Лаборатория полимерной экологии при Иркутском Государственном Университете занимается решением экологических проблем путем применения полимерных материалов, новых методов их синтеза, а также новых физико-химических эффектов полимерных материалов.
В лаборатории освоены методы исследования процессов получения новых полимерных материалов, исследования физико-химических свойств полимерных материалов, а также имеются стенды для испытания полимерных материалов для решения задач экологической направленности.
Лаборатория полимерной экологии суммировала длительный опыт исследований в области пластических масс, обобщила традиции исследований Московской, Санкт-Петербургской и Иркутской школ химии.
Работа лаборатории основывается на принципах коллективного, целенаправленного решения сложной проблемы путем сложения усилий всего коллектива. Соединение усилий специалистов разного профиля от химика-экспериментатора к химику теоретику, технологу, конструктору, инженеру, проектировщику до конечной реализации идеи в виде готового изделия, производства является качественно новым элементом ВУЗовской науки. Считаем, что термин "внедрение" остался в прошлом. Мы реализуем инновации.
Для исследования свойств полимерных материалов применяются термодинамические, кинетические, электрохимические методы исследования. Активно используются моделирование свойств полимерных материалов на компьютерных моделях. Молекулярные модели полимерных материалов, молекулярный дизайн позволяют целенаправленно выбрать объект исследования, спрогнозировать свойства полимерных материалов, определиться с оптимальной комбинацией методов исследования и с минимальными затратами времени обеспечить достижение цели. Научный результат достигается систематическими, фундаментальными исследованиями, связанными с закономерностями влияния состава полимеров на физико-химические свойства. Эти фундаментальные исследования позволяют обобщить, систематизировать закономерности, имеющиеся в этой области и наиболее целесообразным способом решать прикладные экологические задачи.
Среди направлений исследований приоритетными являются следующие темы:
Молекулярный дизайн и направленный синтез полимерных сорбентов. Полимерные сорбенты это практически молекулярные машины, составом которых определяются их функциональные особенности, в частности полимерные сорбенты могут решить задачу целенаправленного извлечения заданного компонента из сложной смеси. При препаративной хроматографии , высокоселективные сорбенты позволяют извлекать все ценные компоненты из сложной смеси, т.е. обеспечить абсолютную безотходность различных процессов утилизации сложных органических смесей.
Использование сорбционных наномашин для решения экологических задач. Применение методов сорбции один из ключевых приемов разрешения технических проблем, связанных с безотходным, экологическим, "зеленым" производством. Другая особенность этих сорбентов заключается в том, что за счет молекулярного дизайна можно сформировать катализаторы, т.е. вещества способные ускорять химические реакции, действовать на сложные органические смеси, на сырье таким образом, чтобы получались ценные для человека продукты. В двух направлениях мы уже получили результаты. В частности мы получили полимерные катализаторы для высокотемпературных процессов окисления органических веществ. Преимущественная область использования этих катализаторов это утилизация отходов, содержащих нефтепродукты. Такая утилизация разрешает одну из сложнейших экологических проблем избыточного производства масел при увеличении нефтепродуктов, предназначенных в качестве топлива. Другое направление применения таких катализаторов, получение экологически чистых моющих средств, т. е. таких моющих средств , для автомобильной промышленности, для дорожников, которые не вызывают отрицательных последствий при их применении в условиях города, при наличии ливневой канализации, а также замкнутых систем водопотребления на автомойках. Еще одно направление это синтез катализаторов для процессов электроокисления в водных средах.
Электродинамическое управление сорбционными наномашинами и использование их каталитических свойств в экологии. Почти единственным методом удаления органических веществ, растворенных в сточных водах, является биологическая очистка. Но биологическая очистка, связанная с применением микроорганизмов в качестве элементов технологии. Современная цивилизация не может не использовать ксенобиотики, т. е. вещества чуждые любым биологическим организмам. Такие вещества, попадая со сточными водами на биологические очистные сооружения, могут вызывать мутации, изменения генной структуры биологической составляющей очистных сооружений, т.е. микроорганизмов. Какие же будут отдаленные последствия такого случайного, непреднамеренного эксперимента с генной структурой микробов не может сказать никто. Возможно, что атипичная пневмония - это последствие такого процесса. Решить проблему органических отходов, но без применения биологических компонентов призваны технологии, связанные с элекроокислением органических веществ. До сих пор нет функционального названия катализаторов, которые могли бы применяться для ускорения электрохимического окисления водорастворимых органических веществ в очистке сточных вод. Известны флокулянты, известны коагулянты. Нами предлагается новые функциональные добавки - "электрокатализаторы". Такие "элекрокатализаторы" позволяют избавиться от серьезнейшей экологической проблемы.Но поскольку органические вещества отличаются по окисляемости, по своей природе, требуются катализаторы, которые бы окисляли, позволяли увеличить скорость окисления, т.е. нивелировать отличия органических веществ по скорости их окисляемости. Указанные вещества нами исследованы в лаборатории и уже начали применяться на практике для решения экологических задач. Воздействие электрическим потенциалом не только формирует необходимый термодинамический потенциал, но и управляет движением всех компонентов системы.
Полимерная химическая бионика должна служить мощным инструментом решения экологических задач. Только в живой природе известны примеры гармонической организации массообменных и энергообменных циклов. В клетке организован полностью безотходный процесс производства. В этом направлении мы развернули исследования, которые уже нашли биотехнологические применения.
Очень важно чтобы наши исследования были не просто новыми, интересными, а стали полезными для общества. В работе лаборатории активно участвуют студенты, которые являются кадровым резервом лаборатории. Начиная со второго курса, студенты осваивают новые методы исследования, участвуют в обсуждении научных тем, активно применяют свои знания в экспериментальных работах, участвуют в решении конкретных экологических проблем при выполнении проектов, связанных с природоохранной деятельностью. Учитывая то, что при исследованиях, при испытаниях новых способов, приемов, методов технологий принимают участие студенты, они, уже обучаясь на втором, третьем, четвертом курсе получают источник новейшей информации и возможность применить свои знания на практике для решения проблем , связанных с техникой на своем будущем рабочем месте, применяя современнейшие методы. Мы воспитываем творческие личности, ученых завтрашнего дня.
E-mail: cology_group@irk.ru