Что мы будем пить

19 июня 2006, 00:00

В процессе отбора специалисты компаний Shell и 3М руководствовались различными критериями оценки и вплоть до объявления официальных итогов конкурса не имели информации о решениях, принятых другими экспертными группами. Тем не менее aposteriori этот двойной триумф технологий водоочистки все-таки следует признать по-своему закономерным. Вода — ценнейший для нашей планеты природный ресурс, от общего количества и качества которого напрямую зависит дальнейшее существование человеческой цивилизации. Причем 97,5% всех водных запасов Земли — это соленая морская вода, непригодная для питья и земледелия, а из оставшихся 2,5% пресной воды доступны для пользования 0,26% общих запасов (остальное заключено в покровных и горных ледниках). По оценкам Всемирного совета по водным ресурсам, сегодня около 1,1 млрд человек на планете не имеют в достатке чистой воды, пригодной для питья, 2,5 млрд живут в антисанитарных условиях, более 5 млн человек ежегодно умирают от болезней, переносимых водой, а уже к 2025 году примерно половина населения Земли будет испытывать ее нехватку.

Многие специалисты прогнозируют, что в скором времени именно водный дефицит станет одной из доминирующих тем в геоэкономических баталиях. Так, по мнению Генерального секретаря ООН Кофи Аннана, «устойчивый рост межнациональной конкуренции за водные ресурсы содержит в себе зерна будущих жестоких конфликтов».

Исходя из этого достаточно очевидно, что одним из социально-экономических приоритетов XXI века будет поиск экологически безопасных и, что не менее важно, низкозатратных и технологически эффективных процессов очистки воды. Оценочная емкость мирового рынка по водоочистным технологиям для подготовки только питьевой воды сегодня составляет порядка 300 млрд долларов США с дальнейшим неизбежным увеличением пропорционально росту народонаселения и экологических проблем. Однако, к сожалению, большое разнообразие химического и биологического состава вод различного происхождения из подземных и поверхностных источников не позволяет рассчитывать на создание в обозримом будущем универсального метода доведения качества воды до нормативных экологических и санитарно-эпидемиологических требований.

В настоящее время среди новых технологий по обработке и обеззараживанию воды, по мнению многих независимых экспертов, наиболее перспективны окислительные фотохимические технологии, объединенные термином Advanced Oxidation Processes (AOP), включающие методы одновременного воздействия УФ-излучения и естественных для природной среды окислителей (озона, перекиси водорода и др.). К технологиям АОР можно отнести и применение импульсного электрического разряда в многофазной среде, на котором и основана методика, предложенная специалистами Томского НИИ высоких напряжений.

Технология электроимпульсной обработки воды и промышленных стоков представляет собой так называемый деструктивный метод, в основу которого, в отличие от регенеративных методов, удаляющих примеси из воды в твердую (адсорбция), газовую (десорбция) или неводную жидкую (экстракция) фазы, положено внесение химических изменений в структуру и состав молекул примесей. Причем наиболее действенным превращением является окисление веществ, которое также служит наиболее эффективным средством в отношении микроорганизмов, в том числе и патогенных.

Отличительные черты метода — высокая скорость и эффективность обработки воды. Эти обстоятельства наряду с нечувствительностью к оптическим свойствам жидкости позволяют с большой долей вероятности использовать данный метод также и в обработке сточных, речных, промывных и шахтных вод.

В свою очередь, ученые и технологи московского ЗАО «Техносистема-ЭКО» разработали технологию плазменной очистки сточных вод и доочистки питьевой воды. Как отмечают авторы этого проекта, технологии, предлагаемые к коммерциализации, были разработаны бывшими работниками российской оборонной промышленности как спин-офф результатов 15−летних исследований в области технологий плазмы тлеющего газового разряда.

Новизна технических решений плазменного очистного оборудования ЗАО «Техносистема-ЭКО» заключается прежде всего в применении особых типов газовых разрядов в плазмохимическом реакторе при обработке водных растворов, специальных режимов обработки последних, а также в оригинальных конструкторско-технических характеристиках плазмохимического реактора и всей установки в целом.

Повышенный интерес экспертов компании Shell к проекту московских ученых во многом связан с большими перспективами использования разработанной технологии водоочистки в родном нефтяном бизнесе. В ходе полевых испытаний оборудование ЗАО «Техносистема-ЭКО» доказало свою высокую эффективность как при очистке загрязненных вод от высокооктанового бензина с добавками метилтретбутилового эфира (MTBE), так и при очистке загрязненной нефтепродуктами морской воды.

Не следует удивляться и выбору экспертами компании 3М проекта Томского НИИ высоких напряжений. В течение многих лет специалисты этой компании активно занимались проблемой воздухоочистки и создали несколько технологических платформ, на основе которых были разработаны технологии фильтрации воздуха (ежегодный доход от продаж этих технологий компанией сегодня составляет порядка 1 млрд долларов). И вполне логично, что сегодня 3М пытается освоить также соседний, еще более емкий водный рынок.

Так, покупка в 2005 году компании Cuno (общая стоимость сделки составила 1,3 млрд долларов) дала возможность 3М получить ряд новых технологий и продуктов, предназначенных для фильтрации различных жидкостей, в том числе и воды.

Как отметил старший научный специалист подразделения корпоративных исследований компании Илья Городищер, «специалисты 3М, участвовавшие в оценке конкурсных проектов, руководствовались прежде всего следующими критериями: техническая, инновационная и социальная значимость проекта, стадия разработки решения и соответствие научной идеи проекта принципам компании 3М. Проект ‘Электроимпульсная технология обработки воды и промышленных стоков’, отмеченный компанией 3М среди других финалистов, в полной мере отвечает всем этим критериям. Эта работа направлена на решение проблемы сохранения пресной воды. Проект описывает недорогой и практичный способ очистки воды от бытовых и промышленных отходов. И при этом по целому ряду политических и социально-экономических причин авторам пока еще не удалось расширить рынок продаж и вывести свою технологию из категории пилотного проекта. Таким образом, для нас было очевидно, что это крайне важное направление, требующее дальнейшего развития и поддержки».

Интересно, что скорее всего американская компания запала не только на сам проект импульсной очистки воды — технологический бэкграунд НИИ высоких напряжений намного круче. Как и у главного призера, он имеет вэпэкашные корни. Дело в том, что электроимпульсная технология вышла из разработок, служащих отнюдь не мирным целям, и в постсоветское время стала лишь средством выживания института. Эта технология, которую сейчас томичи используют для очистки воды, изначально предназначалась для производства так называемых электронно-активированных металлов, в первую очередь алюминия: через металл пропускался короткий импульс и «распылялся».

В советское время импульсные технологии, разрабатываемые в Томске, были глубоко засекречены. Получаемый в результате электроимпульсного распыления металл обладает особыми свойствами. В конце 80−х годов прошлого столетия американские спутники, которые пытались проследить за испытанием нашей новой торпеды, работавшей на таком алюминиевом топливе, не смогли даже засечь ее — скорость превышала в четыре раза то, что наши партнеры по холодной войне могли себе представить. Не надо забывать, что алюминий — основа любого ракетного топлива, и не случайно оживающие сейчас гособоронительньные структуры пытаются подобрать томские технологии под себя, придав им статус двойных. Электроимпульсную технологию можно применять и для бурения твердых пород, и для «вечной» припойки бриллиантов.