Разработка студента ЛЭТИ – для решения проблемы загрязнения водных акваторий

Студент СПбГЭТУ «ЛЭТИ» стал победителем конкурса УМНИК-Маринет, представив макет фуллерен-графен микроканального фотобиореактора для очистки балластных вод.

Проект «Разработка фуллерен-графен микроканального фотобиореактора для очистки балластных вод на судах с целью обеззараживания и переработки нефтесодержащих сточных вод» разработан студентом 4-го курса факультета электроники Андреем Лунёвым под руководством Александра Сергеевича Гришканича, ассистента кафедры фотоники СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Молодые ученые предложили перспективный метод очистки балластных вод, который, по сравнению с отечественными и мировыми аналогами, основанными на электролизе, озонировании и хлорировании воды, имеет целый ряд преимуществ. В их числе: низкое энергопотребление, более долгий срок службы установки, высокая эффективность очистки, отсутствие необходимости содержания на судне большого количества реагентов, отсутствие в очищенной воде активных химических веществ.

Водяной балласт является незаменимым для безопасной и эффективной эксплуатации современного морского транспорта: он обеспечивает соответствующий вес, а также равновесие и стабильность судна. В зависимости от уровня заполнения балластной системы, судно способно менять глубину своей осанки, а подводные лодки при заполнении балластной системы способны всплывать или погружаться. Однако, отработанные балластные воды могут представлять серьезную угрозу как для экологии, так и для здоровья людей из-за содержащихся в них нефтепродуктов и прочих отходов.

«По мнению экспертов, загрязнение акваторий балластными водами, сбрасываемыми с судов, превратилось в серьезную мировую экологическую проблему. Для ее решения необходимо как можно активнее внедрять современные системы обработки балластных вод. Я предложил применить для обеззараживания балластных вод судов новую технологию, которая была использована при разработке инновационной системы очистки воды, предназначенной для питья и бытовых нужд «АмурГрафен».

Студент 4 курса ФЭЛ Андрей Лунёв

Принцип работы изобретения заключается в следующем: при фотоактивации и подаче невысокого напряжения в микроканальном фотобиорекаторе, оксид графена и фуллерены генерируют синглетный кислород, что приводит к образованию активных форм кислорода (АФК). Генерируемые АФК реагируют с липидами бактериальной клетки, белками и нуклеиновыми кислотами. Это влечет за собой разрушение мембран, деградацию белков и разрыв в ДНК, что в конечном итоге вызывает гибель клеток. По окончании облучения и снятии напряжения с оксид-графенового слоя, синглетный кислород переходит в неактивную триплетную форму, а нестабильная перекись водорода распадается на воду и молекулярный кислород. Данная технология позволяет создать устройства с высокой энергетической эффективностью (менее 100 Вт на 100 литров воды), что на 2-3 порядка эффективнее традиционных методов, за счет чего минимизируются расходные материалы.

«Главная особенность данной технологии – сверхактивная генерация синглетного кислорода, которая достигается при малом удельном энергопотреблении и без дополнительных катализаторов, а также отсутствие в очищенной воде активных химических соединений».

Студент 4 курса ФЭЛ Андрей Лунёв

К 2021 году разработчики планируют создать опытный образец фотобиореактора, запустить производство устройства на Дальнем Востоке и выйти с готовым продуктом на рынок. Заинтересованность во внедрении разработки проявили руководители АНО «Отраслевой центр МАРИНЕТ», созданной для поддержки развития высоких технологий в морской отрасли. Разработка будет востребована среди судостроительных и судовладельческих компаний, а также на рыбных фермах.

Для справки

Конкурс УМНИК-Маринет проводится с 2016 года Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонд содействия инновациям) при участии рынка интеллектуальных систем управления морским транспортом и технологий освоения мирового океана Маринет. Приоритетными направлениями рынка Маринет являются: цифровая навигация (e-Navigation), технологии освоения ресурсов океана и инновационное судостроение. Конкурс направлен на поддержку коммерчески ориентированных научно-технических проектов молодых исследователей. В рамках программы фонд выделяет гранты в размере 500 тыс. руб. для научно-исследовательских работ, выполняемых специалистами в возрасте от 18 до 30 лет.

В этом году на заочный этап конкурса было подано свыше 60 заявок из более 10 регионов России, 40 из них были отобраны для очного финала. По результатам очной защиты исследовательских проектов 29 заявок были поддержаны жюри.


28 января 2019