Хроника событий Стратегия развития Нижегородской области получилась нереалистичной Минфин США объявил о продлении срока завершения сделок с "Русалом" Штрафовать и контролировать намерены тульские власти нерадивых застройщиков Сенат США не смог провести резолюцию против снятия санкций с компаний Дерипаски Бывшего директора одного из супермаркетов «Магнит» в Иванове подозревают в коммерческом подкупе

Как молодые ученые предлагают спасти большой город

Современный «офисный планктон» нуждается в природе

10.11.2016 в 21:00, просмотров: 1850

Вы разговариваете с фиалками? А с фикусами или цикламенами? Молодой ученый Павел Ермаченко считает, что разговаривать с цветами можно и нужно. Во-первых, потому, что они все слышат, а во-вторых, с ними всегда можно договориться. К примеру, о том, чтобы они активнее участвовали в очистке воздуха от углекислого газа.

Как молодые ученые предлагают спасти большой город
Микроводоросли могут стать живым фильтром и в то же время украшением города. Фото: Хлыстун Светлана.

От биодомов до кислородных станций

Как растения могут спасти мир, Павел Ермаченко может рассказывать часами, и не просто рассказывать — показывать, как это работает на практике. Если говорить о круге его интересов более узко, то это проектирование архитектурных сооружений с использованием живых организмов в качестве одного из своих конструктивных элементов. Под живыми организмами понимаются микроводоросли.

— Согласно опубликованным докладам «Всемирной программы оценки водных ресурсов» (UN-WWAP), сейчас более 1,2 млрд людей находятся в условиях постоянного дефицита пресной воды. Городское население в этом плане является наиболее уязвимым. Предполагается, что в следующие несколько десятилетий число жителей мегаполисов увеличится еще на 1,8 миллиарда человек, из которых на развивающиеся страны придется порядка 95% роста, — объясняет Павел на лекциях своим слушателям. — По моему мнению, создание распределенной системы энергонезависимых фотобиологических очистных сооружений, интегрированных в городскую среду, поможет изменить ситуацию в корне. Базой для данной технологии была выбрана светопроницаемая архитектурная оболочка, предназначенная для культивирования микроводорослей, что позволит получать биотопливо третьего поколения, очищать воду, связывать диоксид углерода и еще многое другое. Благодаря использованию микроводорослей можно автоматизировать большую часть технологических процессов. Они являются более продуктивными по сравнению с высшими растениями и способны давать урожай хоть каждый день. Таким образом, поиск наиболее рациональной формы организации городской инфраструктуры влечет за собой изменение самой парадигмы эстетического восприятия, когда красота становится ничем иным, как высокой степенью целесообразности, подобно тому, как это устроено в живой природе.

А теперь простым языком. Павел и его соратник, молодые ростовские ученые, придумали проект, который позволяет микроводорослям стать живым фильтром и в то же время украшением города. Идея может быть реализована разными способами — от биодомов до фотобиологических очистных сооружений.

Первое в мире жилое здание, в качестве источника энергии использующее фотосинтез водорослей, не так давно появилось в немецком Гамбуге. Проект был назван BIQ House. Таким наглядным образом архитектурно-инженерное бюро Arup из Великобритании представило уникальную технологию использования фотосинтеза водорослей для обеспечения строений теплом и энергией. Зеленые микроводоросли, использованные в создании биофасада современной пятиэтажки, не только способствуют затемнению помещений BIQ House в солнечные дни, но и задерживают тепло, помогая тем самым биоадаптивному фасаду превращать его в электрическую энергию.

— Интересно то, что микроводоросли очень продуктивны. Они в 10 раз продуктивнее растений. Поскольку у них очень простая структура, то за день они могут увеличить свою массу в два раза, — объяснил молодой ученый. — Плюс к этому они очищают город и создают биотопливо.

Предложение для ЧМ-2018

Построить в Ростове целый биодом пока нереально: слишком уж дорогое удовольствие. Но есть альтернативные, более приближенные к жизни варианты. К примеру, проект, который Павел Ермаченко и его команда предлагают к чемпионату мира по футболу 2018 года — открытый павильон с озеленением. Конструкция представляет собой стилизованный в виде футбольного мяча купол, на внутренней поверхности которого планируется расположить достаточно плотное озеленение. Купол содержит в себе систему сбора и удержания атмосферной влаги (дождя), систему автоматизированного полива. Если речь идет об остановке, то в центральной части расположены удобные, хорошо защищенные от солнца и осадков лавочки.

— Стремление раскрыть возможности экстерьерного озеленения урбанизированных пространств прекрасно сочетается с возможностями параметрических алгоритмов расчета конструкций, позволяющих произвольным образом менять форму конструкции без потери прочности, при этом расчет происходит быстро, а конструкция получается очень легкой, воздушной, — рассказал Павел Ермаченко. — Хотя изначально купол проектировался для остановки транспорта, он получился универсальным и может использоваться как беседка в парке, кафетерий, навес для подземного перехода или даже защищенная от непогоды небольшая детская площадка. Площадь купола у основания — 75 кв. м. Радиус — 9 метров, высота — 6. Это размер небольшого двухэтажного дома.

Помимо эстетической и экологической составляющей ученые просчитали, что, установив такие павильоны, город мог бы значительно сэкономить. Ведь один раз установив такой павильон, можно забыть о его постоянном поливе, пересадке растений, подкормках и многих других проблемах, которыми сегодня сопровождается городское озеленение.

Следующее рациональное решение по использованию водорослей — очистка воздуха. О строительстве мусоросжигательных заводов в Ростове и окрестностях говорят давно. И вопрос о том, куда денутся отходы производства этих заводов, тоже не последний. Решить проблему молодые ученые предлагают с помощью «Фотобиологических очистных сооружений». Это некий купол с водорослями, накрывающий трубу завода, из которой выходят продукты горения. Весь дым, подаваемый в купол, тут же съедают водоросли, а на выходе они генерируют кислород. То есть из отходов микроводоросли делают чистый воздух. Получается даже не фильтр, а кислородная станция.

— На данный момент разработаны основные технологические решения фотобиологических очистных сооружений. Мы изготовили промышленный прототип фотобиореактора из прозрачной мембраны. Сформулировали математическую модель и задачу управления динамикой биохимических и гидродинамических процессов, — объясняет автор проекта. — Риски связаны с высокой стоимостью материалов прототипа (тефлоновая пленка ETFE), однако на рынке существуют более дешевые материалы-заменители для серийного изготовления. Изготовление фотобиореакторов из прозрачных мембранных материалов существенно удешевит конечный продукт и упростит их изготовление и эксплуатацию.

На конкурсе «Донская сборка» Павел Ермаченко с представленным образцом «Фотобиологических очистных сооружений» взял III место в категории «Ученый-изобретатель». Ректор ДГТУ (в медиацентре вуза и проходила «Донская сборка») обещал, что зеленый павильон-остановка все-таки появится в парке университета. По предварительным расчетам, цена его может составить 600 тысяч рублей.

Спирулина заменит мясо?

Имеется и еще один вариант применения водорослей — их можно есть и ими же можно лечиться. К примеру, спирулина обладает особым биохимическим составом, благодаря которому она может использоваться для нормализации физиологических функций организма и профилактики различных болезней, от диабета до гепатита. В ней содержится 30–40% белка, поэтому при минимальной калорийности она по своему питательному составу не уступает мясу. Плюс витамины и микроэлементы. Спирулина является также «космической» культурой: ее планируют выращивать на космических станциях во время длительных полетов, чтобы использовать как продукт питания и источник кислорода: она поглощает выделяющийся углекислый газ. И сегодня эти водоросли в промышленных объемах выращивают в Ялте.

Так получилось, что в советское время там собирались строить атомную станцию, но не построили. Однако остались огромные бетонные охладительные пруды. И теперь умные люди выращивают в них спирулину. Над подобным проектом работает и Крымский институт биологии южных морей — один из немногих, если не единственный институт на постсоветском пространстве, работающий в области разработки промышленных технологий производства и использования аквакультур. В институте хранятся уникальные коллекции микроводорослей и гидробионтов — морских и пресноводных организмов.

Будущее за зелеными городами

От проектов крупномасштабных Павел перешел к реальным, но не растиражированным. К примеру, речь зашла о том, что современный «офисный планктон» нуждается в природе — как минимум в растениях. И те, кто это понимает, выигрывают.

В японской рекрутинговой фирме Pasona Group это приняли на вооружение и 200 кв. м своей офисной площади (ровно половину) отвели для выращивания сельхозкультур. Над столом переговоров там свисают ветки томатов, внутри помещений для семинаров рассажены зеленые листовые овощи, а под скамейками растут бобы. В кабинетах — ягоды, кабачки, баклажаны, лимонные деревья и маракуйя. А в главном вестибюле раскинулись полноценное рисовое поле и поле из брокколи. Во время перерыва сотрудники компании переодеваются и принимаются за сельхозработы. Но это по желанию.

В здании офиса-фермы высаживают и сезонные цветы. А постоянно меняющийся цвет фиторяда делает фасад узнаваемым для всех, кто проходит мимо, — лучшая реклама компании.

— После того как начал работать этот проект, количество заболеваний среди персонала компании снизилось на 23%, улучшился психологический климат в коллективе и даже появился элемент экономии — свои овощи и фрукты для столовой, — объяснил исследователь. — Мы были бы счастливы разработать подобный проект для Ростова, но пока из реального — это зеленые фитостены, которые можно организовать в любом месте, любого размера и дизайна. Они очень просты в уходе и удивительно гармонично смотрятся.

Павел Ермаченко рассказал о своей команде единомышленников. В нее входят специалист по технологиям дополненной реальности Андрей Лежебоков, предприниматель Сергей Савченко, заведующий лабораторией микроклонирования Михаил Середа и дизайнер Анастасия Голдина.

— Все ребята талантливые. Но отдельно хочу сказать о Мише. Он удивительный ученый — способен из одной клетки вырастить здоровое растение. И именно благодаря ему мы поняли, что, купив один голландский цветок, можем клонировать его и вырастить 50, а то и 500 точных его копий. А поскольку берется только одна клетка у растения, у которого нет вирусов, то все растение остается здоровым. И последующие 2–3 поколения клонированных растений не болеют. Почему я об этом так подробно говорю? Потому что с введением санкций на голландские цветы Россия до сих пор не решила эту проблему. А решение на поверхности. И предлагает его ростовский ученый-генетик Михаил Середа, — рассказывая о коллеге, Павел Ермаченко с научного языка перешел на понятный. — Ну а в продолжение темы нашего коллектива могу сказать — я занимался фотобиологическими исследованиями. Какое-то время учился и занимался наукой в Германии. Но вернулся, потому что жить мне интереснее здесь. Какое-то время мы с ребятами шли параллельно, но в одном направлении: нам всем была интересна тема проектирования архитектурных сооружений, использующих живые организмы в качестве одного из своих конструктивных элементов. Однажды мы встретились, пообщались и поняли, что знания одного дополняют желание остальных. У нас много идей, много желаний и пока есть силы для того, чтобы пытаться развивать свои проекты и объяснять, что города должны быть зелеными, красивыми и чистыми. Ведь это не просто возможно. Это будет. Пусть не сегодня, но обязательно. Я в этом уверен на 100%.

Санкции . Хроника событий