Наука играет ключевую роль в развитии общества и бизнеса. Благодаря научным исследованиям и открытиям развиваются новые технологии, появляются инновационные продукты. Актуальные научные разработки представляют огромный потенциал и для бизнеса. «Деловая газета. Юг» узнала у высших учебных заведений Краснодарского края, над какими проектами они сейчас работают.
Виолетта Гиль и Михаил Порожный, разработка для производства вина и переработки молока
Ученые КубГУ Виолетта Гиль и Михаил Порожный разработали проект в области химии по борьбе с образованием осадков при переработке жидких сред пищевой промышленности. Их технология поможет сократить расходы при производстве молочной продукции и вина, а также снизить негативное воздействие на окружающую среду.
Исследованием проблемы осадкообразования в этой сфере ученые занимаются уже на протяжении 10 лет.
«Именно передовые исследования в области химии лежат в основе новых технологий, направленных на решение экологических проблем. Возможность внести свой скромный вклад и поучаствовать в общем деле улучшения условий жизни для последующих поколений не могла не показаться нам заманчивой. Именно поэтому наши научные интересы лежат в области мембранной электрохимии, которая играет важную роль в развитии зеленых технологий. В частности, наши исследования сосредоточены на изучении электродиализной технологии, позволяющей реализовывать широкий спектр производственных процессов с минимальной нагрузкой на окружающую среду», — отметили Виолетта и Михаил.
По словам ученых, электродиализ — экологически чистая и ресурсосберегающая технология переработки жидких сред пищевой промышленности, применение которой позволяет эффективно повышать качество готового продукта, а также извлекать ценные компоненты.
Одним из основных факторов, сдерживающих более широкое внедрение данной технологии, является образование осадка в электродиализных аппаратах. Осадкообразование вызывает снижение производительности процесса и сокращение срока службы специальных мембран, что приводит к росту производственных расходов.
В целом проект Виолетты и Михаила посвящен разработке комплекса способов решения проблемы осадкообразования в данных процессах. Эта технология актуальна для Краснодарского края и может применяться в агропромышленном комплексе — в сфере молочной промышленности и виноделия.
Так, по словам ученых, сейчас электродиализную стабилизацию вина используют для предотвращения выпадения винных кристаллов в готовом бутилированном продукте, а также для улучшения качества напитка. Такой процесс позволяет значительно снизить эксплуатационные затраты, избежать нежелательного использования химических реагентов и существенно сократить время получения готового продукта.
Разработка позволит улучшить экономический эффект от использования данной технологии за счет увеличения срока службы дорогостоящих мембран и снижения энергозатрат.
Помимо этого, важной отраслью АПК Краснодарского края является молочная промышленность, в которой электродиализ применяется для деминерализации (одного из этапов переработки) молочной сыворотки. Таким предприятиям внедрение разработки ученых позволит активнее использовать сыворотку в качестве дополнительного сырьевого ресурса. Это повысит качество и ассортимент готовой продукции, увеличит прибыль, а также снизит количество отходов производства, загрязняющих окружающую среду.
«Результаты, полученные в данном проекте, вносят весомый вклад в решение проблемы осадкообразования при электродиализной переработке жидких сред пищевой промышленности и повышают привлекательность использования этой экологичной технологии как на предприятиях Краснодарского края, так и за его пределами», — отметили Виолетта и Михаил.
Сейчас проект уже прошел оценку возможности внедрения на нескольких предприятиях Кубани. Однако ученые продолжают исследования в данном направлении.
Артем Вербицкий, разработка в помощь сельхозбизнесу
В рамках программы «Приоритет 2030» в 2022 году Артем, будучи выпускником КубГАУ,разработал проект по производству полимерных плоскосворачиваемых рукавов для аграриев, которые можно использовать для систем орошения.
«Реализовывать проект начали на площадке индустриального партнера еще до февраля 2022 года. После февраля мы поняли, что ключевая ставка на оборудование для сельского хозяйства, АПК и полива была выбрана совершенно правильно, потому что у нас законодателями моды в орошении являются Израиль, США и Австралия. Гиганты потихонечку начинали уходить, и мы начали замещать некоторые позиции», — поделился Артем.
Сейчас проект содействует развитию АПК, поставляя системы орошения. За год стартапу удалось нарастить производство в 12 раз, а также поучаствовать в семи ключевых промышленных событиях 2023 года. В планах на 2024 год у молодого ученого дальнейшее расширение.
Егор Зимбурский и Иван Терещенко, усовершенствование солнечных коллекторов
Ученые КубГТУ студент Егор Зимбурский и старший преподаватель Иван Терещенко разработали улучшенную поверхность для солнечных коллекторов. Данную технологию смогут использовать как в повседневной жизни, так и в бизнесе.
Ученые смогли создать покрытие с низкой отражающей способностью, которое может работать в широком диапазоне углов падения солнечных лучей. К такому результату ученые пришли за счет лазерной обработки металла.
«Для создания такой поверхности хорошо подходит лазер на парах меди. Мишенью служит медь. После облучения мишени на поверхности меди образуется оксидный слой, который эффективно поглощает оптическое излучение. Также была предложена схема внедрения этого абсорбера в гелиосистему. Данное покрытие может быть использовано в оптических датчиках и фотодетекторах, а также в гелиосистемах для теплоснабжения и электроснабжения частных домов», — рассказали в пресс-службе вуза.
Сейчас проект получил признание в номинации «Лучший инновационный проект в сфере охраны окружающей среды, энергосбережения и альтернативных источников энергии» губернаторского конкурса молодежных инновационных проектов «Премия IQ года — 2023». В будущем проект сможет улучшить как повседневную жизнь, так и экологическую ситуацию, так как будет совершенствовать структуру солнечных батарей.
Артем Еремин, разработка в сфере ультразвуковых систем диагностики
Ученые КубГУ работают над созданием системы бесконтактного определения упругих свойств различных материалов. По сути, это дистанционная УЗИ-диагностика, но не для живых объектов, а для инженерных конструкций; в будущем разработку можно использовать в различных отраслях промышленности.
Активно интересоваться экспериментальными разработками в сфере ультразвуковых систем Артем Еремин начал в 2018 году. Но еще с 2009 года он занимается компьютерным моделированием волновых процессов, и у ученого всегда было понимание, что для проведения расчетов необходимы точные данные о физико-механических свойствах материалов.
«Во время одной из зарубежных стажировок у меня возникла идея проверить адекватность наших моделей для важного с точки зрения практики случая так называемых анизотропных материалов, например современных углепластиков. У немецких коллег как раз было несколько подходящих образцов, но они не знали их свойств. Разрушать их они не хотели, а без этого определить необходимые мне свойства, используя стандартные методы, фактически невозможно. Поэтому нужно было как-то попытаться эти свойства узнать так, чтобы образцы сохранили свой «товарный» вид», — сказал Артем, добавив, что сейчас работает в научном коллективе под руководством профессоров Евгения и Натальи Глушковых.
Результатом стал прототип экспериментального стенда для бесконтактного определения упругих свойств материалов с использованием ультразвука. Данная разработка может пригодиться в промышленности как региона, так и страны.
Ключевыми компонентами установки, которую Артем использует для исследований, являются два бесконтактных преобразователя с воздушной связью. Первый нужен для того, чтобы возбуждать упругие волны в образце, второй — чтобы измерять их.
Но провести измерения — это только половина дела. Дальше уже работают те компьютерные модели, что разрабатывают Артем и его научные руководители. Именно они позволяют получить столь необходимые значения механических свойств материала.
«Если не вдаваться в технические детали, мы хотим делать УЗИ-диагностику материала. В медицине для этого используют высокочастотный ультразвук и многоканальные датчики, которые должны обязательно контактировать с биологическим объектом. Мы же проводим аналогичные исследования для инженерных материалов, только используем так называемые бегущие волны, да еще и в бесконтактном режиме», — пояснил ученый.
В такую установку можно будет помещать, например, пластину из углепластика или образцы, получаемые различными современными методами 3D-печати, после чего система через некоторое время выдаст несколько характеристик: какие у объекта упругие модули, какая плотность и др.
«Если брать конкретное применение, то в Канаде, например, подобная установка, но на основе значительно более дорогих лазерных устройств, используется на металлургических комбинатах для быстрого контроля стального проката. Она адаптирована к высоким температурам, доступна на коммерческой основе, но, естественно, не поставлялась и не поставляется в Россию», — сказал Артем Еремин.
По словам ученого, на жизнь обычных людей данная разработка будет влиять косвенно, например через автоматизацию и повышение качества входного контроля материалов, из которых изготавливаются разнообразные конструкции. Это позволит повысить эксплуатационные характеристики объектов и в итоге их надежность. Как надеется Артем, такая диагностическая система сможет найти широкое применение в бизнесе.
Сейчас проект проходит стадию апробации на различных материалах, а в 2023 году Артем Еремин и Наталья Глушкова в том числе и за эти разработки стали лауреатами премии администрации Краснодарского края в области науки и инноваций.
Сергей Удодов, Денис Шиян, Глеб Самандасюк, Михаил Малеев, разработки в сфере 3D-печати
Ученые КубГТУ разработали усовершенствованный бетон для 3D-печати. Его смогут использовать в сфере строительства.
Разработку материала для полноценного строительного 3D-принтера ведет коллектив ученых КубГТУ. Сейчас они уже отработали технологию, которая позволить производить новый укрепленный бетон для 3D-печати. Для этого они используют отходы от производства риса, то есть в бетон добавляют рисовую шелуху.
«По разработанной учеными КубГТУ технологии для улучшения физико-механических характеристик бетонной смеси применяется рисовая шелуха — отходы рисового производства, что позволяет отнести данную разработку к числу ресурсосберегающих технологий. При использовании дробленой лузги улучшаются теплотехнические свойства продукта, повышается формоустойчивость бетонной смеси в период печати, а также возможно уменьшить удельный расход цемента без потери прочностных характеристик. Используемая сборно-аддитивная технология относится к четвертой промышленной революции», — рассказали в пресс-службе университета.
Данная технология позволит максимально автоматизировать производство в сфере строительства, а также снизить влияние человеческого фактора до минимума. Технологическая линия заменит ручной труд, для полноценной работы потребуются два оператора-технолога и инженер-лаборант.
«По разработанной технологии можно производить как стеновые блоки, так и малые архитектурные формы: скамейки, урны, вазоны, другие элементы декора», — подчеркнули в пресс-службе вуза.
Ирина Самаркина, исследования в сфере социологии
Коллектив молодых ученых КубГУ проведет фундаментальные научные исследования, которые позволят узнать, какое будущее видят новые граждане России. Исследователи рассчитывают, что в дальнейшем их проект позволит положительно повлиять на общество.
Фундаментальное социально-политическое исследование, которое затрагивает молодежь новых территорий России, Ирина Самаркина начала в 2023 году совместно с научным коллективом, в который входят молодые исследователи и ученые. Идея данного проекта родилась после анализа результатов предыдущих исследований, которые показали, что горизонт планирования жизненной траектории у молодого поколения России сейчас стал очень коротким.
«То есть молодые люди не видят свое будущее в долгосрочной перспективе. А для формирования, например, чувства принадлежности государству очень важно понимать, как мы видим свое будущее, в каком месте, кем мы являемся, какую пользу мы приносим. Наш новый проект является результатом продолжения предыдущих исследований, прежде всего он касается граждан новых территорий. Кроме молодежи, будем исследовать результаты и старшего поколения», — отметила Ирина.
В рамках проекта коллектив будет проводить экспертные опросы о том, какие институты и факторы сейчас формируют образ будущего новых граждан России, и впоследствии исследовать их результаты, создавая новые рекомендации по расширению горизонта планирования. В исследовании группа планирует опираться на опыт как отечественных, так и зарубежных специалистов.
«Хочу подчеркнуть, что смысл любой науки, в том числе и гуманитарной, — не только понять, но и предложить реальные технологии, модели, которые могли бы изменять жизнь и влиять на формирование представления о будущем в России для новых граждан. Результатом станет модель, набор технологий и конкретных предложений для образовательных учреждений, некоммерческого сектора, бизнеса, системы государственной молодежной политики о том, какое содержательное наполнение и какими способами нужно с разными категориями проработать», — сказала исследовательница.
Так, при внедрении разработанного механизма люди смогут получить четкий позитивный образ будущего, в котором есть много возможностей. Сейчас проект находится на стадии создания инструментария и планирования работ по сбору эмпирических данных.
Иван Шорсткий, разработка в сфере пищевых технологий
Молодой ученый Кубанского государственного технологического университета разработал новый способ обработки продуктов питания с помощью низкотемпературной плазмы.
Она позволяет продлевать срок годности продуктов и сохранять высокое качество.
«Проект обеспечивает получение пищевых продуктов инновационным подходом: благодаря предварительной обработке низкотемпературной плазмой мы получаем обезвоженные пищевые продукты длительного хранения с сохранением высокого качества, новыми текстурными, органолептическими и цветовыми характеристиками», — рассказали в вузе.
Автором проекта выступил кандидат технических наук, доцент Иван Шорсткий. Разработку поддержали грантом Кубанского научного фонда и реализуют в рамках Программы деятельности Межрегионального научно-образовательного центра Юга России.
В рамках проекта также разработали аппарат для электрофизической подготовки нарезанных фруктовых и овощных чипсов к последующей сушке.
«Разработанная технология получения овощных и фруктовых чипсов сертифицирована, начато изготовление чипсов малыми партиями. В 2024 году реализация проекта продолжается: начата разработка установки для поточной обработки растительного материала низкотемпературной плазмой на базе ленточного конвейера, что позволит значительно повысить производительность разработанной технологии», — отметили в пресс-службе КубГТУ.