Медиа-холдинг
«Очевидное - невероятное»

119234 г. Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ, д. 1, стр. 46,
здание экономического факультета, оф. 138
Тел/факс.: +7 495 939-42-66
E-mail: info@ochevidnoe-neveroyatnoe.ru

Лекции на портале «Научная Россия»

Солнце в ладонях

Солнце в ладонях

Я вспомнил строки А.С. Пушкина о солнце, как только узнал, что академик Валентин Николаевич Пармон стал лауреатом престижной премии «Глобальная энергия»:

Ты, солнце, святое, гори!
Как эта лампада бледнеет
Пред ясным восходом зари,
Так ложная мудрость мерцает и тлеет
Пред солнцем бессмертным ума.
Да здравствует солнце, да скроется тьма! 

При чем здесь В.Н. Пармон? Дело в том, что один из главных его интересов в науке — солнечная энергетика. Именно об этом я и хотел с ним побеседовать. Но сначала я его поздравил с присуждением премии. Академик поблагодарил, а потом признался, что уже начал готовить выступление на торжественной церемонии. 

Лауреат премии «Глобальная энергия» академик В.Н. Пармон. Фото: Ю.С. Позднякова.

Лауреат премии «Глобальная энергия» академик В.Н. Пармон. Фото: Ю.С. Позднякова.

— Что станет центральным пунктом в вашем выступлении?

— Впервые премия «Глобальная энергия» присуждена химику-каталитику. У нас крайне специфическая наука. Она имеет очень серьезное отношение к энергетике, но до сих пор об этом не говорили.
 

— Я понимаю, что в области катализа вам интересно и важно все, но у вас есть одна страсть, которую вы разделяете с академиком Ж.И. Алферовым...

— Да, это так. Традиционно исторически моя лаборатория называется «Лаборатория каталитических методов преобразования солнечной энергии». Хотя естественным образом ее тематика за многие годы изменилась, многое было передано в другие подразделения, но название лаборатории менять не хочу. Ради солнечной энергии 39 лет назад я приехал сюда, в Новосибирск.

— В 1977 г. это направление было не очень модным?

— Ситуация несколько иная. Интерес к солнечной энергии и нетрадиционной энергетике всегда начинает инициироваться энергетическими кризисами. Первый из них был в начале ХХ в. — 1901– 1902 гг. Не могу сказать, чем это было обусловлено, но факт остается фактом. А в начале 1970-х гг. во время второго энергетического кризиса люди пересаживались на велосипеды. Именно тогда произошел взрыв интереса к солнечной энергетике.

В 1972 г. нобелевский лауреат по химии академик Николай Николаевич Семенов опубликовал в журнале «Наука и жизнь» большую и глубокую статью об энергетике будущего. В ней он очень четко поставил несколько задач, и одна из центральных — освоение солнечной энергии, поскольку она вечная, то есть будет существовать, пока есть Солнечная система. Одной из основных поставленных задач было создание искусственного фотосинтеза вне растений. Данные для этой статьи академику Н.Н. Семенову помогал подбирать мой шеф по дипломной работе Кирилл Ильич Замараев. Он заразил меня этой проблемой. Я тогда оканчивал Московский физико-технический институт. Между прочим, был ленинским стипендиатом.

— Это хорошо характеризует то, каким студентом вы были…

— У меня было право выбора. Н.Н. Семенов создал в академии наук Совет по изысканию новых путей использования солнечной энергии, где у него было два заместителя: один по физике — Ж.И. Алферов, второй по химии — К.И. Замараев. В Новосибирск в Институт катализа мы переехали из Москвы большим гнездом. Замараев стал заместителем директора института, я — заместителем по его лаборатории. Нас было восемь ребят из Физтеха. Большинство из них на переезд сагитировал я, и эта группа стала основой моей будущей лаборатории. Задача была поставлена, но как ее решать, было абсолютно непонятно. И это, конечно, одна из интереснейших проблем для ученых.

— Пойди туда — не знаю куда, принеси то — не знаю что?

— Что надо принести, как раз было известно! Понятно, что поставленная задача была разрешима, но как ее решить…

— Почему известно?

— Растения это делают — фотосинтез. Задача: прямое преобразование солнечной энергии в энергию химического топлива. Моя докторская диссертация была первой на тему создания искусственного фотосинтеза. При работе параллельно выяснилось, что можно идти и другими путями, не копируя природу слепо. Фотосинтез использует кванты света, так же как солнечные батареи. Однако было обнаружено, что, используя катализ, преобразование энергии света в химическую энергию можно осуществлять более простым путем. Надо сконцентрировать солнечный свет и при высокой температуре провести запасающую энергию химическую реакцию, более простую, чем реакция фотосинтеза.

Мы сделали соответствующее устройство, испытали его. Подобным путем пытались идти и за рубежом — в Австралии, Израиле, Испании и, помоему, даже в Америке. Но наше устройство по параметрам было уникальным. Испытания были проведены в Крыму в 1983–1984 гг. Наше устройство обеспечивало около 2 кВт полезной мощности при КПД использования солнечной энергии около 45%. Мы сами удивились, насколько эффективно оно работало. Более того, после наших испытаний одна из очень серьезных военных фирм спроектировала, построила и даже представила на выставке реактор следующего поколения, более мощный.

— Как называлась установка?

— Солнечный каталитический реактор, СКР.

— С чего вы начали в Академгородке?

— Моя главная задача — получение водорода как химического энергоносителя. Оказалось, с помощью тепла можно создавать разные топливные смеси, насыщенные водородом. После успеха с СКР возник проект прямого преобразования атомной энергии в химическое топливо. При работе АЭС крайне нежелательно снижать мощность ее ядерных реакторов, иначе может произойти то, что случилось в Чернобыле. АЭС должны работать стабильно, устойчиво. А поскольку в течение дня использование электроэнергии очень сильно меняется, нужны мощные накопители энергии, куда будут поступать ее излишки.

Поэтому было предложено использовать термохимические каталитические системы. Эти работы в основном велись в Западной Германии — там была создана система «Адам — Ева». Предполагалось построить высокотемпературный ядерный реактор, получать там перегретый гелий, направлять его на каталитический реактор и производить в нем обогащенный энергией синтез-газ. А его уже можно хранить как угодно долго и использовать как топливо в любой нужный момент. Идея хорошая, однако за исключением одного но. Гелий — это гелий, тем более перегретый до температур выше тысячи градусов. Его материалы не держат.

Одновременно возникает и проблема химико-технологического характера. Когда идет работа с преобразователями энергии, очень важны габарит устройства и, следовательно, его энергонапряженность. Вот тут-то в данном проекте и появились серьезные сложности. То, что предлагали немцы, а потом и последователи в нашей и других странах, оказалось слишком громоздким и маломощным по сравнению с теми системами, которые создавали мы. Причем разница была грандиозной — у нас было эффективней раз в 50!

Дело в том, что мы предложили поместить катализатор непосредственно в активную зону ядерного реактора. Более того, было создано ядерное топливо, которое совмещает свои привычные свойства и свойства катализатора. Пористый оксид урана, оказывается, может работать как катализатор. Конечно, мы работали на имитаторах. У нас даже кандидатские диссертации сделали по этой теме. Мы готовы были пойти намного дальше, но тут случился Чернобыль. Нам сказали: ребята, близко к атомному реактору не подходите.

— Жаль, ведь такая интересная работа!

— Да, когда меня спрашивают о перспективах академической науки, я отвечаю: «На самом деле задача академии наук — проверка идей, выяснение работоспособности тех из них, которые в данный момент не востребованы, но через 20–40 лет, когда возникнут необходимые условия, ими можно будет заниматься». Академия наук — это и есть работа на будущее, ведь оно наступает так быстро! Когда Николай Николаевич Семенов создал научный совет по солнечной энергетике, солнечные батареи были абсолютно неэкономичны. Надо было понизить их стоимость в тысячу раз. Никто не верил, что подобное возможно. А сейчас в Испании они работают наравне с обычной энергетикой — там, по-моему, на них получают чуть ли 30% электроэнергии.

— Может создаться впечатление, что вы, будучи директором, а теперь научным руководителем института, только этими экзотическими проблемами и занимались?

— Конечно нет. Просто Солнце — мой любимый конек. Основное направление работ Института катализа — это, безусловно, химические процессы в промышленности. Все виды топлива получаются с помощью катализа. Но вы сказали слово «экзотические». Действительно, есть направления, которые на первый взгляд весьма необычны для традиционного катализа. И их тоже удалось поставить в институте.

— Например?

— Есть такое понятие — распределенная, или децентрализованная теплоэнергетика. Грубо говоря, это котельные небольшой мощности с очень жесткими требованиями по экологической чистоте и по возможности использования доступных видов топлива. Несколько лет назад было построено пять котельных на основе разработанных нами каталитических устройств, которые работали на отходах углеобогащения. Эти отходы — очень низкокачественный, а потому дешевый уголь. Прошла замена старых котельных на наши. И тут же выяснилось, что тепловая энергия стала в два-четыре раза дешевле, и главное — в котельной и рядом с ней можно дышать: воздух чистый.

— Полвека назад я попал в Лондон. В тот день был страшный смог, не было видно даже вытянутой руки. Это из-за печей и сжигания угля. А теперь никто уже и не помнит, что такое случалось в городе регулярно.

— Очистить дымовые газы угольных ТЭЦ тоже помог катализ. А идеи, как использовать катализ для непосредственного сжигания топлива, появились еще в 1930-х гг. Теоретические основы были разработаны еще тогда. Кстати, ими занимался наш первый директор Г.К. Боресков, но реальные котельные появились уже при мне. Мне кажется, это хороший пример того, что оригинальные, кажущиеся даже экзотическими идеи рано или поздно обязательно воплощаются в жизнь. Но многое зависит не от ученых…

— Что вы имеете в виду?

— Гримасы нашей рыночной экономики. История с каталитическими котельными идет волнами. В них можно сжигать все — щепу, опилки, уголь, древесину, жидкое топливо, газ и т.д. Наши котельные делала под ключ небольшая компания. А была она новой, неустоявшейся — достаточно было ее руководству переругаться, и все сразу прекратилось.

— А где конкуренты?

— С котельными все не так просто. Это бизнес не дешевый и достаточно рискованный. Мы предлагали его даже «Роснано». Кстати, на основе технологии, используемой в котельных, можно сжигать ил из водоочистных сооружений. Проблема очень острая, так как вокруг крупных городов уже образовались целые моря таких отходов. По сжиганию ила у нас пошел масштабный проект, который поддерживался крупной омской компанией «Мостовик». Все шло нормально, должны были сделать первую полногабаритную систему, но… «Мостовик» обанкротили. Российский бизнес крайне неустойчив. Мы в институте к этому привыкли — он у нас большой, есть и надежные заказчики. Но для нетрадиционных вещей найти надежных партнеров очень сложно.

— А ведь для обывателя они важны, не так ли?

— Конечно. Да и для экономики, которая держится не только на промышленных гигантах, но и на среднем и малом бизнесе. А он-то и неустойчив, к сожалению.

— Тогда вернемся к глобальным, то есть устойчивым проблемам.

Искусственные соты для размещения катализаторов. Фото: Ю.С. Позднякова.

Искусственные соты для размещения катализаторов. Фото: Ю.С. Позднякова.

— Мы, химики, остро чувствуем происходящую ныне серьезную смену сырьевого базиса для химической и топливо-энергетической промышленности. Посмотрим исторически. До XVIII в. основным сырьем были дрова. До XIX в. включительно — уголь. Потом все перешло на нефть. Поскольку она кончается, происходит переход на газ. Однако и его не напасешься. Нефтеперерабатывающие заводы в основном использовали легкую нефть, но сейчас ее мало. В Татарстане ребята чуть не плачут: у них легкой нефти почти не осталось, пошла тяжелая нефть, которую очень сложно перерабатывать. Нефтехимическому производству, где делают не топливо, а разную химическую продукцию, тоже надо переходить на новое сырье.

Обычно как делалось: разгоняли нефть, получали низкооктановый бензин, который нельзя использовать как топливо, и часть его шла на получение мономеров — исходных полупродуктов для полимеров и пластмасс. Теперь же и низкооктановый бензин в дефиците, надо переходить на сырье, которое доступно в России. Это тоже каталитические технологии. Проблема огромная. Причем химикам надо работать мобильно. Катализ — это именно та наука, которая способна помочь выйти из кризиса подобного типа. Да, катализ — наука фундаментальная, но у нее очень широкий прикладной аспект. Власти и бизнесу это надо знать и учитывать при составлении планов развития экономики.

— Разве этого не происходит?

— Судя по премиям, которые мы получаем, надежда на это есть. В начале 1990-х гг. шел разговор об использовании растительного сырья. Это тоже часть солнечной энергетики.

— На Западе это направление было модным.

— Кстати, во многом для того, чтобы удержать население в сельской местности. Занять людей, заниматься лет 30 назад, мы тоже успели вскочить в этот уходящий поезд. Считаю, мы это сделали вовремя и достаточно успешно. По ряду направлений мы работаем вместе с европейскими партнерами. Они считают, что наши катализаторы в ряде процессов работают лучше, чем их катализаторы. Это актуально. Сейчас идет перевод автомобильного транспорта на системы с меньшими выбросами углекислого газа. А все протоколы по уменьшению выбросов углекислого газа — и Киотский, и Парижский — Россия подписала, значит, и в этой области мы не имеем права отставать.

Считается, что растительное сырье идеально с точки зрения снижения выбросов углекислого газа, ведь оно из этого газа за счет фотосинтеза и получается. Сейчас могут ввести новые стандарты на авиакеросин. Одна финская компания уже выпускает ежегодно около 3 млн т топлива, полученного на основе растительных масел. Кстати, Россия поставляет такое масло в Финляндию, а там делают биоавиакеросин.

— И чем же это опасно?

— Мы в России биоавиакеросин не производим, хотя могли бы. Угроза же огромная. Если на авиакеросин введут новые международные стандарты, самолеты в России летать не смогут — авиапарк у нас импортный. Нельзя будет пользоваться нашим авиакеросином. Самолеты, которые будут прилетать сюда, надо заправлять по их стандартам, следовательно, топливо нужно будет закупать у них же. Нынешний кризис по сравнению с новым покажется детским лепетом.

— Когда это может произойти?

— Не исключаю, что в самые ближайшие годы. В Западной Европе, в той же Германии — знаю это не понаслышке — все уже готово к такому повороту событий: надо лишь нажать кнопку. И мы, химики, должны быть подготовлены к этому. то есть меняется сырье, меняются экологические требования, мы не должны этому удивляться, а сразу обязаны действовать. Институт катализа Сибирского отделения РАН гордится тем, что, когда возникла реальная необходимость иметь отечественные катализаторы для получения дизельного топлива по стандартам «Евро-5», мы в течение полугода с нуля сделали такой катализатор. Значит, научный потенциал есть.

— Разве в этом существуют сомнения?

— В советские годы Институт катализа был, по сути, в ранге миниминистерства, мы курировали всю катализаторную подотрасль страны. Через нас шли все деньги на новые разработки, мы утверждали программы — и сами выполняли многие из них.

— Как известно, вы работали эффективно. Что же плохого в такой организации?

— Мы были одним из немногих межотраслевых научно-технологических комплексов (МНТК), которые полностью выполнили свою задачу. Но в 1990‑х гг. государственный контроль в зоне промышленных катализаторов исчез. Мы убеждали всех в течение 20 лет, что катализаторы — это не рыночный продукт, не товар, а стратегические материалы. Без них, пусть и имея сполна нефть, заводы не смогут произвести даже топливо. Но нас не слышали, пока не ударили санкции. И тогда в число четырех самых приоритетных задач импортозамещения поставили и обеспечение России отечественными катализаторами.

— Когда же голос науки и ученых станет звучать громко и наконец-то будет услышан чиновниками?

— Как известно, пока гром не грянет…

— Вам комфортно работать здесь?

— Очень!

— Почему?

— Здесь очень деловая обстановка. Академгородок создавался теми, кто хотел серьезно заниматься наукой. Этот принцип бережно хранится учеными-сибиряками до сегодня.

СПРАВКА

Валентин Николаевич Пармон

Научный руководитель Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, доктор химических наук, академик.

Родился 18 апреля 1948 г. в Бранденбурге (Германия). Окончил факультет молекулярной и химической физики МФТИ (1972).

Спектр научных интересов: специалист в области катализа и фотокатализа, химической кинетики в конденсированных фазах, химической радиоспектроскопии, химических методов преобразования энергии, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, термодинамики неравновесных процессов.

Награды и премии: орден Почета (1999), орден «За заслуги перед Отечеством» IV степени (2007), медаль Франциска Скорины Республики Беларусь (2009), лауреат премии за инновации в катализе Европейской федерации каталитических обществ EFCATS (2005), лауреат Государственной премии России (2009) — премия за крупный вклад в развитие теории и практики каталитических методов глубокой переработки углеводородного сырья и использования возобновляемых ресурсов, почетный гражданин Новосибирской области, лауреат премии «Глобальная энергия» (2016) — за прорывную разработку новых катализаторов в области нефтепереработки и возобновляемых источников энергии, внесших принципиальный вклад в развитие энергетики будущего.

АКАДЕМИК Н.Н. СЕМЕНОВ О БУДУЩЕЙ ЭНЕРГЕТИКЕ:

«Грандиозные перспективы откроются перед человеком, если мы научимся превращать солнечную энергию в электрическую с КПД, несколько превышающим тот, который имеет место в растениях. Солнце посылает на Землю столько тепла, что каждые две с половиной минуты можно было бы доводить до кипения такое озеро, как Севан… Кроме больших технических трудностей, решение этой задачи потребует значительной научной работы. Надо создать такие энергетические катализаторы, которые позволили бы с достаточно большим КПД трансформировать солнечную радиацию в химическую энергию продуктов реакции. Природа создала подобные катализаторы в растениях в виде хлоропластов, содержащих хлорофилл. Они позволяют за счет солнечного света получать из углекислоты и воды богатые энергией органические вещества с выделением кислорода. КПД этого фотосинтеза в отдельных случаях достигает 10%. Надо найти искусственные катализаторы, действующие по этому же принципу, но имеющие КПД, скажем, в два раза больше. Я думаю, что задача эта при организованной и большой научной работе окажется разрешимой».

Источник: Материал портала «Научная Россия» — Солнце в ладонях

Лекции на портале «Научная Россия»

НАШИ ПАРТНЕРЫ: