Мерзлота вечная, а мусор нет: как омичи очищают Арктику

Активно Арктика начала осваиваться в советское время. Для исследований нужно было завозить абсолютно всё: от стройматериалов и техники до продуктов. То, что не перерабатывалось или ломалось, оставалось на этой же территории. Доставка сама по себе была настолько дорогой, что об обратной транспортировке речи не шло: экстремальные температуры и отсутствие инфраструктуры сделали вывоз мусора экономически нерентабельным мероприятием. Так до сих пор и ржавеют за полярным кругом техника и запчасти, тара и инструменты.

Интерес к Арктике сохраняется и сегодня: на её территории находятся и полезные ископаемые, и редкие биологические виды, и важнейший маркер климатического баланса – ледники. Сохранение арктических территорий для науки и защиты биосферы – важный вызов нашего времени.

Инициаторами «генеральной уборки» Арктики стали два капитана ледоколов: Дмитрий Лобусов из Мурманска и Геннадий Антохин из Владивостока. Их поддержали не только волонтёры, но и экологи, учёные и главы субъектов, чья территория полностью или частично расположена в Арктике (а таких в России девять). Так появился проект «Чистая Арктика».

Команда «Чистой Арктики исследует и оценивает северные территории. Каждый год формируется карта «субботников». После чего волонтёры, прошедшие особый отбор и обучение, выезжают на место и приступают к уборке. В их обязанности входит сбор отходов и доставка к месту утилизации.

Галочками отмечены убранные территории, часами – ждущие волонтёров.

Программа стартовала в 2021 г. и за два первых года работы в уборке Арктики поучаствовало больше 5,2 тыс. человек. Были среди них и омичи. Эковолонтёр Самат Муканов побывал на Таймыре, а супруги Соколовы – в Ненецком автономном округе. Своими впечатлениями они поделились с «Трамплином».

Помимо работы в вечной мерзлоте, экологи исследуют и акваторию, выявляя объекты, которые необходимо убрать, анализируют качество и состав речной воды и исследуют дно рек и морей.
Одна из главных проблем водоёмов – большое количество брошенных рыболовных сетей: пока они целые, в них застревают и погибают различные животные, а когда разлагаются, образующий их микропластик попадает в организмы рыб и далее по пищевой цепочке до человека, отравляет их. В поиске сетей учёным помогают специальные дроны, разработанные российскими специалистами. Дрон может опускаться в воду на 150 м и работает даже подо льдом.

Научный подход

Уборка арктических территорий, несомненно, важна, но огромную роль играет и профилактика появления мусора. Опасность брошенных бочек или канистр не только в том, что в них могут застрять животные: металлическая тара подвержена коррозии из-за воздействия скапливающихся на её стенках отложений нефтепродуктов. Попадая на поверхность почвы или воды, они наносят экосистеме огромный и длительный вред. К тому же ликвидация последствий – дорогостоящее предприятие.

О том, как сократить количество опасной тары, задумались в ОмГТУ. Как результат, в университете создали специальный полимерный материал. Изготовленная из него тара не только заменит металлическую, но и будет утилизироваться на месте, без вывоза на специальные предприятия. Для этого учёные разработали экспериментальную автономную установку. Об особенностях изобретения мы поговорили с одним из разработчиков – старшим преподавателем, научным сотрудником ИНОЦ «Космическая экология» Денисом Давыдовичем. Ранее мы рассказывали о том, как лаборатория, в которой трудится учёный, предлагает бороться с не менее опасным космическим мусором.

Причина перехода от вопросов экологии космоса к земным проблемам оказалась достаточно неожиданной:

– Нам поступило предложение от Министерства обороны: разработать замену металлическим 200-литровым бочкам, в которых регулярно отправляют топливо в военные части, расположенные на Крайнем севере и островах Северного Ледовитого океана. Использованные бочки остаются там и вредят окружающей среде, загрязняя почву и представляя угрозу для животных. К тому же за такой мусор выписывают серьёзные штрафы, и в будущем они только возрастут.

Учёные решили заменить металлические бочки на полимерные. Полимер создан на основе полиэтилена или поликарбоната с особыми добавками (их разрабатывают тут же, в ОмГТУ, в научно-образовательном ресурсном центре «Политест» под руководством Григория Русских). Эта добавка изменяет свойства полимера так, что он может выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки (например, низкие температуры), а также исключает появление статического электричества. Это очень важно, потому что любой искры достаточно для того, чтобы произошёл взрыв паров  нефтепродуктов.

После использования полимерную тару также экономически нецелесообразно вывозить обратно, поэтому была разработана автономная модульная система утилизации. Для этого измельчённая тара помещается в утилизационную установку, которая представляет собой реактор. В реакторе гранулы нагреваются без доступа кислорода и происходит пиролиз.

Полученный при сжигании газ разделяется на жидкую и газовую фракции. Газовая направляется на дожигание, которое даёт тепло. Эта энергия преобразуется в  электричество и расходуется на поддержание работы установки. Благодаря этому установка не только помогает утилизации бочек из-под топлива, но и работает автономно.

Модельная экспериментальная установка по пиролизу.

Однако эта установка – далеко не окончательный вариант:

– Установка разработана в 2022-м. Это пилотная версия, для отработки режимов работы установки, конструктивных решений и функциональных зависимостей между основными узлами. Наша цель – получить как можно больше газа и чтобы от его сжигания оставался минимум токсичных веществ. А потом будем отрабатывать уже лабораторную экспериментальную установку.

Сейчас в лаборатории готовят заявку на патент, поскольку за прошедший год установку модернизировали. Главное изменение: утилизация полимеров стала полностью безотходной, поскольку все продукты пиролиза идут на рекуперацию в электрическую энергию (то есть возвращаются в систему, отдавая тепло). Это стало возможным благодаря многим факторам, в частности замене реактора и введению двух автономных модулей для генерации электроэнергии – газопоршневой и паровинтовой установок.

Учёный отмечает, что модернизация установки – следствие не только экспериментальных и теоретических исследований, но и обмена опытом с производителями подобных установок в России.

Будем надеяться, что благодаря совместным усилиям учёных и волонтёров уже в ближайшее время произойдёт прорыв в борьбе с мусором и уникальные территории Арктики будут сохранены.

Автор: Анна Подоляк

Фото: cleanarctic.ru, omgtu.ru