Томские ученые в составе международного коллектива разрабатывают технологию очистки воды при помощи плазмы
Международный коллектив ученых из России, Китая и ЮАР создаст эффективные технологии очистки и активации воды с помощью плазмы импульсных разрядов. Трехгодичный проект реализуется при поддержке Минобрнауки России в рамках программы многостороннего научно-технологического взаимодействия с иностранными организациями.
В реализации международного проекта, который завершится в 2024 году, принимают участие Институт сильноточной электроники СО РАН, Институт электротехники Китайской академии наук, Университет Западного Мыса (ЮАР). Также запланировано участие сотрудников ИХН СО РАН, преподавателей и студентов Томского государственного университета. По итогам выполнения работ планируются как научные публикации в высокорейтинговых журналах, так и патенты. Общий объем финансирования составит 15 миллионов рублей.
– Ранее несколько раз мы уже подавали заявку на подобный грант, и нынешняя попытка увенчалась успехом. Одной из особенностей такого гранта является то, что в качестве соисполнителей должны выступать представители не менее трех организаций из стран БРИКС. Каждый научный коллектив приступит к реализации задач по тем направлениям, в которых он уже сформировал научный задел и достиг определенных успехов, – рассказывает Дмитрий Сорокин, зав. лабораторией оптических излучений ИСЭ СО РАН, руководитель проекта с российской стороны.
В лаборатории оптических излучений в течение длительного времени на постоянной основе ведутся исследования по формированию импульсных разрядов в газовых средах. В ходе реализации гранта ученые из ИСЭ СО РАН проведут фундаментальные исследования действия электрического разряда в водных и парогазовых средах на загрязнители разной природы. Кроме того, вода, обработанная разрядом будет использована для воздействия на сельскохозяйственные культуры.
– Механизмы очистки и активации водных растворов имеют много общего. В результате зажигания электрического разряда образуется большое количество различных азот- и кислородсодержащих активных частиц, в том числе ионов, оксидов азота, пероксида водорода, ‒ поясняет Дмитрий Алексеевич. – В обогащенном такими частицами водном растворе эффективно начинают протекать процессы, в результате которых происходит разрушение загрязняющих веществ. В свою очередь, частицы, в которых содержатся оксиды азота, имеют ту же основу, что и удобрения, применяемые в сельском хозяйстве. Таким образом, вода после активации может быть использована для обработки и замачивания посевного материала.
Старший научный сотрудник ИСЭ СО РАН Эдуард Соснин, входящий в состав научного коллектива в качестве основного исполнителя, специализируется на исследовании воздействия электрического разряда и плазмы на биологические объекты. Результаты, полученные совместно со специалистами из Сибирского ботанического сада ТГУ, показали положительное влияние воздействия активированной воды на семена некоторых сортов пшеницы.
В течение 2023 и 2024 годов изучение этих процессов продолжится в кооперации с химиками и биологами; а еще в полевых условиях пройдут испытания по выращиванию сортов пшеницы, которые подвергались предварительной обработке водой, активированной плазмой электрического разряда. Таким образом станет возможным проследить полный цикл жизни растения – от семени до сбора урожая. Результатом трехлетнего цикла работ должна стать технология плазменной активации воды, которая могла бы найти применение в сельском хозяйстве.
Совместно с китайскими коллегами планируется изучить физические свойства импульсных разрядов в жидких и парогазовых средах, а с партнерами из Южной Африки – разработать модуль на основе эксиламп, вырабатывающих ультрафиолетовое излучение для обеззараживания водных растворов. Предполагается, что этот модуль станет одной из составляющих комплекса, действующего на основе диэлектрического барьерного разряда, который предназначен для очистки водных стоков от отходов фармацевтических производств.