Проекты научных коллективов РХТУ им. Д.И. Менделеева получили поддержку Российского научного фонда по итогам конкурса Президентской программы исследовательских проектов 2023 годаexternal link, opens in a new tab на получение грантов по мероприятиям «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» и «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых». Президентская программа исследовательских проектов была разработана РНФ в 2017 году по поручению Президента России Владимира Путина.
Грантовую поддержку получили два проекта: один из них посвящен методам очистки природного газа, другой – современным методам точной 3D-печати медицинских изделий сложной геометрии, в том числе имплантатов.
«Каждый из проектов предполагает проведение комплексных исследований для достижения принципиально новых результатов в своей области. Цель ― сделать более точными и эффективными ключевые технологические процессы в производстве медицинских изделий методом 3D-печати в одном проекте и в очистке природного газа, биогаза и дымовых газов – во втором. Важность каждого из этих направлений невозможно переоценить. Хочется отдельно отметить, что оба проекта показали свою конкурентоспособность на фоне многих очень достойных проектов высококвалифицированных молодых ученых. Впереди большая работа по реализации и внедрению результатов», ― прокомментировал и.о. ректора РХТУ им. Д.И. Менделеева Илья Воротынцев.
Первый проект «Исследование процессов формирования структуры высокопористых материалов, полученных с использованием аддитивных и сверхкритических технологий» направлен на получение новых изделий заданной геометрии на основе аэрогелей и наноматериалов. Проект предполагает разработку одностадийного подхода к сушке и стерилизации напечатанных изделий. Разработка универсальной технологии печати гелевыми материалами позволит расширить спектр используемых для печати материалов и обеспечить высокую точность процесса, а разработка состава самих гелевых материалов на основе биополимеров позволит развить теоретические основы структурообразования высокопористых материалов. В свою очередь, развитие методов сушки и стерилизации напечатанных изделий в среде сверхкритического диоксида углерода позволит разработать новые мягкие подходы к получению высокопористых стерильных объектов.
Предлагаемые изделия медицинского назначения могут быть использованы в качестве скаффолдов для культивирования клеток пациентов и получения персонифицированные имплантатов, что позволит значительно снизить риски возникновения воспалительных процессов и отторжения. Кроме того, предлагается использование процессов аддитивного производства при получении имплантатов различных тканей, что позволит значительно снизить время на их проектирование и изготовление.
Полученные результаты внесут значительный вклад в развитие наук о материалах для осуществления процесса трехмерной печати и формирования изделий сложной геометрии на основе биополимеров с наноматериалами. Все это позволит обеспечить распространение технологии трехмерной печати с использованием биополимеров для получения медицинских изделий со сложной геометрией на российском рынке.
Второй проект «Гибридный энергоэффективный метод — мембранно-абсорбционное газоразделение для задач удаления и улавливания кислых газов» направлен на повышение эффективности процесса удаления кислых газов из потока природного газа, биогаза и дымовых газов теплоэлектростанций.
По словам руководителя проекта Артёма Атласкина, наличие примесей кислых газов в природном газе негативно сказывается на его теплотворной способности, а в присутствии воды происходит коррозия трубопровода и образуются газовые гидраты. В случае дымовых газов теплоэлектростанций технологическая стадия улавливания диоксида углерода в её наиболее распространённой сегодня форме может потреблять до 30% генерируемой станцией электроэнергии, что приводит к росту ее стоимости, в то время как отсутствие такой стадии приводит к резкому повышению экологической нагрузки.
Реализация предлагаемого в проекте процесса происходит с помощью применения энергоэффективного и высокоселективного гибридного метода — мембранно-абсорбционного газоразделения. Это процесс газоразделения, реализующийся в непрерывном режиме под действием перепада давления.
Условно процесс можно разделить на несколько этапов: ввод газовой смеси непосредственно в слой абсорбента, абсорбция кислых газов, диффузия газа через толщу абсорбента, десорбция с обратной стороны и перенос газа через высокопроницаемую полимерную мембрану. В таком процессе селективность, главным образом, обеспечивается жидким абсорбентом, а производительность — высокопроницаемой полимерной мембраной. Комбинируя две системы, удаётся получить высокопроизводительный эффективный метод и одновременно с этим снизить нагрузку на окружающую среду.