Чистая наука: как новые российские технологии помогают очищать от мазута курорты Кубани

От Кулибиных до инноваций

В первые дни после крушения танкеров основной задачей было понять, сколько мазута разлилось, где и в каком состоянии находятся части разломившихся судов, а также справиться с большими объемами выбросов нефтепродуктов на пляжи. Спасатели искали и обследовали затонувшие части танкеров, чтобы понять объем разлива, убирали нефтепродукты из воды, группу специалистов для сбора мазута на береговой линии усилили сотрудниками администраций районов, сельских поселений и муниципальных учреждений Краснодарского края.

Для этого пляжи Анапы разделили на 41 участок по муниципалитетам, за каждым закрепили отдельную территорию. Все будут работать до полной ликвидации последствий разлива мазута. К работе подключились общественники и волонтеры. Для участников ликвидации ЧС власти региона сформировали резервы инвентаря и средств индивидуальной защиты: в ход шли защитные костюмы, респираторы, перчатки, резиновые сапоги, лопаты и мешки для загрязненного мазутом на пляжах песка.

Вопросы вывоза, хранения и утилизации такого грунта тоже были оперативно решены — грузовую технику предоставил крупный бизнес, под контролем Росприроднадзора и Роспотребнадзора в хуторе Воскресенском под Анапой оборудовали накопительную площадку, конечный пункт утилизации — четыре специализированные компании: "Сириус" и "Биопотенциал" в Темрюкском районе, агентство "Ртутная безопасность" — в Абинском, "Экобио" — в Крымском. К середине января сообщалось, что основные работы по очистке пляжей на Кубани завершены.

Однако ситуацию осложнили погодные условия: сильный ветер, чередование нагонной волны и отливов привели к тому, что мелкие фракции мазута оказались в толще песка на глубине до полуметра, шторм постоянно вызывал повторные выбросы на уже очищенные пляжи, потом мазут нашли на дне Черного моря вдоль побережья Анапы, выбросы начались и на береговую линию Азовского моря и т.д. К решению новых задач начали подключаться местные Кулибины. Например, на пляжах стали появляться специальные лопаты для просеивания песка, изготовленные для этих целей в Тихорецком индустриальном техникуме, большие сита для механического просеивания и другие приспособления.

В итоге только по состоянию на конец января, по данным МЧС России, на Кубани с берега было вывезено более 171 тыс. т загрязненного песка и грунта. Треть придется утилизировать, а оставшаяся часть после очистки сгодится для использования в технических целях. Как сообщал по итогам заседания оперативного штаба по ликвидации последствий ЧС, имеющей федеральный масштаб, глава Минприроды РФ Александр Козлов, восстановить после ЧП с танкерами у Керченского пролива необходимо будет порядка 280 га пляжных территорий. Власти региона сообщали, что из-за выброса мазута пострадали в том числе уникальные песчаные дюны Анапы.

Вместе со всем этим уже ведутся работы по распилу для дальнейшей утилизации кормы "Волгонефть-239", находящейся на мели у мыса Панагия, из танкеров которой удалось успешно откачать почти 1,5 тыс. т мазута. А уполномоченные учреждения разрабатывают сценарии возможности поднятия со дна еще трех затонувших частей танкеров. Технологические решения для этого, как сообщал вице-премьер РФ Виталий Савельев, планируется представить уже в феврале.

Сейчас дальнейшие перспективы ликвидации последствий ЧС зависят от российской науки: оперативно реагируя на данный вызов, ученые не только предлагают свои разработки в теории, но и уже тестируют на практике ряд инновационных технологий.

"С 2 января 2025 года был определен состав рабочей группы ученых для поиска наиболее эффективных способов сбора и утилизации мазута М100: в нее вошли более 40 исследователей и специалистов из 11 вузов и НИИ, два института развития, Министерства образования и науки Краснодарского края. С этого времени начался прием заявок от научных организаций и предприятий со всей страны. Рабочая группа проанализировала опыт ликвидации последствий аварий с разливом нефтепродуктов. В настоящее время опыта ликвидации аварий, связанных именно с тяжелыми фракциями нефтепродуктов (мазут марки МТ 100), в таком масштабе еще не было, поэтому все имеющиеся технологии очистки сред от мазута требуют доработки и научно-технологического обоснования", — рассказывает о начале научной кампании по ликвидации этой чрезвычайной ситуации директор Кубанского научного фонда, кандидат технических наук Виктор Анисимов.

Фронт работ

Анализируя поступающие от ученых предложения, краевая рабочая группа разделяет их на уже имеющиеся технологии, которые можно адаптировать для решения определенных задач, и технологии, которые требуют научно-технологического обоснования. Авторам даются необходимые инструкции для прохождения экспертизы, а проводит ее федеральная рабочая группа.

"Все заявки, получившие положительное экспертное заключение, отправляются в региональную рабочую группу для организации проведения апробации на месте ЧС. Результаты апробации вносятся в виде протокола испытаний на домен "Наука и инновации" научными волонтерами, предоставленными вузами и НИИ Краснодарского края. После этого в штаб по ликвидации ЧС передается информация о рекомендуемых технологических решениях, готовых к применению", — пояснил Анисимов, уточнив, что апробация таких технологий в зоне ЧС ведется с начала января.

В общей сложности за все время работы научной группой на Кубани рассмотрены более 100 различных предложений, начиная от технологий обнаружения пятен в толще воды и прогноза их перемещения до решений, связанных с утилизацией сильно загрязненного песка на полигонах. На рассмотрение федерального оперативного штаба отобраны те, которые имеют высокую степень готовности, не требуют долгосрочных исследований и технологического перевооружения. Также есть технологии средней степени готовности, которые необходимо протестировать в полевых условиях, провести ряд дополнительных лабораторных испытаний и технически доработать.

Необычное использование

Уже в 20-х числах января интернет облетели кадры вибрационной установки "Грохот" — промышленного оборудования, которое используется в карьерах. После тестирования на накопительной площадке в хуторе Воскресенском был сделан вывод, что оно успешно справляется и с просеиванием песка от мазута. Проектная мощность такой установки позволяет просеивать более 3 тыс. т замазученного песка в сутки. Далее мазут передается на утилизацию в специализированные организации, а по песку принимается решение о дальнейшей доочистке. Сейчас в регионе работают уже несколько "Грохотов". А в общей сложности рабочая группа отобрала уже восемь технологий по очистке пляжных территорий от нефтепродуктов с сохранением песка на пляжах и/или с вывозом песка и последующей обработкой в пунктах временного складирования.

На анапском пляже смонтировали и тестируют установку по отмыванию песка от мазута. Оборудование разработали и смонтировали специалисты из Курганинска. В основе технология УПН (установка подготовки нефти). В емкость с водой загружают замазученный песок, воду подогревают и добавляют специальные моющие средства. В результате чистый песок оседает на дне, а мазут поднимается на поверхность. Его можно собрать и утилизировать. Эффективность работы данной технологии и безопасность используемых веществ проверят лабораторным способом.

Ученые Кубанского государственного университета (КубГУ), например, для выработки технологии очистки песка от мазута тестируют штаммы микроорганизмов-нефтедеструкторов. Коллекция насчитывает порядка 100 культур, из них 30 способны на 100% утилизировать нефтепродукты.

"В настоящее время микробиологи КубГУ проверяют штаммы микроорганизмов из собственной коллекции на способность к эффективной деградации мазута, а также ведут поиск непосредственно в месте загрязнения природных нефтеокисляющих бактерий. Учитываются как скорость, так и полнота деструкции поллютанта (загрязнителя — прим. ТАСС), возможность смывать его с поверхности и разбивать на более мелкие частицы при помощи соединений, которые также выделяются бактериями в процессе роста", — рассказали в пресс-службе КубГУ.

Для утилизации песка с высокой концентрацией нефтепродуктов отобраны шесть готовых к применению технологий. Все они связаны с термодеструкцией, технологиями термохимического капсулирования и термической утилизацией нефтесодержащих отходов.

Еще одна адаптированная технология — полипропиленовая сеть, которую предложил использовать руководитель группы проектов развития "Сколтеха" Владимир Каляев. Она удерживает фракции мазута на себе, она становится фильтром. Такие сети применяют уже в двух секторах: их укладывают на береговой линии, чтобы защитить пляжи от повторных выбросов мазута, а также развернули на морском дне. Эффект есть: на берегу сети не дают распространяться нефтепродуктам дальше нескольких метров вглубь пляжей, в воде они так же собирают на себе мазут. Сеть способна собрать мазут в несколько раз больше своего веса. Главное условие — следить за ее состоянием и своевременно менять.

Для удаления мазутной пленки из морской воды в качестве предложения для оперативного штаба выбрано две новых технологии. Одна из их — нефтесорбирующие биобоны (специальные заграждения из вторсырья) "Биофильтр", их уже успели апробировать на месте ЧС, зафиксировав высокую степень эффективности.

Основное отличие биобонов — в метровых полипропиленовых нитях. Они работают как фильтры, задерживая на себе частицы мазута. Полипропиленовые нити — отходы коврового производства. Они хорошо впитывают нефтепродукты, могут набрать в 20 раз больше своего веса. После использования биобоны можно утилизировать или отмыть и применить повторно. К испытаниям второй технологии научная группа только приступает.

Есть у российских ученых и предложения по сбору нефтепродуктов со дна Черного моря, а также из оставшихся частей танкеров: это сбор мазута со дна вакуумной установкой отечественного производства на платформе "Камаз", технология с использованием эрлифта, метод обнаружения и подьема мазута аэрощупом. Каждая из них требует проведения испытаний на месте ЧС.

Активно применяется на месте и технология разработки моделей прогноза состояния морской среды. Эти модели необходимы для оценки траектории распространения загрязнений в верхнем слое и в донных осадках, а также для оценки влияния термических факторов на всплытие и возможную дальнейшую эволюцию загрязнений. Она принадлежит Морскому гидрофизическому институту РАН и представляет собой мониторинг загрязнений в районе выброса мазута на основе современных радиолокационных данных Sentinel-1 для валидации моделей.

В вопросах оценки масштабов загрязнения и прогнозирования не обошлось и без искусственного интеллекта. Так, сотрудники Института проблем управления РАН им. В.А. Трапезникова тестируют мультисредный комплекс экомониторинга с использованием беспилотных устройств: аэростат, безэкипажный катер, электровездеход и подводный дрон. Так, аппараты работают в разных средах: в воздухе, на берегу, в воде и под водой, технологии ИИ позволяют распознавать маслянистую пленку нефтепродуктов. По замыслу разработчиков, системы смогут координировать друг друга, чтобы точно устанавливать наличие нефтепродуктов.

Потенциал российских ученых высоко оценил вице-премьер РФ Дмитрий Чернышенко, которому ряд разработок 31 января представили в Анапе сами изобретатели. Тогда он заявил, что разрабатываемые учеными для ликвидации последствий ЧП с танкерами у Керченского пролива технологии после апробации в условиях текущей чрезвычайной ситуации в случае получения положительного практического эффекта будут масштабироваться.

Сохранение опыта

Научный потенциал не иссякает. Как отметил директор Кубанского научного фонда Виктор Анисимов, только по состоянию на 5 февраля в работе у комиссии находятся 73 заявки. В их числе: картирование и профилирование загрязнения песчаного и галечного берега нефтяными углеводородами, разработка способов диагностики мазутных отложений на дне и вблизи берега, их картирование для устранения источников вторичного загрязнения берега, разработка способов удерживания, вылавливания и удаления сгустков мазута и мазутного мусса, адаптация и верификация прогностических моделей распространения загрязнения к специфике физико-химических свойств мазута и другие.

Каким будет практический эффект от синтеза науки, власти, бизнеса и общества при ликвидации последствий конкретно этого ЧС, покажет время, а также результаты проб воды и разного грунта. Пробы будут отбираться при помощи научных волонтеров из вузов и НИИ Краснодарского края. Кроме того, в Краснодарском крае три вуза работают в направлении анализа и прогноза состояния экосистем, а также составления рекомендаций. Это КубГУ, КубГАУ и филиал Южного федерального университета в Геленджике.

Для науки и мировой практики вся эта работа имеет огромное значение и не пройдет даром. "По итогу рабочими группами по взаимодействию с научными организациями Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и Кубанского научного фонда будет проведена работа по формированию технологических цепочек и реестра организаций, привлекаемых для ликвидации последствий ЧС подобного характера", — резюмировал Анисимов.

Елена Задворная