Один из участников – аспирант кафедры композиционных материалов и строительной экологии САФУ Алексей СТЕНИН. Его проект «Каменная древесина» взял «золото» - победителю выделяется грант в размере 425 тысяч рублей.

В своей работе автор предложил конкретный способ улучшения физических свойств древесины: уменьшение водопоглощения, влажностной деформации, теплопроводности, увеличение огнестойкости и долговечности за счет применения минеральных компонентов. Как говорит сам аспирант, в результате исследования убито не два зайца, а пять, если не больше. Первые научные мысли в этом направлении появились, когда Алексей еще работал в МЧС инспектором пожарного надзора и экспертом испытательно-пожарной лаборатории. Практический интерес привел молодого человека в большую науку.

Когда щепка превращается в кирпич

«Древесина – популярный в строительстве материал, обладает высокой прочностью, экологичностью, легко обрабатывается, - объясняет Алексей. - Однако имеет и ряд недостатков. Во-первых, внутренняя поверхность древесины легко сорбирует водяные пары, во-вторых, дерево огнеопасно. Это создает неудобство в эксплуатации, особенно в северных климатических условиях. На наш взгляд, проблему может решить модификация поверхности древесного сырья минеральными нанодисперсными наполнителями на основе базальта, это одна из самых тугоплавких горных пород. Кстати, значительные залежи базальта находятся в Плесецке».

Вода при замерзании в поровой структуре древесных материалов увеличивается в объеме, что создает избыточное давление на поверхности пор и приводит к образованию трещин. От внешнего воздействия влаги зависит и энергоэффективность, и эксплуатационный срок службы материалов из дерева. Базальт обладает прочностью и высокой плотностью, теплоизоляционными и шумопоглощающими свойствами. По сути, «каменной» древесину делает особая защитная пленка из нано- и микродисперсных частиц базальта, закрепленных на поверхности сапонитсодержащим материалом, которая в процессе обработки, при определенных технологических параметрах, кристаллизуется в порах древесины, что и приводит к образованию силиката. Так, образно говоря, щепка превращается в кирпич.

«Каменная древесина» стала основой кандидатского труда Алексея, и сегодня ученый имеет уже два патента. Весь мир заинтересован в сохранении экологии и разработке новых безопасных и качественных строительных материалов, применяемых в условиях Севера; российские исследования привлекают скандинавов своей направленностью на Арктику. В международном конкурсе «Источник идей - Idea Sourcing 2.0» работа «Stone timber» получила грант в 425 тысяч рублей. Алексей планирует развивать задумку и рушит стереотип о том, что заниматься наукой сегодня не прибыльно.

«Современный ученый должен иметь в себе задатки бизнесмена, обладать административными ресурсами и тесными связями с промышленниками. Наука может приносить хорошие деньги, - уверен Алексей. - В итоге я хотел бы запустить целое производство по внедрению состава и изготовлению уже обработанных деревянных конструкций. Может быть, это будет технология для конкретного заказчика».

И жарко, и холодно

«Серебряным» призером и обладателем 300 тысяч рублей стал Андрей ПРОСКУРЯКОВ, аспирант второго года обучения института математики, информационных и космических технологий. Он представил работу «Вэб-ориентированная система для удаленной автоматической диагностики рака кожи по изображению на ранних стадиях заболевания».

Третье место и грант в размере 130 тысяч рублей получила заявка «Keep calm and keep cold. Eternal frost», что переводится как «Сохраняй спокойствие и холод. Многолетняя мерзлота». Ее авторы - самая молодая в конкурсе команда института нефти и газа САФУ - студенты Дмитрий МЕРИНОВ, Денис ВОРОБЬЁВ, Вячеслав ШУЛЁВ и завкафедрой разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, профессор Юрий СЕМЁНОВ. В первом конкурсе, организованном компанией Statoil ACA, ребята не прошли и в финал, а исправив допущенные ошибки, стали призерами.

Молодых ученых заинтересовал вопрос добычи трудноизвлекаемой нефти. Разработки таких месторождений обычно нерентабельны: большие запасы сверхвязкой нефти находятся в условиях Крайнего Севера, что сильно усложняет добычу.

«Если разрабатывать такие месторождения традиционными способами, то высоковязкая нефть застынет в скважине, нарушив ее работу, либо, поднявшись вверх, отдаст свое тепло окружающим многолетнемерзлым породам и превратит их в грязь, в которой скважина просто не устоит, - объясняет Вячеслав ШУЛЁВ. - В любом случае произойдет авария. В проекте мы предлагаем технологию сохранения холода мерзлых пород, чтобы нефть при этом оставалась в подвижном нагретом состоянии».

Если вода закипает при 100 градусах выше нуля, есть вещества, которые кипят при отрицательных температурах. Ученые в своей технологии использовали аммиак, который в горячем состоянии подается по колонне, отдавая свое тепло нефти, и, проходя через дросселирующее устройство, расширяется, охлаждается и закипает при отрицательной температуре, отнимая тепло у мерзлых пород. С таким подходом и нефть не застынет, и горная порода не разрушится.

Идее сохранения холода уже более 30 лет, ее основатель - Юрий Семенов. В перестройку реализовать проект было сложно, нефтяные компании стали частными и не слишком заботились о разработке новых технологий. Но время легкой нефти заканчивается, месторождения истощаются. Вероятность открытия крупных месторождений хоть и есть, однако для этого нужны большие капиталовложения. Разработка шельфа в условиях Арктики – дело дорогостоящее, не всегда рентабельное.

«В России коэффициент извлечения нефти из месторождений остается на крайне низком уровне — это порядка 37%, хотя в развитых странах он достигает 65-70%. Это актуальная проблема. Надеюсь, наш проект исправит ситуацию, - сказал Шулев. - Правда, внедрить технологию с ходу сложно, в нефтегазовой отрасли проекты требуют огромных вложений: чтобы ту же скважину пробурить, нужно $5-6 млн».

Однако юные Платоны уже обсуждают пути реализации с компаниями партнеров и патентуют идею. Среди своих потребителей они видят такие компании, как «Statoil ASA», представители которой, кстати, одобрили идею, а также «Total», «Роснефть», «Лукойл», «Газпром нефть» и множество маленьких дочерних компаний.

Семь раз отмерь

За проект «Круглопильный станок с кольцевой пилой» старший преподаватель лесотехнического института Михаил ДЕРБИН и его магистрант Руслан ЯНОВСКИЙ получили специальный приз конкурса - грант в размере 85 тысяч рублей.

Совершенствованием лесопильного оборудования Михаил Дербин увлечен еще со времен аспирантуры. По его словам, реализация идеи лесопильного станка с пневматическим приводом кольцевой пилы позволит уменьшить габариты и металлоемкость станка, увеличить точность и безопасность пиления.

«Сегодня в лесной промышленности актуальна проблема повышения устойчивости круглых пил, - рассказывает Михаил ДЕРБИН. – Обычно этого добиваются предварительной обработкой полотна пилы или просто делают ее толще, но при таких способах растут энергозатраты. При реализации нашего проекта можно будет увеличить устойчивость, уменьшить толщину пилы и повысить энергоэффективность в процессе раскроя древесины».

Наука должна быть тесно связана с производством, считает Михаил. Испытать станок предстоит на производстве, а итог работы может быть интересен как станкостроительным, так и лесопильным компаниям.

«Лесопиление надо поднимать с колен, - считает магистрант лесотехнического института Руслан ЯНОВСКИЙ, - надеюсь, наше предложение как-то повлияет на «лесную» ситуацию в области. Что касается научных конкурсов и конференций, они привлекают не столько призами, сколько возможностью проверить свои силы. Твой труд оценивают эксперты, задают нужный вектор развития, поэтому мы участвуем как во внутренних университетских конкурсах, так и в международных».