В 2022 году Татарстан вместе со всей страной взял усиленный курс на импортозамещение. Введенные Западом санкции перерезали логистические цепочки товарооборота, по которым в республиканскую промышленность поступали товары, комплектующие и технологии. Сильнее других отраслей пострадала добыча и переработка полезных ископаемых. Импортозамещение стало своего рода национальной идеей. Активизировались научные центры на крупных предприятиях, выросло число заказов на разработку иностранных компонентов в вузах и институтах. В этой подборке мы представим наиболее актуальные разработки в сфере добычи нефти, газа и их переработки, а также химии и нефтехимии. Нефтегазовые доходы занимают около трети ВРП, поэтому развитие этой отрасли в Татарстане в приоритете.
Усилиями Татарстана на свет появляются продукты, которые позволяют не только полностью заместить импортные поставки, но и обогнать западные технологии. С их разработками можно добывать трудноизвлекаемые запасы нефти, получать высокие урожаи в засуху и экономить на добыче водорода.
Гидрогель для подгузников и тушения пожаров
Открывает топ разработка зеленодольской компании «Сингер». Фирма запустила производство серии гидрогелей широкого применения. Суперабсорбирующие полимеры, или водопоглощающие кристаллы известны с 60-х годов прошлого века, но у «Сингер» инновационная технология их производства. Во всем мире первичный продукт выпускается во влажном виде, после чего проходит процедуру сушки. «Сингер» при производстве своих гидрогелей сразу выпускает сухие кристаллы, что существенно снижает издержки.
Для аграриев компания выпустила гидрогель «Аквасин» в форме гранул или в виде геля. Его вносят в почву под корни растений или семян, чайной ложки хватит на куст картофеля, нескольких столовых – на саженец яблони. Гранулы быстро впитывают влагу, разбухают и превращаются в водонасыщенный гель, который прилипает к корням растения. Такое резервное водохранилище в 6 раз сокращают затраты на полив. При высыхании абсорбент принимает свой первоначальный кристаллический вид, и готов к новому циклу при последующем увлажнении.
«Чаще всего наша продукция пользуется спросом у аграриев засушливых регионов страны – Воронежа, Краснодара, Волгограда, — сообщили в компании. — Интересуются производители из Казахстана, Египта и других стран Африки, но они хотят не столько наладить поставки, сколько получить наши технологии и организовать производство на своей территории, а мы своими уникальными разработками делиться не готовы».
Помимо сельского хозяйства продукция «Сингера» выпускается для пищевой промышленности, медицины и машиностроения. Любопытно, что старт разработке был дан для удовлетворения нужд пожарных и спасателей: гидрогель в два раза быстрее воды тушит пожар, подавляя очаги возгорания.
Гранулы для аграриев «Сингер» выпускает с 2021 года, а теперь вышла на новый этап импортозамещения — компания разрабатывает гидрогель для подгузников.
Саморазрушающиеся реагенты для глушения скважин
Института геологии и нефтегазовых технологий (ИгиНТ) КФУ совместно с «Газпром нефть» вывел реагенты для глушения скважин на нефтегазоконденсатных месторождениях, характеризующихся аномально низким пластовым давлением. Потребность нефтяников связана с необходимостью временно «закупорить» скважину для проведения текущего или капитального ремонта оборудования. Разработанные составы гелевых частиц при взаимодействии с водой увеличиваются в размерах и образовывают «блокирующий экран». Особенность разработанных составов на основе отечественного сырья в функции «программируемого» саморазрушения в заданный временной отрезок.
Традиционные жидкости глушения (например, вода) не всегда эффективны в осложненных условиях, и могут привести к разрушению коллектора (горной породы, вмещающей смесь нефти и газа). Это затрудняет нефтедобычу, и применение водонабухающих агентов с саморазрушением является перспективным направлением.
«Мы совместно с «Газпром нефть» занялись этой разработкой в 2022 году», — рассказал старший преподаватель института геологии Айдар Мустафин. — За небольшой промежуток времени удалось довести идею до лабораторных исследований и производства опытной партии, которая прошла промышленные испытания».
Первые опыты показали эффективность реагентов, уже произведены несколько тонн состава, есть все перспективы масштабирования производства, отметили в КФУ.
Высокоактивный натрий для повышения нефтеотдачи
Инициатор еще одной разработки в сфере нефтедобычи – компания «Татнефть». По ее заказу научно-исследовательская лаборатория методов увеличения нефтеотдачи ИгиНТ КФУ искала ответ на вопрос, как повысить добычу трудноизвлекаемых запасов. «Нашей задачей было организовать применение в этих целях высокоактивного металлического натрия, — рассказал сотрудник лаборатории Алексей Вахин. — В исходном виде это высокоактивный металл, его опасно даже хранить. Мы разработали способ получения наносуспензии (измельченные в углеводородной жидкости частицы вещества, например, молоко это суспензия жира в воде). При ее закачивании в пласт происходит химическое преобразование нефти. В ходе реакции выделяется тепло и водород, в конечном итоге это приводит к снижению вязкости нефти и облегчает добычу тяжелой нефти».
По словам Вахина, разработка не имеет аналогов в мире. Созданием реагентов для повышения нефтеотдачи занимаются многие исследовательские центры в России и мире. Разработка КФУ и Татнефти основана на простой реакции металлического натрия с водой, при которой выделяется много тепла. «Повышение температуры пласта даже на 50 градусов существенно повышает подвижность нефти, — объясняет ученый. — Обычно температуру пласта повышают закачиванием туда перегретого пара, но в нашем случае можно без этого обойтись».
Тестирование суспензии показало хорошие результаты. «мы можем применять ее при нефтедобыче в северных регионах, — добавил Вахин. — Это существенно дешевле, чем тянуть туда паропровод».
Новое слово в агросфере
В сфере химических разработок значительную лепту внесли гиганты «Казаньоргсинтез» и «Нижнекамскнефтехим». Предприятия получили доступ к ресурсам экосистемы научных центров СИБУРа, частью которого они стали три года назад. В 2026 году СИБУР планирует вывести потенциал компании на новый уровень, запустив в эксплуатацию Центр научных исследований и масштабирования в Казани, который станет головным научным подразделением холдинга в России.
Второй в подборке продукт для аграриев – разработка СИБУР ПолиЛаб Казань, которая позволила пополнить линейку полиэтиленов низкого давления маркой HD 12443 AP для производства трубок и лент капельного орошения.
Ленты капельного полива не редкость для профессиональных фермеров, их активно применяют и дачники — вода при таком методе увлажнения подается напрямую в прикорневую зону растений. За несколько лет площадь сельскохозяйственных угодий с применением этого метода орошения выросла в 3 раза. Фермеры выбирают капельный полив за возможность сократить потребление воды на 30-70% и удобрений до 50% по сравнению с дождеванием.
Но после введения санкций компоненты, необходимые для производства лент полива, оказались недоступны. В ответ на «социальный» заказ фермеров, КОС разработал их аналоги, и с 2024 начал выпуск импортозамещающей новинки. Российские производители систем капельного полива отмечают рост спроса на свою продукцию, а ленты и трубки иностранного производства постепенно уходят с российского рынка. Качество российских систем постоянно повышается, поставки стабильны, а цена ниже зарубежных аналогов.
Запуск производства новой марки приветствовал президент академии наук РТ Рифкат Минниханов. «В Татарстане наиболее эффективно применение капельного полива при выращивании ягод, — отметил он. — Удобрения и капельный полив позволили повысить урожайность в 10 раз. Капельный полив позволяет беречь воду, а значит, снижаются расходы на содержание полей. Очень хорошо, что началось производство новой марки полиэтилена, это снизит себестоимость капельных систем. Появление на рынке новой марки полиэтилена – большой плюс для производителей капельной ленты».
Вызов BASF
В 2023 году ученые КФУ завершили разработку кинетических ингибиторов гидратообразования. Гидраты – это кристаллические соединения, образующиеся из воды и газа. Эти образования затрудняют процессы добычи, приводя к авариям и снижению производительности скважин. Ингибиторы препятствуют их возникновению.
В России нефтедобывающие компании до введения западных санкций практиковали ингибиторы немецкого концерна BASF. С закрытием логистического окна пришлось искать средства борьбы с гидратами в России. «Мы разработали новый класс соединений – водорастворимые полиуретаны, ранее они никогда не использовался в мировой практике в качестве ингибиторов гидратообразования, — рассказал кандидат химических наук КФУ Роман Павельев. — При работе над реагентами, мы импортозаместили западные аналоги, заменив большую часть мономеров на производимые, или легко доступные в РФ без потери целевых свойств».
Помимо борьбы с гидратами, полученный реагент снижает уровень коррозии и солеотложения оборудования. Ингибиторы рекомендованы для использования в северных зонах, включая Арктику, где особенно актуальна борьба с газогидратами на фоне жестких экологических требований.
От опытно-промышленной партии реагентов объемом 2.4 кубометра ученые готовятся перейти к промышленным объемам, емкость рынка в России оценивается в 500 тонн в год.
Суперпластификатор для апгрейда бетона
«Нижнекамскнефтехим» запустил производство полиэтиленгликоля (НПЭГ-2400). Это добавка, из которой получают суперпластификатор бетонных смесей пятого поколения. Суперпластификатор — это универсальная добавка, обладающая стабильным составом и точным действием, она позволяет регулировать свойства бетонных и растворных смесей в широких пределах. С полиэтиленгликолем НКНХ сроки хранения бетона увеличиваются, а его прочность существенно возрастает.
Работа над технологией велась в научно-технологическом центре НКНХ с 2019 по 2020 год. После серии испытаний продукт запустили промышленное производство.
Поликарбонатный «взгляд» Lada Vesta
Новые решения татарстанской нефтехимии коснулись и автопрома. «Казаньоргсинтез» в конце 2023 года объявил о запуске производства двух новых марок поликарбоната PC-022URС1 и PC-010URС. Они предназначены для изготовления рассеивателей автомобильных фар. Рецептура обеих марок «автомобильного» поликарбоната разработана казанским и московским филиалами исследовательского центра «Сибур Полилаб» по заказу компании «Автосвет».
Новые марки позволяют полностью заместить в этом сегменте импортное сырье, убеждены в компании. В ходе совместных испытаний на технологическом оборудовании компании «Автосвет» были изготовлены фары для автомобиля Lada Vesta. По оценкам экспертов, российскому автопрому в год может требоваться от 2 до 7 тыс. тонн поликарбоната в год. Производство поликарбоната для России уникально, этот продукт выпускают только на КОСе.
Еще один подарок отечественному автопрому СИБУР сделал в мае прошлого года. В партнерстве с АвтоВАЗом и производителем топливных систем для автомобилей «ДИПО», холдинг разработал первую в России марку полиэтилена HD 60472 LB для производства топливных баков автомобилей.
Полимерная сера для шинных заводов
В КНИТУ-КХТИ изобрели технологию экологически чистого производства полимерной (нерастворимой) серы. Автор разработки — завкафедрой технологии переработки полимеров и композиционных материалов КНИТУ-КХТИ Тимур Дебердеев. Полимерная, или нерастворимая, сера — это основное сырье в шинной и резинотехнической промышленности, ее используют для связи молекул полимеров. Серу также применяют при производстве стройматериалов, к примеру, серных бетонов или асфальтов.
Новая технология представляет собой превращение элементной серы под действием разных факторов в полимерную. В результате кристаллизации сера переходит в твердое агрегатное состояние, представляющее собой стабилизированный мелкодисперсный готовый продукт.
«Обычно при производстве полимерной серы используют сероуглерод, токсичный яд, а представленная технология абсолютно безвредна с безотходным производством, — отметили в вузе. — Сейчас в России аналогов таких производств нет».
Производство полимерной серы можно построить при любом нефтеперерабатывающем заводе, поскольку она выделяется при перегонке нефти. Особенно много ее получают при перерабатывании высокосернистой нефти, что актуально для Татарстана.
Флаконы для инъекций
Несколько лет назад в России все полимерные флаконы для инъекционных препаратов производились из импортного сырья. Исправить ситуацию помог разработанный в 2023 году на «Нижнекамскнефтехиме» статистический сополимер пропилена с этиленом SIBEX PP R015 BM. Этот полипропилен предназначен для производства изделий медицинского назначения, прежде всего, упаковки для инфузионных растворов и одноразовых шприцев.
Полипропилен химически нейтрален и не влияет на свойства медпрепаратов, не выделяет токсичных веществ, не содержит вредных примесей и не вызывает раздражения при контакте с тканями организма. Изделия из него можно стерилизовать при температуре до 121°С.
Получение водорода из солнечной энергии
Закрывает наш топ еще одна разработка ученых КФУ, связанная с поиском альтернативных решений, связанных с уменьшением зависимости от углеводородных топлив. Сотрудники института геологии и нефтегазовых технологий совместно со специалистами Джизакского политехнического института (Узбекистан) разработали инновационный способ получения водорода из воды с использованием солнечной энергии.
Одна из основных проблем при промышленном производстве водорода — энергозатратность. «Традиционные методы производства водорода, такие как паровой реформинг воды или газификация углеводородов требуют большого количества энергии, часто получаемой из источников, наносящих ущерб окружающей среде. Использование солнечной энергии для процесса разложения воды на водород и кислород – это перспективное решение данной проблемы», — рассказал доцент кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов ИГиНГТ Руслан Кемалов.
Фотокаталитические и фотоэлектрохимические методы, основанные на использовании солнечных панелей и специализированных катализаторов, позволяют эффективно преобразовывать солнечную энергию в химическую энергию в виде водорода.
Проведенные эксперименты показали, что эффективность преобразования солнечной энергии в водород при использовании фотоэлектрохимической водородной ячейки составляет примерно 10-15% - это говорит не только о явном потенциале технологической идеи, но и необходимости проведения дальнейших исследований. В сентябре 2024 года учеными КФУ был получен патент на данную технологию. Сейчас продукт проходит этап коммерциализации.