Пояснительная записка к заседанию секции «Кластерные принципы переработки отходов»
| Вид материала | Пояснительная записка |
- Положение Об организации утилизации и переработки бытовых и промышленных отходов, 89.39kb.
- Аналитическая записка по обращению с твердыми бытовыми и промышленными отходами, 582.24kb.
- Аналитическая записка по обращению с твердыми бытовыми и промышленными отходами, 603.31kb.
- Отрицательное воздействие на атмосферный воздух твердых бытовых отходов. Комина, 44.63kb.
- «О создании отечественной индустрии переработки и утилизации отходов. Шаг первый: консолидация, 107.55kb.
- Пояснительная записка подписывается руководителем и заверяется, 14.11kb.
- Кудян Сергей Георгиевич Название проекта Разработка и изготовление комплекса первичной, 18.08kb.
- Технология переработки отходов рти и автопокрышек б/у пиролизом, 23.15kb.
- Пояснительная записка к учебной дисциплине «Физическая и коллоидная химия», 76.33kb.
- Актуальные вопросы рециклинга, переработки отходов и чистых технологий, 141.62kb.
Пояснительная записка к заседанию секции
«Кластерные принципы переработки отходов»
Экспертного совета ТПП РФ по технологической оценке инвестиционных проектов
«Разработка технологии и оборудования для опытно – промышленного производства универсального многократно регенерируемого сорбента ГИГАСОРБ на основе нанотехнологий»
(в формате пояснительной записки к заявке на формирование на 2011 год тематики и объемов финансирования работ по программным мероприятиям 2.2-2.7 в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России
на 2007-2012 годы»
(для опытно-конструкторских работ, направленных на создание новых видов продукции производственно-технического назначения и товаров народного потребления)
1 Общие сведения. Тема проекта: "Разработка технологии и оборудования для опытно – промышленного производства универсального многократно регенерируемого сорбента ГИГАСОРБ на основе нанотехнологий».
1.1 Блок ФЦП: «Разработка технологий»
1.2 Направление реализации ФЦП (основное):
- Индустрия наносистем и материалы.
1.2.1 Сопутствующее направление реализации ФЦП:
- Энергетика и энергосбережение.
1.3 Приоритетное направление модернизации и технологического развития экономики России:
- Нанотехнологии и наноматериалы.
1.3.1 Сопутствующее направление модернизации и технологического развития экономики России:
- Энергоэффективность и энергосбережение;
- Рациональное природопользование.
1.4 Мероприятие Программы:
Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентноспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области индустирии наносистем и материалов.
1.5 Критическая технология (основная):
- Нанотехнологии и наноматериалы.
1.5.1 Сопутствующая критическая технология:
- Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов;
- Технологии снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф.
1.6 Тема работы:
«Разработка оборудования и технологии производства универсального многократно регенерируемого сорбента ГИГАСОРБ для использования в процессах очистки стоков, водоподготовки и в операциях по ЛАРН»
1.7 Цель работы:
- разработка и создание новой научно-технической продукции посредством проведения ОКР/ОТР, проектирования и изготовления оборудования для производства опытных, опытно – промышленных партий и организации промышленного производства универсального многократно регенерируемого сорбента ГИГАСОРБ на основе нанотехнологий с целью вывода на рынок новой научно-технической продукции, обеспечения экспортного потенциала и замещение импорта, повышения эффективности применения находящегося в эксплуатации технологического оборудования, обеспечения прогрессивных структурных сдвигов практически во всех отраслях народного хозяйства, образующих отходы, совершенствования технологий очистки всех видов загрязненных стоков и ликвидации аварийных разливов нефти/ нефтепродуктов, снижения экологической нагрузки на природу благодаря уменьшению степени негативного техногенного и антропогенного воздействия на окружающую среду, внедрением энергосберегающей экологически безопасной технологии производства товаров, создания новых рабочих мест.
Внедрение универсального многократно регенерируемого сорбента ГИГАСОРБ в практику водоподготовки, очистки стоков, ликвидации аварийных разливов обеспечит увеличение производительности труда персонала, скорости технологических процессов, снижение концентраций загрязняющих веществ в стоках, сокращение финансовых затрат, высвобождение технологического оборудования, снижение издержек производства, улучшение показателей очищенных продуктов и стоков, существенную экономию энергоресурсов и существенное снижение негативной техногенной нагрузки на окружающую среду.
2 Данные о заявителе (инициаторе) предложения
2.1 Полное наименование организации: Общество с ограниченной ответственностью «Экосорбер».
2.2 Юридический адрес:109316, г. Москва, Остаповский проезд, дом 10, стр. 1, офис 5.
2.3 Организационно-правовая форма организации: Юридические лица, являющиеся коммерческими организациями, ОКОПФ код 40.
2.4 Форма собственности организации: Частная собственность, код ОКФС – 16.
2.5 ИНН:7722678662.
2.6 Телефон / факс: (495) 684 3385
2.7 E-mail:rmkhitarov@yandex.ru
2.8 Контактное лицо: Генеральный директор Мхитаров Рубен Александрович.
3 Необходимость выполнения предлагаемых работ
3.1 Актуальность работ
Увеличение объемов производства продукции (промышленной, сельскохозяйственной) и увеличение благосостояния населения страны прямо связаны с ростом объемов образования отходов производства и потребления. Эти отходы, независимо от их агрегатного состояния, негативно влияют на состояние окружающей среды и на здоровье населения. Технологии очистки стоков и выбросов, ликвидации аварийных разливов нефти, нефтепродуктов несовершенны и требуют значительных финансовых затрат.
Проведенное на стадии НИР исследование результатов модификации традиционных сорбентов активным наноуглеродом подтвердило возможность создания универсального многократно регенерируемого сорбента ГИГАСОРБ, спектр сорбционной активности которого не уступает лучшим маркам не подлежащего регенерации активированного угля при возросшей на порядок скорости сорбции. В силу этих причин очевидна необходимость организации промышленного производства универсального сорбента ГИГАСОРБ для максимально полного его использования в системах очистки всех видов стоков, в технологиях водоподготовки и в технологиях ликвидации последствий аварийных разливов.
Для организации производства сорбента ГИГАСОРБ необходимо, используя приобретенный на завершенной стадии НИР опыт изготовления опытных образцов на отдельных узлах, работающих в статическом режиме, разработать и изготовить уникальную установку, ориентированную на заданную производительность в динамическом (т.е. в непрерывном) режиме, а также разработать технологию опытно – промышленного производства универсального сорбента ГИГАСОРБ.
Данная задача актуальна, так как при ее реализации в рамках приоритетного направления ФЦП и в соответствии с современными тенденциям развития науки и техники будут:
- в известной степени преодолены ресурсные, спросовые, экологические и др. ограничений на рынках соответствующих товаров и услуг;
- усилены конкурентные позиции отечественных производителей.
Данная разработка в полной мере лежит в русле современных тенденциий развития данной области науки и техники (наноматериалы и нанотехнологии). Актуальность проекта не вызывает сомнений, так как проекту принадлежит лидирующая позиция в спектре работ данного направления, а его преимущества по сравнению с другими подходами очевидны.
Уникальны как сам подход к решению проблемы, так и принципы реализации этого подхода. Прямое отношение проекта к критическим технологиям подтверждается задачами, на решение которых ориентирован проект. Эти задачи следует рассматривать в рамках национального и мирового уровня научно-технического развития. Реализация проекта обеспечит достижение прорывных результатов в области преодоления различных ограничений (ресурсных, экологических, спросовых, экономических и т.п.) на рынке соответствующих товаров; новизна подходов и значимость решаемых задач будут способствовать усилению конкурентных позиций отечественных производителей.
3.2 Описание решаемых проблем, поставленной задачи и предлагаемых подходов к её решению
В настоящее время во всех развитых странах мира наиболее актуальными проблемами являются энергосбережение, ресурсосбережение и защита окружающей среды (экология). Эти проблемы есть ничто иное, как отражение определённых общественных потребностей. Решение этих проблем сконцентрировано в понятии «Наилучшие Доступные Технологии» (НДТ), ибо под НДТ понимают технологии, отвечающие этим требованиям.
И в России, и за рубежом известны, а ряде случаев используются многочисленные методы очистки стоков, основные из которых представлены в Таблице:
Типы загрязняющих веществ в сточных водах и методы их очистки
| Тип загрязняющих веществ | Группа загрязнений | Методы очистки сточных вод |
| Грубодисперсные взвешенные вещества | Взвешенные вещества с размером частиц более 0,5 мм | Просеивание Первичное отстаивание без реагентов Фильтрация |
| Грубодисперсные эмульгированные частицы | Капельные загрязнения, органические вещества, не смешивающиеся с водой | Гравитационная сепарация Фильтрация Флотация Электрофлотация |
| Микрочастицы | Взвешенные вещества с размером частиц более 0,01 мм | Фильтрация Коагуляция Флокуляция Напорная флотация |
| Стабильные эмульсии | Нефтепродукты в количестве > 5 мг/л, вещества, экстрагируемые серным эфиром | Тонкослойная седиментация Напорная флотация Электрофлотация |
| Коллоидные частицы | Размер частиц от 0,1 до 10 мкм | Микрофильтрация Электрофлотация |
| Агрессивность среды | pH, общая щелочность, общая кислотность | Нейтрализация |
| Масла | Концентрация масел более 10 мг/л | Гравитационная сепарация Флотация Электрофлотация |
| Фенолы | Концентрация фенолов 0,5 - 5 мг/л Концентрация фенолов 5 - 500 мг/л | Биологическая очистка + озонирование Сорбция на активированном угле Биологическая очистка Флотация + Биологическая очистка Коагуляция + озонирование |
| Высокое содержание органических примесей | | Биологическая очистка Химическое окисление (озон) Сорбция на активированном угле |
| Ионы тяжелых металлов | Концентрации Cu2+, Zn2+, Ni2+, Fe общ, Cd2+ 5 - 100 мг/л Концентрации Cu2+, Zn2+, Ni2+, Feобщ, Cd2+ 0,5 - 5 мг/л | Электрофлотация Реагентный + отстаивание Электродиализ Электрокоагуляция Ультрафильтрация Ионный обмен |
| Цианиды | Концентрация CN- 1 - 10 мг/л | Химическое окисление Электрофлотация Электрохимическое окисление |
| Хром (VI) | Cr6+ 1 - 100 мг/л | Химическое восстановление + Электрофлотация Электрохимическое восстановление Электрокоагуляция |
| Хром (III) | Концентрация Cr3+ 5 - 100 мг/л Концентрация Cr3+ 0,5 - 5 мг/л | Электрофлотация Осаждение +Фильтрация Ионный обмен Ультрафильтрация |
| Сульфаты | Концентрация SO42- > 2000 мг/л Концентрация SO42- < 2000 мг/л | Реагентный + отстаивание+Фильтрация Вакуумное выпаривание Нанофильтрация Обратный осмос |
| Хлориды | Концентрация Cl- > 300 мг/л | Обратный осмос Вакуумное выпаривание Электродиализ |
| Общее солесодержание | | Нанофильтрация Обратный осмос Вакуумное выпаривание Электродиализ |
| Поверхностно-активные вещества | Анионные и неионогенные ПАВ Анионные, катионные и неионогенные ПАВ | Флотация Электрофлотация Сорбция на активированном угле Ультрафильтрация Нанофильтрация Озонирование |
Ни один из указанных (весьма дорогостоящих) методов не является универсальным, поэтому в некоторых случаях используется комбинация из нескольких методов, что в еще большей степени увеличивает как стоимость очистных сооружений, так и эксплуатационные расходы. Но это – весьма немногочисленные исключения. Как правило, в России стоки очищаются или частично, либо не очищаются вообще. Повсеместно в России распространен принцип: дешевле платить штрафы и давать взятки, нежели строить очистные сооружения с применением методов, перечисленных в Таблице. На Западе штрафы и взятки не поощряются, поэтому предприниматели вынуждены строить и эксплуатировать дорогостоящие очистные сооружения. Очевидно, что если на российском и на мировом рынках будет представлен дешевый универсальный многократно регенерируемый сорбент ГИГАСОРБ, то его использование не потребует существенных затрат на рекламу и «продвижение».
Известны немногочисленные разработки сорбирующих средств с использованием нанотехнологий, однако, несовершенство этих средств и запредельная их дороговизна исключают возможность их массового применения.
Одним из преимуществ сорбента ГИГАСОРБ является его низкая стоимость, сопоставимая со стоимостью его «предшественника» - широко распространенного сорбента нефти и нефтепродуктов Мегасорб (полотно нетканого полимерного термоскрепленного материала): используемый в производстве сорбента ГИГАСОРБ активный наноуглерод благодаря Ноу – хау разработчиков по стоимости не намного выше стоимости некоторых товарных марок отечественного технического углерода.
Именно этим и объясняется целесообразность самостоятельного проведения ОКР (в сравнении с возможностью закупки за рубежом прообразов или аналогов тех технических средств или технологий, в которых будут реализованы результаты предлагаемых работ): ни прообразов, ни прототипов или аналогов ни в России, ни за рубежом просто нет.
Публикации по теме проекта, отражающие мировой уровень разработки:
- Innovation technologies: nano sorbents "Sinkopa", ссылка скрыта, 22 декабря 2010. «Технология утилизации органических отходов различного химического состава на основе применения разработанной технологии ультразвуковой физико-химической деструкции с использованием наносорбента «Синкопа». Taras Talala. В публикации указано, что наносорбенты «Синкопа» применяются в качестве антиоксиданта, терморегулятора и одновременно катализатора, однако, сведения о составе, строении, свойствах и стоимости наносорбентов не приведены.
2. Investigation of mercury and carbon-based sorbent reaction mechanisms. CATM ANNUAL REPORT. 2006. Control Technology R&D Program Review;
Charlene Crocker, Steve Benson and Ed Olson. July 12, 2005. «Исследование взаимодействия ртути и Углеродного сорбента. Механизмы реакции». Исследовалось взаимодействие содержащейся в дымовых газах ртути в присутствии наноуглерода в форме карбена. Показано, что для активации карбена предварительно его нужно обработать водной соляной кислотой. В этом случае протекает при участии сорбента реакция окисления ртути. Концентрации карбена в опытах зашифрованы под кодами образцов.
3.High Reactivity Carbon Mixture (HRCM): A Unique Nano-Carbon Sorbent of the XXI century. ссылка скрыта. Описание: «Высоко реакционная глеродная смесь (УСВР): Уникальные свойства Nano-углеродного сорбента ХХI века». Опубликовано в Bionomic Technologies (USA/Canada), 2011. УСВР - новый нано-углеродный материал, который предназначен революционизировать технологии (в оригинале - бизнес) очистки воды, контроля загрязнения воздуха и экологической очистки (разливы нефти, химическое загрязнение и т. д.). УСВР изготовлен уникальным методом холодного автокаталитического разложении графита, что приводит к образованию углеродных нано-материалов с беспрецедентными свойствами и способностями.
В качестве сорбента и фильтра воды агент УСВР превышает возможности всех известных систем очистки воды. Сорбционные возможности УСВР превышают возможности активированного угля в 350 раз. Такая большая разница связана с принципиальными различиями в составах материалов. УСВР включает в себя 80% поврежденных графенов ("ломтики" углерода толщиной в 1 атом) и 20% от нано-материалов (нанотрубок и наноколец). Такой состав обеспечивает очень большую площадь поверхности - 25000 квадратных метров на 1 грамм УСВР. Кроме того, повреждения молекулярных связей графенов помогают создавать и ловушки молекул загрязняющих веществ внутри УСВР. Все эти уникальные свойства материала в результате беспрецедентной возможности сорбции УСВР объясняют его преимущества по сравнению с GAC (активированным углем).
Комментарий.
Последняя из приведенных ссылок относится к способу получения наносорбентов методом холодного автокаталитического разложении графита и их применению в системах очистки воды. Таких ссылок (на публикации и на патенты) можно привести тысячи. Например:
Сведения о патентах (заявках) по теме проекта, отражающих мировой уровень
1. Nano-structure supported solid regenerative polyamine and polyamine polyol absorbents for the separation of carbon dioxide from gas mixtures including the air. United States Patent 7795175; Olah, George A. (Beverly Hills, CA, US) at all, Publication Date: 09/14/201;
2. Sub-Micron Filters/ United States Patent 7,601,262, Tepper , et al. October 13, 2009.
Это – наиболее близкий из прототипов изобретения, положенного в основу настоящего проекта. Использование наноуглерода (графенов, фуллеренов, нанотрубок, кластеров) предлагалось во многих странах мира, в том числе и в России. Здесь уместно вспомнить нашумевшую историю с В.И. Петриком и его фильтрами, когда было обнаружено, что сорбционная способность фильтров с УСВР падает на глазах, а в фильтрат смывается наноуглерод вместе с сорбированными загрязняющими веществами.
Принципиальная разница между приведенными способами получения сорбентов с использованием наноуглерода и методом получения сорбентов в соответствии с изобретением, положенным в основу настоящего проекта заключается в том, что:
- Наноуглерод не производится специально на соответствующих установках, а используется из состава некоторых товарных марок технического углерода отечественного производства. В отличие от УСВР его сорбционная активность стабильна и не падает во времени;
- Наноуглерод из состава УСВР (или других композиций на основе наноуглерода) в процессе фильтрации вымывается, тогда как наноуглерод по предложенному заявителем способу «намертво» прикреплен (иммобилизован) на поверхности полимерного волокна фильтра-матрицы. Применение любых адгезивов для этой цели недопустимо вследствие неминуемой закупорки микропор и, в конечном итоге – полной потере сорбционной способности. Способ иммобилизации наноуглерода без снижения его сорбционной активности – Ноу-хау заявителя;
- Наноуглерод в составе УСВР не способен к регенерации, тем более – к многократной, тогда как сорбент ГИГАСОРБ в десятках и сотнях циклов регенерации не теряет своей сорбционной способности.
Публикации по теме проекта, авторами которых являются работники организации - потенциального исполнителя:
1. Р.А. Мхитаров. Тезисы доклада "Универсальный сорбент на основе нанотехнологий " ГИГАСОРБ". Российская национальная выставка достижений науки и техники. Чикаго (США), 2009 г.
2. Р.А. Мхитаров. Тезисы доклада "Универсальный сорбент ГИГАСОРБ и сферы его применения". Пятый Европейский экологический конгресс. Ганновер (ФРГ), 2010 г.
Сведения о патентах (заявках) по теме проекта, правообладателями которых являются организация - потенциальный исполнитель:
1. Сорбирующий материал и способ его получения. Патент на изобретение № 2356623. Автор: Мхитаров Рубен Александрович (RU) Дата публикации: 27 Мая, 2009 г.. Правообладатель - ООО "Экосорбер"
2. Сорбирующий материал. Патент на полезную модель № 68920. Автор: Мхитаров Рубен Александрович (RU) Дата публикации: , 2008 г. Правообладатель - ООО "Экосорбер".
Именно на этих принципиальных отличиях и основано обоснование целесообразности самостоятельного проведения теоретических и экспериментальных исследований (в сравнении с возможностью закупки за рубежом прообразов или аналогов тех технических средств или технологий, в которых будут реализованы результаты данных исследований).
Предлагаемые метод и технология получения сорбирующего материала на основе наноуглерода уже защищены патентами РФ. Тем не менее, запланирована в ходе работ над проектом подача не менее двух международных заявок на способ получения предметно – ориентированных сорбентов за счет соответствующих модификаций универсального сорбента ГИГАСОРБ.
Целесообразность организации опытно – промышленного производства сорбента ГИГАСОРБ уже доказана результатами исследований, проведенных на стадии НИР на лабораторных и опытных образцах сорбента ГИГАСОРБ, а возможность организации его опытно-промышленного производства основана на результатах испытаний опытных партий, произведенных на отдельных блоках подлежащей разработке установки, ориентированной на динамический (непрерывный) режим работы.
3.3 Характеристика ожидаемого народно-хозяйственного эффекта
«В Российской Федерации сохраняется многолетняя тенденция нарастания загрязнения поверхностных вод. Годовой объем сброшенных загрязненных стоков за последние 5 лет практически не изменился и составляет 27 км3 (общий объем стока-489 км3). Со сточными водами промышленности, сельского и коммунального хозяйства и водные объекты поступает огромное количество загрязняющих веществ…
На территории страны практически все водные объекты подвержены антропогенному влиянию, качество воды большинства из них не отвечает нормативным требованиям. Наибольшей антропогенной нагрузке подвергнется Волга со своими притоками Камой и Окой. Среднегодовая токсичная нагрузка на экосистемы Волги в 6 раз превосходит нагрузку на водные экосистемы других регионов страны. Качество вод Волжского бассейна не соответствует гигиеническому, рыбохозяйственному и рекреационному нормативам. … В связи с перегруженностью и низкой эффективностью работы очистных сооружений объем нормативно-очищенных сточных вод, сброшенных в водоемы, составляет только 8,7% от общего объема воды, подлежащей очистке. ПДК вредных ингредиентов в воде превышают в десятки, а порой и в сотни раз: воды реки Урал в районе городов Орел и Оренбург содержат железо, нефтепродукты, аммонийный и нитратный азот, среднегодовые концентрации которых колеблются от 5 до 40 ПДК; в Приморье воды реки Рудной загрязнены борсодержащмми веществами и соединениями металлов - концентрации меди, цинка, бора достигают соответственно 30, 60 и 800 ПДК и т.д.» - из ежегодного доклада Минприродных ресурсов и экологии Правительству РФ.
Теоретическая потребность в сорбирующее-фильтрующих материалах типа сорбента ГИГАСОРБ определяется из сложившихся на практика условий: скорость сорбции/фильтрации – 3 куб.м. стока в час через 4 слоя сорбента каждый площадью в 1 кв. метр. Отсюда определяется потребность в сорбенте: 279: 8760 : 3 х 4 = 41,1 млн. кв. метров. Практически это означает необходимость строительства (или реконструкции) нескольких тысяч очистных сооружений. Часть их предусмотрена ФЦП «Возрождение Волги», в рамках которой уже проведена реконструкция и завершено строительство новых очистных сооружений общей мощностью 638,6 тыс. м3 в сутки. Другая часть будет возводиться по ФЦП «Чистая вода» (11 – 17 г.г.), в которой заложены соответствующие средства (очистка 1 куб. м сточной воды в год требует инвестиций в строительство очистных сооружений (без городской канализации) на уровне от 45 до 90 руб.).
Потребителями продукции (универсальный сорбент ГИГАСОРБ) будут ЖКХ всех уровней – от мегаполисов до городских поселений, промышленные предприятия и, вообще, все структуры, в результате деятельности которых образуются загрязненные стоки. В этой связи можно оценить реальную ежегодную потребность очистных сооружений в сорбенте ГИГАСОРБ – на уровне одного млн. кв.м. в ближайшие 2-3 года и на уровне двух млн. кв.м. в последующие 3-5 лет.
Кроме использования в системах очистки стоков, сорбент ГИГАСОРБ предназначен для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, равно как и других неполярных, вредных и опасных жидкостей, как на суше, так и на акваториях. Из неопубликованных данных (Доклад В.В. Путину, 2008 г.): только в системе нефтепроводов компании «Транснефть» ежегодно из-за аварий, несанкционированных врезок и протечек теряется 21 млн. тонн нефти.
Расчет: одним кг сорбента ГИГАСОРБ в одном цикле можно собрать с земли или воды 38 кг чистой, не требующей переработки нефти. В 100 циклах -3800 кг. Теоретически: для сбора 21 млн. тонн разлитой нефти требуется (с учетом 100-кратной регенерации) 5,5 млн. кг или 11 млн. кв.м. сорбента ГИГАСОРБ. Реально можно планировать сбор не более 10% от объема разлитой нефти из-за невозможности ее вывоза с места разлива экономически оправданными способами (если не использовать вариант закачки ее в трубу).
Таким, образом, суммарная потребность в сорбенте ГИГАСОРБ в первые 1-2 года может составить 2 млн. кв. м. При стоимости 1 кв.м. 384 рубля объем спроса может составить 768 млн. рублей в год. Принимая во внимание расчетную производительность установки по производству сорбента ГИГАСОРБ, равную (при трехсменной работе) в год 400 тыс. кв.м., можно предположить, что при подтвержденном спросе возникнет необходимость в тиражировании установок – на первое время – 5 единиц.
Сопоставляя планируемый объем сбыта сорбента ГИГАСОРБ (768 млн. рублей) и объем привлечения бюджетных средств в проект (30 млн. рублей) можно считать результаты реализации (коммерциализации) работы на структуру и эффективность отечественного промышленного производства достаточно масштабными – более 24 крат.
Основными потребителями сорбента ГИГАСОРБ должны явиться службы, отвечающие за водоподготовку и водоочистку крупных городов (пример- Мосводосток, Мосводоканал), городские службы, ответственные за уборку снега с городских территорий, в ведении которых находятся снеготаяльные пункты; промышленные предприятия, в которых образуются загрязненные стоки, все предприятия ТЭК (НГДУ, НПЗ, нефтетерминалы, нефтебазы, АЗС), транспортные предприятия, в первую очередь нефтеналивной флот, предприятия железнодорожного, авто- и авиатранспорта; специализированные организации по ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.
В планах развития направления предусмотрена модификация сорбента ГИГАСОРБ в ориентации на специальные задачи (инактивация паров ртути в установках по промышленной утилизации ртутьсодержащих люминесцентных и малогабаритных ламп, инактивация вирусов и штаммов болезнетворных бактерий в воде и в составе аэрозолей). Планируются экспортные поставки: так, во время аварии на буровой в Мексиканском заливе летом 2010 года несколько американских компаний обратились с запросами и были готовы подписать контракты на поставку в больших объемах сорбента ГИГАСОРБ и средств ЛАРН на его основе, и только отсутствие промышленного производства не позволило удовлетворить возникший спрос.
Внедрение сорбента ГИГАСОРБ во все сферы его применения позволит сократить на порядок расходы по эксплуатации очистных сооружений, в несколько раз- в процессах водоподготовки и при операциях ЛАРН.
Прогнозная оценка социально-экономической эффективности ожидаемого научно-технического результата работ предусматривает:
- определенное влияние на структуру производства и потребления в соответствующих секторах внутреннего и внешних рынков; перспективы увеличения экспорта и импортозамещения и т.д.);
- существенный социально-экономический эффект от применения созданной в результате реализации проекта продукции, в том числе:
а) улучшение качества жизни и здоровья населения за счет снижения негативной техногенной нагрузки на окружающую среду;
б) оздоровление экологии;
в) повышение производительности труда и улучшение его условий;
г) совершенствование технологических процессов с точки зрения повышения производительности труда, производственной безопасности (включая экологическую);
д) повышение комплексности и глубины переработки сырья, сокращение отходов производства;
е) снижение материало- и энергоёмкости производства;
ж) обеспечение гибкости производств, сокращение производственного цикла и др.
4 Перспективы коммерциализации результатов проекта
4.1 Описание планируемых результатов
4.1.1 Наименование результата
Разработка оборудования и технологии производства универсального многократно регенерируемого сорбента ГИГАСОРБ для использования в процессах очистки стоков, водоподготовки и в операциях по ЛАРН (Ликвидация Аварийных Разливов Нефти и нефтепродуктов).
4.1.2 Краткое описание результата
Оборудование для производства сорбента ГИГАСОРБ в динамическом (непрерывном) режиме – установка, укомплектованная следующими технологическими узлами (блоками): 1) размотки рулонов полотна нетканого полимерного термоскрепленного материала- основы; 2) его транспортировки вне- и внутри установки; 3) напыления наноуглерода посредством воздушного шабера; 4) термического закрепления наноуглерода на поверхности волокон материала – основы с блоком ТЭНов; 5) удаления излишков (незакрепленных) наноуглерода и возврата его в технологический цикл; 6) намотки в рулон полотна сорбента ГИГАСОРБ; 7) расходного бункера наноуглерода с функцией подготовки воздушно – наноуглеродной смеси; 8) гидропривода; 9) воздуходувки; 10) системы воздуховодов; 11) блока автоматического контроля и регулирования параметров технологического процесса; 12) пульта центрального управления.
Технология производства сорбента ГИГАСОРБ – совокупность определенных экспериментально на стадии разработки технологии и жестко закрепленных параметров технологического процесса (скорость протяжки полотна, температура в зонах напыления, закрепления, удаления наноуглерода, давление в воздуховодах подачи и отсоса воздушно – наноуглеродной смеси, скорость ее истечения из устья воздушного шабера, степень равномерности нанесения наноуглерода), соблюдение которых обеспечивает достижение качественных и технологических характеристик готовой продукции – сорбента ГИГАСОРБ в соответствии с требованиями Технических условий.
Принципиальное отличие подлежащего разработке оборудования и технологии производства сорбента ГИГАСОРБ от известных способов производства сорбентов на основе нетканых полимерных материалов заключается в применении наноуглерода в целях обеспечения сорбционной активности материала к широкому спектру веществ, в способе нанесения наноуглерода на поверхность полимерных волокон полотна матрицы из воздушной среды и в способе закрепления наноуглерода на поверхности полимерных волокон (термическая иммобилизация).
| Наименование направления технического совершенствования результата |
| Совершенствование конструкции |
| Принципиально изменены тактико-технические характеристики |
| Конструкционные материалы |
| Предложен принципиально новый материал с уникальными свойствами |
| Предложены новые области применения материалов |
| Технология разработки и производства продукции |
| Предложены принципиально новые технологии разработки и производства продукции |
| Технология эксплуатации продукции |
| Предложена принципиально новая технология эксплуатации продукции |
| Усовершенствована существующая технология эксплуатации продукции |
| Повышены эксплуатационные характеристики продукции |
| Предложены новые или существенно усовершенствованы существующие методы контроля и обеспечения качества продукции в процессе эксплуатации |
| Предложены новые или существенно усовершенствованы существующие диагностические системы контроля качества продукции в процессе эксплуатации |
| Снижена стоимость эксплуатации продукции |
4.1.3 Перспективные направления применения результата для дальнейших исследований
| Наименование перспективных направлений применения результата |
| Новые материалы и вещества |
| Обоснование прогрессивных технологий создания, производства, обработки, испытаний и диагностики материалов |
| Повышение физико-механических и технологических свойств материалов, определяющих прочность, стойкость, надежность и долговечность конструкции |
| Повышение функциональных свойств материалов, определяющих эффективность перспективных технических систем |
| Поиск нетрадиционных путей создания, получения, обработки и диагностики состояния материалов, открывающих новые перспективы качественного роста технических систем |
| Компенсация критического отставания от мирового уровня достижений в областях материаловедения, приоритетных для развития техники |
| Рационализация структуры потребления материалов в промышленности путем замены редких, дорогих, нетехнологичных, экологически опасных и др. малоэффективных и неперспективных материалов и веществ, а также восстановление технологических цепочек получения материалов |
4.1.4 Ключевые слова
Универсальный сорбент, наноуглерод, нанотехнология, очистка стоков, водоподготовка, ликвидация аварийных разливов, ресурсосбережение, энергосбережение.
4.2 Характеристика разрабатываемой продукции
Универсальный сорбент ГИГАСОРБ
1. Выпускная форма: полотно нетканого полимерного термоскрепленного материала с нанесенным и закрепленным на поверхности бикомпонентных (ядро - оболочка) волокон наноуглеродом. Ширина полотна – от 1,0 до 2,0 м; толщина полотна 25мм.
2. Технические характеристики:
- удельная плотность, г/см3 - 0,02
- поверхностная плотность, кг/м 2 - 0,5
- температура подплавления (оболочки, начальная), 0С - 143
- Разрывная нагрузка, Н, не менее, по длине: - 300
по ширине: - 200
-Удлинение при разрыве, %, по длине: не более - 20
по ширине: не более - 12
- Объем межволоконного пространства, % - 98
3. Эксплуатационные характеристики:
- сорбционная способность по нефти, кг/кг - 38
- сорбционная способность по веществам, подлежащим удалению из стоков – на уровне активированного угля;
- скорость сорбции по нефти, кг/кг/мин. - 28
- коэффициент нефтеемкости в режиме фильтрации, кг/кв.м. - 19
- коэффициент грязеемкости в режиме фильтрации, кг/кв.м. - 16
- коэффициент регенерации, % -78
- коэффициент цикличности (циклов «сорбция-регенерация»), -500.
Основные методы применения по назначению:
1) В процессах водоподготовки и очистки стоков-
- в составе фильтрующе-сорбирующих кассет и картриджей;
- в виде загрузок проточных камер, работающих в напорном и безнапорном режимах.
2) В процессах ликвидации аварийных разливов
на суше-
- в виде сорбирующих матов, подушек, полотенец, салфеток;
на акваториях-
-в виде сорбирующих бонов, матов постоянной плавучести.
3. В процессах разделения стабильных эмульсий нефть – вода в гравитационно- коалесцентных сепараторах
-в виде рабочего тела картриджа.
Предпосылки для создания новой продукции (универсальный Сорбент ГИГАСОРБ) заключаются в придании ему благодаря применению наноуглерода принципиально новых свойств по сравнению с аналогом (Сорбент Мегасорб):
| Показатель | Сорбент Мегасорб | Сорбент ГИГАСОРБ |
2. Скорость сорбции (по нефти), кг/кг/мин. 3.Скорость коалесценции удельная (на 1 кв.м.), кг/мин. 4. Плавучесть | Нефть и нефтепродукты 2,3 0,6 отрицательная | Все жидкие углеводороды; Все неполярные жидкие вредные и опасные вещества; Соответствие спектру сорбционной активности лучшим маркам активированного угля. 28,6 8,2 Положительная, не ограниченная во времени |
Из Таблицы следует, что увеличение скорости сорбции сорбента ГИГАСОРБ более чем на порядок по сравнению с сорбентом Мегасорб обеспечивает соответствующее (более, чем на порядок) увеличение скорости (или производительности, что то же) очистки стоков и, соответственно, сокращение более чем на порядок потребности в сорбенте по сравнению с аналогом; То же относится к процессам разделения стабильных эмульсий и выделения в виде фазы нефти, нефтепродуктов или иных неполярных жидкостей; Абсолютная плавучесть сорбента ГИГАСОРБ обеспечивает возможность отказаться от использования специальных средств, обеспечивающих плавучесть боновым заграждениям и иным средствам ЛАРН (воздушные мешки, мешки с пенопластом), что существенно снижает затраты при операциях по ЛАРН; Спектр сорбционной способности сорбента ГИГАСОРБ, аналогичный активированному углю, позволяет исключить его (активированный уголь) из состава средств очистки стоков и водоподготовки.
Соответственно, комплекс новых свойств, присущих сорбенту ГИГАСОРБ, является предпосылкой для создания новой продукции с улучшенными функциональными, потребительскими, стоимостными и другими показателями.
4.3 Описание объекта для коммерциализации
Объектом реализации сторонним покупателям и заказчикам по итогам выполнения ОКР будет являться:
1. Собственно сорбент ГИГАСОРБ и технические средства на его основе -
-универсальный многократно регенерируемый сорбент ГИГАСОРБ, поставки в рулонах и листах заданного заказчиком формата;
- фильтрующее – сорбирующие кассеты, оснащенные сорбентом ГИГАСОРБ;
- фильтрующее – сорбирующие картриджи, оснащенные сорбентом ГИГАСОРБ;
- гравитационно – коалесцентные сепараторы, оснащенные сорбентом ГИГАСОРБ;
- средства ЛАРН на суше и на акваториях (боны, маты, подушки, салфетки) на основе сорбента ГИГАСОРБ;
2. Оборудование для производства сорбента ГИГАСОРБ (при необходимости его тиражирования по запросам), включая-
- "ноу-хау", патент, конструкторская и иная документация;
- узлы и агрегаты, готовые изделия (по результатам опытного производства);
- сервисные и иные услуги.
Таблица сравнения конкретных параметров предлагаемой новой продукции с имеющимися на рынке аналогами по совокупности технических показателей и стоимости:
| Характеристики (параметры) | Ед. изм | Заявля- мый проект | Аналог 1, фирма – изгототель (страна), год выпуска | Аналог 2, фирма – изготовитель (страна), год выпуска | Аналог 3, фирма – изготовитель (страна), год выпуска |
| Показатели: -Назначения - Эксплуатационные: -сорбционная способность по н/п; - скорость сорбции по н/п; -коэффициент регенерации; -коэффициент цикличности; -диапазон рабочих температур; -длительность фильтроцикла; -скорость фильтрации; -скорость течения - Безопасности -горючесть -Экономические -стоимость 1 кг (приведенная к h-25 mm); -стоимость 1 кг (приведенная к коэф. цикличности). Показатели надежности по ГОСТ 27.002 -ухудшение характеристик в гарантийный период | кг/кг кг/кг/мин % ед. 0С мес. м3/час м/с руб. руб. % | ГИГАСОРБ Очистка стоков полная, водоподготовка полная, ЛАРН на суше и на акваториях 38 28,6 82 500 -20=+60 до 28 до 16 до 3 малогорюч 768 1,54 Стабилен, 0 | Мегасорб ООО «Экосорбер», Россия, 2011 Очистка стоков от взвешенных и нефтепродуктов, ЛАРН на суше 38 2,3 76 100 -10=+50 до 12 3-6 не применим малогорюч 670 67 стабилен, 5 | Дорнит ООО «Технологии современного строительства», Россия, 2011 Очистка стоков от взвешенных Отсутствует Отсутствует Отсутствует Отсутствует Не ниже 0 безопасен 1-1,5 2 не применим горюч 928 928 Условно стабилен,15 | Спиллсорб Spill-Sorb Bio-Matrix, Канада, 2009 ЛАРН на суше 6 1,1 14 1 Не ниже +12 В очистных не используется 0 не применим малогорюч 210 210 Не стабилен, требует защиты от влаги |
Сорбент ГИГАСОРБ сертифицирован. Сертификат № 77.МУ.02.257.П.000037.02.10. от 01.02.2010 г.
Зарегистрированы и утверждены Технические условия на Универсальный сорбент ГИГАСОРБ ТУ 2579-108-01-60393402-2009.
4.4 Предпосылки для успешного завершения проекта (реальность получения ожидаемого научно-технического результата)
Предпосылками для успешного завершения проекта являются результаты НИР, выполненной в рамках Государственного контракта № 6691р/9121 от 10.04.2009 по программе «СТАРТ» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, в ходе которой были разработаны технологии получения наноуглерода из некоторых товарных марок технического углерода; технологии нанесения и закрепления наноуглеода на поверхности полимерных волокон матрицы на спроектированных и изготовленных блоках нанесения и термического закрепления, работающих в статическом режиме; были изучены зависимости сорбционной способности от размерных характеристик микропор наноуглерода, от концентрации нанесенного и закрепленного наноуглерода (весовой и поверхностной); определены оптимальные режимы ведения технологического процесса производства опытных образцов и опытных партий сорбента ГИГАСОРБ в статических условиях, подкрепленные результатами его испытаний.
В ходе проведенных работ показано, что определяющими наилучшие результаты факторами технологического процесса являются следующие:
1). Количество закрепленного на полимерном волокне наноуглерода (критерий – сплошность покрытия; недостижение сплошности приводит к снижению сорбционной способности, избыток незакрепленного наноуглерода приводит к его накоплению в межволоконном пространстве матрицы, но не способствует увеличению сорбционной способности, так как незакрепленный наноуглерод вымывается потоком, что рассматривается как недопустимая и неоправданная его потеря).
2). Скорость нанесения наноуглерода в размерности г/м2 , «привязанная» к температурным и временным параметрам стадии термозакрепления наноуглерода на поверхности волокна. Оптимальными принято считать количество нанесенного и закрепленного наноуглерода, равное 4,55 г/кв.м./мин. при температуре 129-1310С (Экспозиция – 1 минута при скорости протяжки полотна в зоне термозакрепления, равной 4 м/мин.). Соответственно, эти параметры и будут определять в дальнейшем основные габариты производственного оборудования.
4.5 Предпосылки для успешной коммерциализации (реальность получения предполагаемых результатов коммерциализации)
Работа по коммерциализации сорбента ГИГАСОРБ должна быть начата параллельно с организацией его промышленного производства в следующих направлениях:
-передача на испытания опытных образцов/партий сорбента ГИГАСОРБ в организации, наиболее заинтересованные в его использовании (Мосводосток, Мосводоканал, Экоспас и др.);
- оснащение сорбентом ГИГАСОРБ ряда очистных сооружений (например, блок № 5 по р. Яуза в г. Москве);
- участие в периодически проводимых МЧС РФ и РБ учениях по ЛАРН;
-подключение организаций к «раскрутке» сорбента ГИГАСОРБ, положительно зарекомендовавших себя в кампаниях по продвижению сорбента Мегасорб и сорбента Spillsorb (Канада).
Одновременно с организацией производства сорбента ГИГАСОРБ планируется организация собственных производств технических средств на его основе: фильтрующее – сорбирующих кассет и картриджей (в настоящее время заказы на производство этих средств на основе сорбента Мегасорб размещаются в ООО «Росэкострой»), производство средств ЛАРН на основе сорбента ГИГАСОРБ (в настоящее время заказы на производство средств ЛАРН на основе сорбента Мегасорб размещаются на Томилинском швейном комбинате).
Очевидно, что при расчетном объеме потребности в сорбенте ГИГАСОРБ (41 млн. кв.м. в год на первые два года) объем его производства будет в первую очередь определяться спросом на него. В условиях жесткой конкуренции определяющими факторами далеко не всегда являются технические и эксплуатационные характеристики товара (даже самые замечательные). Весьма часто принимаются решения в пользу продукции менее совершенной технически, но более дешевой. В ряде случаев выбор делается в пользу товара, за который покупатель гарантированно получит причитающийся «откат» от постоянных, проверенных, «хорошо зарекомендовавших себя» поставщиков.
Благоприятными факторами, способствующими росту спроса на сорбенты уровня ГИГАСОРБа, следует считать «правильную» политику, проводимую руководством страны по охране окружающей среды, энерго – и ресурсосбережению и заключающуюся не только в «правильных» словах (Заседание Президиума Госсовета РФ 17 мая 2010 г. и поручения Президента РФ Правительству), но и в делах (объемы выделяемых средств на восстановление нарушенной экологии по федеральным и региональным целевым программам).
Если в 2009 году было реализовано около 1,3 млн. кв.м. самых разных сорбентов (часто так называемых для «приличия») для использования в технологиях очистки стоков водоподготовки, то стоящая перед разработчиками задача формулируется достаточно четко: «Отвоевать» «свои» 400 тыс.кв.м., т.е. не только показать товар лицом, но и сформировать обеспеченный спрос.
Если реализация 400 тыс. кв.м. только сорбента ГИГАСОРБ в год обеспечит поступления финансовых средств в объеме 152,6 млн. рублей, то реализация технических средств, произведенных на его основе (кассет, картриджей, средств ЛАРН) в объеме 20% (по использованному сорбенту) обеспечит не менее 60 млн. рублей дополнительно. Следовательно, эту «нишу» рынка следует занять как можно раньше, т.к. именно в ней основные достоинства сорбента ГИГАСОРБ проявляются в первую очередь и наилучшим образом.
Некоторое представление о сорбентах имеют специалисты центральных регионов России. Однако периферийные области до сих пор остаются «не охваченными» и одной из «очередных задач» является организация поставок сорбента ГИГАСОРБ на периферию РФ, в республики бывшего СССР и в страны дальнего зарубежья. Тем более, что в США, Канаде и в Европе сорбент ГИГАСОРБ знают лучше и хотят больше, чем в Челябинске или в Петропавловске-Камчатском.
На стадии производства опытных образцов сорбента ГИГАСОРБ его стоимость была определена в 384 рубля за 1 кв.м. (против 335,12 руб. за 1 кв.м. сорбента Мегасорб). Консультации с покупателями, исходившими из соотношения «цена - качество» подтвердили приемлемость этой цены. Весьма вероятно, что ценовая политика в будущем будет изменена, в том числе – сторону увеличения стоимости сорбента ГИГАСОРБ, однако, сделать это будет правильно только в условиях стабильного роста спроса на сорбент ГИГАСОРБ и на технические средства на его основе.
Система продвижения продукции в России будет поддерживаться собственными силами, в ближнем зарубежье –вероятно, партнерами, а в дальнем – вероятно, будут привлечены те компании (в первую очередь – из США), которые выступали в качестве покупателей сорбента ГИГАСОРБ весной и летом 2010 года в связи с событиями в Мексиканском заливе. Их привлечение вероятно уже потому, что они хорошо знают ситуацию на Западном рынке, знают ГИТГАСОРБ, и большинство из них не скрывало того, что они – посредники, обладающие сетью клиентуры-покупателей.
4.6 Оценка рисков выполнения проекта
1) Технический риск в виде отрицательных результатов ОКР, недостижения запланированных технических параметров в ходе конструкторских и технологических разработок, опережения технического уровня и технологических возможностей производства освоить результаты разработок – маловероятен, так основные технические решения уже прошли апробацию с положительным результатом.
2) Производственный риск в виде невозможности производства продукции проекта из-за нерентабельности производства продукции или сбоя в снабжении сырьем, материалами, комплектующими – маловероятен, так как энергопотребление производства невелико, равно как и трудоемкость процесса, а сырье является продукцией крупнотоннажных производств и поставки его стабильны.
3) Коммерческий риск из-за неправильного выбора экономических целей проекта, равно как из-за неправильной оценки потребных финансовых ресурсов маловероятен; из-за неправильной оценки рынков сбыта – возможен, но поправим: изначально не рассматривалась еще одна область возможного применения сорбента ГИГАСОРБ – в системах воздухо – и газо/пылеочистки, в том числе – аэрозолей. Проблема весьма актуальна, и ее проработка в ходе выполнения плановых работ вполне уместна.
4) Конъюнктурный риск в силу опережения проекта конкурентами, блокады ими рынка или непредвиденной конкуренции – маловероятен: создать универсальный сорбент с более высокими характеристиками – возможно, но если еще и существенно дешевле – нереально.
5) Сбытовой риск в силу возможности неполучения запланированных доходов от продажи продукции проекта: - если продукция реализована, то запланированные доходы получены. Другое дело, когда количество потребителей оказалось меньше спрогнозированного. Это возможно в период системного кризиса, когда по сложившейся традиции затраты на экологию относят в последнюю строку плановых расходов. Но это уже форс-мажор.
- отказ потребителей от продукции проекта по причине ее несоответствия декларированным характеристикам маловероятен. Как правило, каждый потребитель вначале заказывает пробную партию. А обеспечить стабильность характеристик продукции – святая задача производителя.
4.7 Какие организации потенциально могут выполнить предлагаемые работы
Такой организацией может (и должно) стать ООО «Экосорбер»- производитель сорбента Мегасорб и технических средств на его основе, разработчик сорбента ГИГАСОРБ, выигравший конкурс на право выполнения НИР «Разработка сорбирующего материала на основе нанотехнологий» и, наконец, правообладатель патентов на изобретение и на полезную модель, в основу которых положен принцип получения универсального сорбента ГИГАСОРБ.
5. Выполнение индикаторов и показателей программного мероприятия Программы в рамках данного проекта
| №п/п | Наименования индикаторов | Показатели |
| | Дополнительное производство новой усовершенствованной высокотехнологичной продукции за счет коммерциализации созданных передовых технологий в объеме | 768 млн. рублей |
| | Дополнительный экспорт высокотехнологичной продукции в объеме | 126 млн. рублей |
| | Привлечение внебюджетных средств в объеме | 20 млн. рублей |
| 4. | Разработка конкурентноспособных технологий, предназначенных для коммерциализации | 3 |
| 5. | Внедрение коммерческих технологий | 1 |
| 6. | Внедрение критических технологий, по которым Россия имеет мировой приоритет | 1 |
| 7. | Создание новых рабочих мест для высококвалифицированных работников | 14 |
| 8. | Привлечение к исследованиям молодых специалистов | 4 |
6. Общий объем финансирования предлагаемых работ
Общий объем финансирования работ – 80 млн. рублей, в том числе выполняемых за счет средств из внебюджетных источников – 20 млн. рублей:
| № п/п | Источник финансирования, млн. рублей | 2011 | 2012 | 2013 |
| 1. | Привлеченные | 15,0 | 15,0 | - |
| Руководитель организации | | | Р.А. Мхитаров |