Материалы IV Международной конференции «Актуальные научные и научно-технические проблемы обеспечения химической безопасности»
УДК 504.054
ББК 24
«Зеленая химия» в технологии создания импортозамещаемых органических материалов
(на примере ментола)
Пчелинцева Н.В., Баталин С.Д., Олискевич В.В., Никоноров П.Г.
В соответствии с приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации № 197 от 29 января 2016 г. «Об утверждении плана мероприятий по импортозамещению в отрасли химической промышленности Российской Федерации» обозначены приоритетные для импортозамещения продукты химической промышленности, целевые сроки и доли импорта к ним.
Нам представляется целесообразным в контексте импортозамещения добавить к общим принципам выбора целевых показателей и объектов для реализации импортозамещающих проектов в химической промышленности основные принципы «зеленой химии» и экономической логики, базирующиеся на анализе и сопоставлении ожидаемых уровней качественной и количественной конкурентоспособности с подорожавшим либо исчезнувшим импортом. В стратегической линии импортозамещения должна просматриваться идея «достраивания» уже существующих в стране производственных цепочек, либо создания новых полносвязных цепочек, использующих сырье отечественного происхождения.
Тактика выделения «магистральной» цепочки в синтезе ментола базируется на использовании подходов в рамках «зеленой химии» подбор исходных материалов и создание технологий, которые позволяют исключить использование вредных веществ и появление выброса отходов, которые являются основной проблемой всех химических производств. Нами были рассмотрены с точки зрения экономической целесообразности следующие подходы к получению ментола:
- м-крезол → тимол → ментол;
- о-ксилол → о-толуиловая кислота → м-крезол → тимол → ментол;
- скипидар → пинан → дигидромирцен → цитронелаль → ментол;
- циклогексанон → циклогексен-2-он → 5-метил-2-изопропилциклогексанон → ментол.
Реализация первого направления сопряжена с использованием дорогостоящего и не производимого отечественной промышленностью м-крезола. Синтез м-крезола позволяет достроить первую цепь реакций и открывает возможность создать экономически обоснованную технологию получения ментола в соответствии со схемой 2. В условиях тотальной импортозависимости по сырьевым компонентам представляют интерес схемы 3 и 4, базирующиеся на отечественном сырье.
Биодеструкторы пестицидов и испытание их эффективности на экспериментально загрязненных почвенных системах
Олискевич В.В., Талаловская Н.М., Тихомирова Е.И., Ксенофонтова О.Ю., Третьякова С.Э.
В рамках работ по созданию биодеструкторов пестицидов экспериментально обоснованы условия выделения консорциума бактерий, устойчивых к 100 ПДК прометрина и паратион-метила. Отобраны штаммы с высокими адаптационными и деструктивными характеристиками в условиях загрязнения почвы 100 ПДК прометрина. Выделены и депонированы штаммы-деструкторы прометрина и паратион-метила P. putida П2 (рег. № ВКМ В-2811D) и subtilis МФ1 (рег. № ВКМ В- 2812D).
Разработана технология создания биопрепарата, иммобилизованного на микрокапсулах из полимочевины, и изучена его деструктивная способность в лабораторных и полевых условиях на модели почвенной системы, экспериментально зараженной 100 ПДК прометрина. Доказано, что применение микрокапсулированного препарата биодеструктора в 10 раз эффективнее, чем внесение суспензии чистого штамма.
Оптимизированы параметры ферментации и сроки выхода культуры деструктора в стационарную фазу для получения наибольшей биомассы; результаты рекомендованы в промышленное производство биопрепаратов для ремедиации почв, загрязненных пестицидами. Определены оптимальные варианты применения комбинаций приемов ремедиации (полив, рыхление и интродукция биодеструкторов), обеспечивающих максимальное снижение концентрации пестицида и не вызывающих нарушения микробиологического равновесия в почве. Разработаны рекомендации по ремедиации почвы, загрязненной промышленным пестицидным препаратом «Гезагард» на примере чернозема южного.
Результаты работы реализованы при разработке универсальных технологий с использованием биологических и сорбционно-биологических методов, обеспечивающих рекультивацию (санацию) земель в соответствии с темой НИОКР «Почва» (№ госрегистрации 01200960905); а также при разработке опытной Установки УППР 10/15, предназначенной для промышленного производства биопрепаратов для рекультивации почв, загрязненных пестицидами, что подтверждается актом о внедрении. Полученные данные могут быть использованы при разработке проектов ликвидации источников накопленного экологического ущерба, связанных с хранением пестицидов, при проведении биологического этапа рекультивации почв.
Методология мониторинга химически опасных шламонакопителей
Олискевич В.В., Севостьянов В.П., Талаловская Н.М., Царюнов А.В.
Шламонакопитель «Черная дыра», расположенный в восточной части промзоны г. Дзержинск, Нижегородской области, в сотнях метрах от промышленных предприятий, был официально зафиксирован геологами в 70-х годах прошлого столетия с координатами №56°15’51,60″ Е43°39’47,16″. Местом его размещения послужил карстовый провал, где с годами образовалось искусственное озеро в виде неорганизованной (несанкционированной) свалки промышленных отходов. По экспертным оценкам, в «Черной дыре» находится до 70 тыс. т высокотоксичных неорганических, органических и полимерсодержащих соединений от 1-го до 4-го классов опасности, включая продукты и полупродукты боевых отравляющих веществ. Данная свалка, как экологически опасный объект, занесенный в Книгу рекордов Гиннесса, является «головной болью» жителей не только Нижегородской области, но и всей России.
Из-за своей уникальности, долгого функционирования и полихимического состава эта свалка является экосистемой, т.е. хорошей моделью для отработки на ее основе вопросов химической безопасности, мониторинга и технологий обеззараживания такого рода объектов.
В ООО «Научно-исследовательский институт технологий органической, неорганической химии и биотехнологий» (НИИТОНХ и БТ), входящего в Саратовский Научный Центр РАН, работают специалисты, имеющие многолетний опыт работы по безопасной переработке реакционных масс боевых отравляющих веществ (Лицензия Минпромторга РФ № 10831-УХ-ПУ от 29.09.2010 г. на осуществление деятельности по выполнению работ и оказанию услуг по хранению, перевозкам и уничтожению химического оружия). Поэтому работы, связанные с экологическими задачами по «Черный дыре», для специалистов института являются актуальными, а решение их рассматривается с позиций безопасного уничтожения химического оружия.
В 2012 г. НИИТОНХ и БТ принял активное участие в выполнении НИОКР «Определение химического состава и объема отходов, накопленных на неорганизованной свалке жидких и пастообразных отходов «Черная дыра». Цель работы — подготовка научно-технического обоснования способа обезвреживания, уничтожения или утилизации отходов, накопленных в шламонакопителе жидких и пастообразных отходов «Черная дыра». В основу работ в зоне «Черной дыры» положен комплексный подход, заключающийся в следующем.
Наличие в зоне шламонакопителя водного бассейна объективно делит исследования по двум территориальным признакам: по земельному участку, прилегающему к шламонакопителю, и его водоему.
Инженерно-гидрогеологические рекогносцировочные полевые исследования (инженерно-экологическое обследование) шламонакопителя по проходимости можно отнести к 111-ей категории сложности. Отсюда вытекают определенные условия по разметке точек пробоотбора, как по береговой зоне (грунт, грунтовые воды, газогенерирующие грунты), так и по разметке контрольных точек по «зеркалу» озера и глубин залегания шламовых горизонтов жидких, пастообразных и заполимеризовавшихся отходов. При этом количество пробуренных скважин, шурфов, плавательных буев, с учетом шагового расположения по поверхности и по глубинам залегания образцов должно учитывать их адекватность по всему выбранному горизонту (как по вертикали, так и по горизонтали) шламового профиля. Финалом разметки являлось создание картографической карты, являющейся неотъемлемым документом для дальнейших экологических исследований.
На основании рекогносцировки местности, с учетом ландшафта и метеоусловий шламонакопителя, близости р. Оки, карстового характера геологии «Черной дыры» и действующих в г. Дзержинске химически опасных производств, обязательному химическому, физико-химическому анализу и биологическому тестированию подвергались:
- атмосферный воздух,
- плодородный слой почвы, грунта, газогенерирующие грунты,
- грунтовые воды,
а для жидкой (озерной) зоны шламонакопителя — жидкие, пастообразные, заполимеризовавшиеся и бутимизированные отходы.
По результатам химического, физико-химического анализа и биотестирования определен качественный и количественный состав загрязнителей, как непосредственно в самом шламонакопителе «Черная дыра», так и на территории, окружающей несанкционированную свалку. Картографически представлены фрагменты распределения отходов по классу их опасности, токсичности и концентрации захоронения.
В итоге, предложен вариант технологии термоокислительного метода обеззараживания токсичных отходов в шламонакопителе «Черная дыра».
