Наталья Ланцова
В последние годы угольная отрасль России переживает парадоксальную трансформацию. С одной стороны — санкционное давление и сокращение экспорта в Европу. С другой — беспрецедентные инвестиции в экологизацию и комплексную модернизацию производства.
Показателен в этом плане опыт Кузбасса, где научно-образовательный центр «Кузбасс — Донбасс» реализует первую в стране комплексную научно-техническую программу «Чистый уголь — зелёный Кузбасс». Этот мегапроект направлен на разработку и внедрение отечественных технологий и оборудования для угольной промышленности, охватывая все этапы инновационного процесса — от создания опытных образцов до запуска промышленного производства с использованием передовых технологий в энергетике, обработке и передаче данных.
Программа получила колоссальную поддержку на федеральном уровне — 1,5 млрд рублей. Более того, впервые в современной истории углепрома бизнес стал вкладывать в разработки учёных собственные средства — за три года предприятия направили на реализацию проектов КНТП 946 млн рублей. На эти деньги было приобретено научное оборудование и открыты уникальные лаборатории. Учёные получили возможность проводить исследования высшего уровня с последующим внедрением в реальное производство.
Зелёная революция
КНТП «Чистый уголь — зелёный Кузбасс» представляет собой комплексный подход к модернизации угольной отрасли, внедрению цифровых технологий и обеспечению экологической устойчивости, что способствует созданию новой модели развития промышленности на основе инноваций и научно-производственной кооперации.
Среди флагманских экологических проектов комплексной программы — не имеющий аналогов в России питомник саженцев с закрытой корневой системой, комплексные установки для очистки сточных вод, а также магнитно-гравитационная технология и обогатительная установка для переработки отходов углеобогащения.
Мегафабрика саженцев открылась в январе этого года в Кемеровском государственном университете. Вместо обычных теплиц здесь используются вертикальные фермы, где саженцы сосен и елей растут на гидропонике. Питательный раствор подобран специально по фазам роста. Это в 100 раз эффективнее теплиц. Саженцы растут быстрее и более крепкими, что повышает их приживаемость.
Технология позволяет значительно экономить ресурсы: для выращивания нужно на 95 % меньше воды, чем в традиционных теплицах. При этом растения можно выращивать даже зимой. Всё управляется с помощью искусственного интеллекта, который следит за оптимальными условиями: светом, температурой и влажностью. Всего за год в питомнике могут вырастить до трёх миллионов саженцев, что покроет больше половины потребности региона в посадочном материале для рекультивации.
Проблемы угледобывающих регионов не ограничиваются только необходимостью рекультивации земель. Не менее остро стоит вопрос очистки карьерных сточных вод, содержащих целый «коктейль» вредных веществ. Решение нашли учёные Кемеровского государственного университета совместно с коллегами из легендарного МГТУ им. Баумана. Они создали уникальные водоочистные установки, эффективность которых на 30 % превышает существующие аналоги.
Особенность новых установок — применение природоподобных технологий, впервые использованных в мировой практике для очистки карьерных вод. Разработчики взяли за основу естественные процессы очищения, но усилили их с помощью современных инженерных решений.
Учёные предложили два варианта флотационной очистки:
— электрохимический метод с использованием титановых электродов;
— реагентный способ на основе алюминиевых соединений (запатентованная технология).
Обе системы представляют собой многоступенчатые очистные комплексы, где вода последовательно проходит несколько этапов обработки. При этом весь процесс происходит в едином аппарате, что делает систему компактной и удобной в эксплуатации.
В настоящее время установки проходят тщательные испытания: каждая партия очищенной воды анализируется в лабораториях, затем учёные сравнивают эффективность разных методов и оценивают экономическую целесообразность каждого решения.
По результатам испытаний будет выбрана наиболее эффективная технология для масштабирования на предприятиях Кузбасса. Это позволит существенно улучшить экологическую ситуацию в угледобывающих районах, снизить нагрузку на природные водоёмы и создать прецедент для внедрения подобных технологий в других промышленных регионах.
Помимо рекультивации нарушенных земель и очистки загрязнённых сточных вод, промышленность сталкивается с ещё одной экологической проблемой. Каждый год углепром оставляет после себя гигантские «хвосты» — около 2,8 миллиарда тонн отходов. Но и здесь наука предложила инновационное решение.
Учёные Института земной коры СО РАН совместно с научно-производственной компанией «Спирит» разработали уникальную технологию, которая не просто уменьшает экологический ущерб, но и превращает отходы в доходы. Их магнитно-гравитационная установка, созданная в рамках программы «Чистый уголь — зелёный Кузбасс», способна извлекать ценные компоненты из того, что раньше считалось бесполезными отходами.
Секрет технологии кроется в её многоступенчатой системе переработки:
— сначала отходы разделяются на фракции с помощью комбинации магнитных и гравитационных методов;
— затем из них извлекается порядка 20 % угля, который можно снова пустить в дело;
— оставшиеся компоненты превращаются в железосодержащий концентрат и сырьё для строительной промышленности.
Реальные испытания показали впечатляющие результаты. На обогатительной фабрике «Кузбасская» установка перерабатывала две тонны отходов в час, извлекая 300–400 кг угля. На Кемеровской ГРЭС технология доказала свою эффективность при работе с золошлаковыми материалами. Спустя год различных опытно-промышленных испытаний — на разрезе «Черемховуголь» — система вышла на промышленные масштабы — 100 тонн в час, или 360 тысяч тонн в сезон.
Перспективы у разработки огромные. Уже сейчас ведутся переговоры о внедрении технологии на других предприятиях, а учёные продолжают совершенствовать установку. Возможно, в недалёком будущем такие системы станут стандартом для всей угольной промышленности России, превращая экологическую проблему в источник дополнительных ресурсов.
Кузбасс — лаборатория угольной экологии будущего
Опыт Кузбасса наглядно демонстрирует, что даже угольная промышленность способна стать драйвером экологических инноваций. Программа «Чистый уголь — зелёный Кузбасс» разрушает стереотипы, предлагая принципиально новую модель развития отрасли, где:
1. Экология становится экономикой — переработка отходов приносит реальную прибыль, а не воспринимается как обуза.
2. Наука перестаёт быть абстракцией — каждый рубль инвестиций даёт конкретный технологический результат.
3. Бизнес и государство находят общий язык — уникальный пример софинансирования прорывных разработок.
Уже сейчас очевидно: кузбасский опыт станет ориентиром для других промышленных регионов России. А главное — он доказывает, что инновации способны превратить даже самые сложные экологические проблемы в новые возможности для развития.
