"В природе все продумано, все включено в процесс круговорота"

В свое время мы любили утверждать: «Человек, понимаешь ли, царь природы». Доцарствовались! Собираем всемирные совещания, что делать с парниковыми газами, выбросами всякой дряни в атмосферу, воздухом которой сами же и дышим. Поэтому становится понятно, почему в последнее время все громче идут разговоры о природоподобных технологиях. О них мы поговорили с Ольгой КУНИЦКОЙ, доктором технических наук, профессором АГАТУ.

— Ольга Анатольевна, что такое природоподобные технологии простыми словами?

— Скажу сразу, что ими занимаются на очень высоком научном уровне, используя синхрофазотроны, фемтосекундные технологии и тому подобное. Если простым языком, то ученые-физики изучают на молекулярном уровне устройство природы — веществ, белков и т. д. И те сложные процессы, которые в них происходят и которые мы не видим невооруженным глазом. Затем на этих знаниях моделируются природоподобные технологии.

— Ну, как-то не совсем просто…

 — Скажем, изучают то, как устроена природа. А она устроена рационально, все биологические циклы, существующие в природе, сформировались самостоятельно, т. е. она не тратит «лишнюю» энергию на различные процессы. Человек же для обеспечения своей жизни, разработку и внедрение различных технологий использует значительное количество энергии, которую можно было бы использовать более разумно и сохранить при этом энергетические ресурсы. Природа очень избирательна в отличие от нас. Человек затрачивает огромное количество ресурсов для производства товарной продукции и далеко не всегда предусматривает возможность утилизации уже ненужных отработавших вещей, так образуются отходы, свалки, являющиеся огромной экологической проблемой. В природе же все «продумано», все включено в процесс круговорота. Дерево, например, после гибели разлагается микроорганизмами до полезных ростовых веществ, образуя гумусный почвенный слой. И, для того чтобы приблизиться к столь мудрому ведению хозяйства, необходимо воспроизводить природные явления в технологических процессах. А для этого нужно понять на самом высшем уровне, как устроено вещество, явление и т. д. в природе, для чего и требуется разработка и применение разных физико-химических, физических методов изучения белка, химических реакций и т. д.

— Расщепление атома тоже можно назвать природоподобной технологией?

— Ну да, наверное, это же работа синхрофазотрона. Поэтому именно Курчатовский центр стал ведущим исполнителем Указа президента РФ о развитии природоподобных технологий. России необходимо готовить кадровый потенциал ученых, чтобы они смогли досконально изучить невидимые невооруженным глазом процессы в природе. А для этого требуется ускорить движение электронов, атомов и т. п., чем и занимаются физики-ядерщики. Затем создать свои технологии, которые будут более рациональны — с минимально затрачиваемой энергией и с минимальным образованием отходов, которые необходимо сложным образом утилизировать, перерабатывать. И тоже с потерями энергии, выбросами вредных веществ и т. д., то есть экологически небезопасно.

— У природы нет отходов?

 — Да, природа все утилизирует, абсолютно все! Мы же со времен обучения в школе знаем понятие «круговорот веществ в природе». Так что надо за ней подсматривать и воспроизводить, эта идея давно возникла.

— Со времен Леонардо да Винчи?

— С тех времен, когда человек на уровне своих наблюдений, а не на научном уровне физических процессов и химических преобразований уже стал использовать, например, жизнедеятельность микроорганизмов, то есть с незапамятных времен. То же брожение, в результате чего получалось вино, хлеб и т. д. Это уже были природоподобные технологии.

— Сейчас вы их используете?

— Используем в своей деятельности знания физиков, которые изучают таковые. Например, это закладка плантаций или, как можно говорить, карбоновых полигонов. То есть посадка определенного количества быстрорастущих деревьев, которые минимизируют карбоновый след, поглощая углекислый газ. А взамен вырабатывая, как мы знаем, кислород. В природе, без антропогенного воздействия, все уравновешено. А вот жизнедеятельность человека, техногенное воздействие нарушают экологическое благополучие. К примеру, автомобили. С моей точки зрения, выделение углекислого газа — еще не самое страшное. Наиболее вредным является выделение канцерогенных веществ в отработавших газах, тех же бенз(а)пиренов при переработке топлива двигателями. В то же время необязательно делать посадки только для уменьшения карбоновых следов, они нужны просто для того, чтобы использовать эту древесину для других целей, к примеру, для производства топливных пеллет, брикетов. Древесину также можно использовать для глубокой химической переработки — получения экстрактивных веществ, биологически активных веществ и огромного количества ценных для человека продуктов. То есть налицо многогранное использование карбоновых полигонов. А начинались они с того, что в Европе уменьшилась площадь лесных насаждений. Стало понятно, что необходимо их восполнять, и стали закладываться эти пробные полигоны быстрорастущей древесины. Потом уже подтянулся карбоновый след.

— Вот это что такое, след этот?

— Содержание углекислого газа в атмосфере.

— Ну, посадки деревьев всегда же были, почему их сейчас назвали полигонами?

 — Для них используются породы деревьев с применением технологий генной инженерии, селекции, которые позволяют достичь быстрого роста древостоя.

— ГМО добралось и до деревьев?

— Конечно!

— А насколько это вредно?

— Вред генной инженерии именно для деревьев — это бездоказательно. Еще не прошло такого количества времени, чтобы определить, насколько это вредно и вредно ли вообще. Мы не говорим о генно-модифицированных продуктах питания, я тоже не за них. Но в случае, когда мы конструируем полезные для человека технологии, ту же быстрорастущую древесину, считаю, она нужна. Ведь нас на Земле стало много, леса очень быстро вырубаются, к примеру, в тропиках. И необходимо их восстанавливать. Леса — это климатообразующие системы на планете.

— Чтобы было понятно, двигатель внутреннего сгорания — не природоподобная технология?

— Нет, это придумал человек. Кстати, ученые Курчатовского центра сейчас работают над новыми видами топлива, над природоподобными новыми двигателями с минимальными энергетическими затратами.

— Представляю, вместо бензина залил в бак полтора литра бактерий — и езди себе два месяца без дозаправки…

— Собственно говоря, в чем вообще корень зла? Все технологии, которые придумал и использует человек, очень энергозатратные. Нужно много энергии, чтобы произвести что-то. А в природе все энергоэффективно, природа минимизирует затраты на производство чего бы то ни было. И если человек сможет (а я думаю, что сможет) понять эти закономерности затрат энергии, то все технологии, которые мы сможем воспроизвести, будут наиболее эффективны с более высоким КПД.

 — Когда дерево растет, оно же тратит энергию?

— Да, но оно ее и накапливает с помощью фотосинтеза. Дерево набирает сил от солнца. А мы его спилим и сожжем в печке и эту энергию используем себе во благо — обогреем жилище, сварим еду. То есть древесина является природным аккумулятором, выступает в роли батарейки, накопившей солнечную энергию. И мы эту энергию используем. Это если совсем просто.

— Вон оно что! А зола пошла как удобрение?

— Да. С помощью теплохимических реакций древесина разложилась на комплекс простых неорганических веществ (золу), которые природа использует как ростовые вещества для растений. Самое важное в любой технологии — это энергозатраты.

— И безотходность?

— Да, они взаимосвязаны. Есть такое понятие, как петля качества. Чтобы придумать что-то новое, надо сначала понять, нужно ли это кому-то. Далее идет проектирование, производство, обеспечение логистической части. Если это техническое устройство, то техобслуживание до и после продажи, ну и так далее. А чем заканчивается эта петля качества? Продали, эксплуатируем, а еще? Дальше мудрые производители предусматривают утилизацию. Потому что я, как производитель, отвечаю перед людьми, перед природой за безопасность. Значит, во-первых, я должен не загрязнять своим производством окружающую среду, во-вторых, как рациональный пользователь, как рачительный хозяин, я должен предусмотреть процесс переработки отходов и использовать эти отходы как вторичное сырье. В советский период было модно разрабатывать все технологии на основе безотходного оборотного цикла. То есть, к примеру, мы отходы древесины не разбрасываем нигде, а мы их (утрированно) «варим» и получаем целлюлозу (бумагу, картон), производим этиловый спирт, кормовой белок как добавка для КРС, сорбит (сахар для диабетиков) и многое-многое другое. Я, как химик-технолог по переработке древесины, утверждаю, что древесина — это наше все, без дерева не было бы человека. Уже сейчас человек использует древесину для получения биологически активных веществ, необходимых для здоровья людей и животных. А с развитием современных технологий (тех же природоподобных) появится возможность производить множество других продуктов, получаемых в результате переработки отходов древесины. Даже таких, которые помогают в лечении онкозаболеваний. Дерево является натуральным органическим полимером, который человек использует в различных своих областях деятельности.

— Вы внедряете такие технологии для Якутии?

— Мы начинаем в этом направлении, пытаемся сейчас начать выстраивать свою работу таким образом, чтобы технологии были с минимальными энергетическими затратами и с бОльшим выходом. Пока ищем пути и возможности. Нашему факультету на днях исполнилось пять лет, первый юбилей! Так что мы достаточно молоды. И, конечно, в любом случае мы идем в сторону использования природоподобных технологий, по-другому невозможно. Надо понимать, что энергия конечна на Земле, эти углеводороды, нефть, газ, уголь когда-то закончатся. Человечество все равно пойдет по пути экономии энергии, по пути рационализации технологических процессов. Изучение древесной структуры на атомарном уровне поможет применять более совершенные технологии. Если мы знаем тонкую структуру древесины, то можем оптимизировать процесс ее заготовки, можем разрабатывать новые технологии обработки и защиты от тех же болезней, от насекомых. А древесина — это воспроизводимый природный ресурс, при надлежащем уходе она будем вечным ресурсом. И вот что хотелось бы отметить. Для Якутии, края с огромным лесным массивом, необходимо усилить научный потенциал для внедрения тех же природоподобных технологий с целью защиты, охраны и рациональной переработки древесины.

Справка

КУНИЦКАЯ ОЛЬГА АНАТОЛЬЕВНА

Доктор технических наук, профессор 1996. Окончила Санкт-Петербургскую государственную лесотехническую академию имени С. М. Кирова (СПбГЛТА), химикотехнологический факультет. Квалификация — химик-технолог по специальности «Химическая переработка древесины». Кандидатская диссертация на тему «Технология и свойства ксилитно-сорбитного сиропа».

2001–2010. Доцент кафедры биотехнологии СПбГЛТА.

2004–2010. Ответственный секретарь приемной комиссии СПбГЛТА.

2011–2014. Заведующий кафедрой инженерной химии и промышленной экологии СПбГЛТУ.

2011–2015. Ученый секретарь ученого совета лесоинженерного факультета СПбГЛТУ.

2015–2017. Доцент кафедры технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ. Докторская диссертация на тему «Обоснование направлений диверсификации обработки низкотоварной древесины на комплексных лесопромышленных предприятиях с использованием инновационных технологий» с 2017 по н. в.

Профессор кафедры «Технология и оборудование лесного комплекса» Якутской государственной сельскохозяйственной академии (с 2020 г. — Арктический государственный агротехнологический университет). Опубликовано более 400 научных и учебно-методических работ, включая 22 авторских свидетельства, пять учебников, четыре монографии, статьи в журналах WoS и Scopus.

Научный руководитель семи кандидатов наук. Победитель конкурсов: гранты Комитета по науке высшей школы Правительства СПб (более пяти); три конкурса на лучшие инновационные проекты в сфере науки и высшего образования Санкт-Петербурга. Сотрудничество с ведущими отраслевыми журналами лесного комплекса в качестве автора и эксперта: «ЛесПромИнформ» (СПб), «Дерево.Ru» (Москва), «Лесной Урал» (Екатеринбург), «Лесопромышленник» (Красноярск), «Промышленный вестник Карелии» (Петрозаводск), «Лесозаготовка. Бизнес и профессия» (СПб). Эксперт Российской академии наук. Эксперт Федерального реестра научно-технической сферы. Член редколлегии научного журнала «Вестник АГАТУ».

Включена в Реестр экспертов РФ по древесине, лесоматериалам, конструкциям и изделиям из древесины, технологии лесозаготовок и деревообработки. Член Северо-Западного отделения федерального учебно-методического объединения в системе высшего образования по УГC и направлений подготовки 20.00.00 «Техносферная безопасность и природообустройство». Старший судья судейской бригады конкурса профессионального мастерства операторов форвардеров чемпионата «Лесоруб XXI века 2017–2019 гг.». Лауреат премии «Профессор года» в 2022 году.

Ирина ЕЛИСЕЕВА

Фото: www.pnp.ru