и технологии очистки сточных вод и почвогрунтов»;
  • Лаборатория «Физико-химические технологии защиты атмосферы»;
  • Лаборатория «Защита окружающей среды от энергетического загрязнения»;
  • Лаборатория «Технологии переработки отходов производства и потребления».


В следующих материалах мы коснемся каждого направления работы Bauman GoGreen более подробно — поверьте, «зеленой» повестке есть чем вас удивить.