Описание проблемы и ее актуальности для компании: в технологических процессах производств НАК и АС в качестве хладагента применяется промышленная вода (ПВ) в объеме ~15 млн. м³/год. Промышленная вода — это речная вода из р. Ангара, фактически без специальной подготовки. После использования вода сливается в промышленную канализацию. Компания стремится минимизировать влияние на окружающую среду и сократить потребление природных ресурсов по этическим, гуманитарным и экономическим мотивам.

Цель кейса: разработать оптимальную технологию захолаживания воды, обеспечивающую потребности производств НАК и АС в холодной воде, переход на замкнутый оборотный цикл и эффективное использование холода процесса испарения аммиака.

Критерии успешности решения проблемы:
1. Разработана схема замкнутого водооборотного цикла, обеспечивающего производства НАК и АС достаточным количеством холодной воды
2. Предлагаемое решение экономически обосновано

Описание проблемы и ее актуальности для компании:
Проводимая в настоящее время Министерством промышленности и торговли Российской Федерации работа о введении нормативных ограничений на производство и реализацию в Российской Федерации автомобильных шин, содержащих высокое количество канцерогенно-опасных полициклических ароматических углеводородов (далее — «ПАУ») является критически важной, поскольку направлена на обеспечение безопасности и здоровья граждан РФ и экологическое благополучие в стране, что соответствует национальным целям развития Российской Федерации на период до 2030 г. и на перспективу до 2036 г., установленных Указом Президента Российской Федерации 7 мая 2024 г. № 309. Кроме того, вводимые ограничения позволят прекратить ввоз импортной канцерогенной продукции ненадлежащего качества и ее замещение за счет роста внутреннего производства как минимум на 50%, что создаст предпосылки к росту внутреннего производства шин не менее чем на 4,46 млн. шт. на общую сумму не менее 25,7 млрд. рублей.
Регламент (ЕС) № 1907/2006 Европейского парламента и Совета от 18 декабря 2006 г. о регистрации, оценке, разрешении и ограничении химических веществ «REACH» признает следующие ПАУ, как обладающие канцерогенным, мутагенным и репродуктивно токсичным действием:
— бензо (а)пирен CAS 50−32−8
— бензо (е)пирен CAS 192−97−2
— бензо (а)антрацен CAS 56−55−3
— бензо (b)флуорантен CAS 205−99−2
— бензо (j)флуорантен CAS 205−82−3
— бензо (k)флуорантен CAS 207−08−9
— дибензо (a, h) антрацен CAS 53−70−3
— хризен CAS 218−01−9
Данные потенциально опасные ПАУ содержатся в неочищенных нефтяных технологических маслах, используемых в качестве пластификаторов при производстве автомобильных шин. В качестве пластификаторов для шин традиционно используются нефтяные экстракты, получаемые, как побочный продукт установки селективной очистки масляных фракций (масляных погонов с температурой кипения 350−500 градусов Цельсия) фенолом, N-метилпирролидоном или фурфуролом, при производстве базовых масел первой и второй группы. Содержание пластификатора в шине составляет в среднем 8 масс.%. кроме того, типичная шина содержит до 30 масс.% технического углерода (сажи), который также потенциально является канцерогенно-опасным веществом и содержит в своем составе ПАУ.
В ходе эксплуатации автомобиля имеется три источника выбросов: 1) выхлоп от двигателя внутреннего сгорания, 2) истирание колодок в тормозной системе, 3) истирание шины. При этом в силу своего небольшого размера частицы, получающиеся при истирании шины, имеют существенно большую канцерогенную опасность для человека, чем выхлоп от автомобиля современного экологического класса. Преимущественно повергается истиранию протектор — часть шины, которая соприкасается с дорожным покрытием и отвечает за ее сцепление с дорогой и тормозные характеристики. Частицы, образующиеся при истирании шины, имеют размер, способствующий их свободному прониканию в легкие человека [Андрей Владимирович Васильев. Повышение качества оценки комплексной экологической безопасности автотранспортных средств. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. НАМИ. — 2019].
Общее количество частиц образующихся при истирании шины от движения автомобиля оценивается в 80 мг/км, в том числе образуется до 1,4 трлн. шт/км наиболее опасных частиц размером менее 2,5 мкм (так называемых MP2.5), что в сотни раз больше, чем из выхлопной трубы автомобиля. Частицы данного размера практически не оседают в воздухе и легко переносятся на значительные расстояния от дороги. Подобные сверхтонкие частицы легче попадают в кровоток и легкие человека и далее проникают в мозг. При этом современные европейские исследования показывают, что истирание шин электроавтомобилей выше, чем обычных автомобилей в силу их большей массы и большего крутящего момента передаваемого на колеса. В среднем на душу населения в мире в ходе эксплуатации изнашивается 0,8 кг шин в год, от 0,23 кг в год в Индии до 4,7 кг в США.
[https://www.emissionsanalytics.com/news/gaining-traction-losing-tread?utm_source=Emissions+Analytics+Newsletter&utm_campaign=a04705af1f-EMAIL_CAMPAIGN_2020₀₁_22₁₂_02_COPY₀₁&utm_medium=email&utm_term=0_c35d8b9a1e-a04705af1f-85 602 189;
https://esgnews.com/london-startup-the-tyre-collective-aims-to-capture-tire-emissions-from-vehicles/]
Масла-пластификаторы, содержание канцерогенно-опасные ПАУ, способны мигрировать из резины, особенно из мелкодисперстных частиц, попадающих в легкие и за счет этого проникать в кровь человека. ПАУ, попавшие в организм человека, опасны своей реакционной способностью по отношению к нуклеиновым кислотам, которая проявляется за счет активных атомов водорода, находящихся в молекуле ПАУ в так называемой области залива (бай-протоны). Именно за счет водородов области залива молекула канцерогенно-опасного ПАУ встраивается в цепочку РНК и в дальнейшем способствует образованию мутаций и развитию онкологических заболеваний [Радбиль А.Б., Щепалов А. А., Долинский Т. И., Куимов А. Ф., Ходов Н. В. Новая концепция канцерогенной безопасности для современных шин // Каучук и резина. 2013. № 2. С. 42−47. 26; Радбиль А. Б., Щепалов А. А., Мохнаткина Е. Г., Мингазова Д. Г., Мифтахова З. А., Ходов Н. В. О влиянии ингредиентов на канцерогенность шин // Каучук и резина. 2014. № 4. С. 52−55].
На текущий момент, благодаря усилиям Министерства промышленности и торговли Российской Федерации и Акционерного общества «Управляющая компания «Биохимического холдинга «Оргхим» при поддержке Ассоциации шинных производителей Российской Федерации, принят национальный стандарт ГОСТ Р 51 893−2024 «Шины пневматические. Общие технические требования безопасности», п. 4.2. устанавливающий показатели, характеризующие канцерогенную безопасность шин в отношении жизни и здоровья человека и окружающей среды. Также вступил в силу ГОСТ Р ИСО 21 461−2024 «Резина. Определение ароматичности масла в вулканизованных резиновых смесях», предусматривающий методику определения содержания ПАУ в шинах (разработчик — Акционерное общество «Управляющая компания «Биохимического холдинга «Оргхим»). Таким образом, нормативная и техническая база для оценки канцерогенной опасности самих шин уже сформирована. Процедура оценки канцерогенной опасности масел, используемых при производстве шин, и допуска соответствующего сырья с учетом содержания ПАУ разработана Акционерным обществом «Управляющая компания «Биохимического холдинга «Оргхим» — СТО 57 184 037−035−2024 (Свидетельство об аттестации МИ № 11/01.269−2013/2024 от 30.08.2024 г.) и может использоваться всеми участниками рынка.
Таким образом, несомненно, что ПАУ характеризуются выраженными канцерогенными, мутагенными и репродуктивно токсичными свойствами. Согласно обширным имеющимся научным данным, источником этого типа загрязнения окружающей среды, в том числе атмосферного воздуха, являются автомобильные шины, в составе которых применяются нефтяные технологические масла, содержащие в значительных концентрациях указанные соединения. В процессе эксплуатации происходит истирание шин с образованием частиц резины размером от долей до нескольких десятков микрон. Данные частицы способны находиться во взвешенном состоянии в воздухе до нескольких суток, а при определенных размерах и атмосферных условиях совсем не оседают в воздухе. Эти частицы при попадании в легкие человека при дыхании и на его кожу способствуют развитию онкологических заболеваний. Таким образом, истирание шин в процессе эксплуатации ведет к выбросам канцерогенно-опасных частиц, что особенно критично в городских агломерациях. Высокий риск также носит вторичное использование резиновой крошки, полученной из канцерогенно-опасных шин, на объектах массового пребывания людей, например, на детских и спортивных площадках, где возможен длительный контакт резины с кожей человека.
Биохимический холдинг «Оргхим» (далее — БХХ «Оргхим»), разделяя цели устойчивого развития, установленные ООН, ставит одной из своих задач в области ESG-повестки улучшение качества атмосферы в городах через продвижение инициативы по введению в России регулирования обращения канцерогенноопасной химической продукции для снижения заболеваемости и смертности от онкологических заболеваний.

Цель кейса:
Разработка промышленно значимой технологии очистки отработанных автомобильных шин от канцерогенноопасных компонентов (ПАУ) для последующего использования продуктов переработки шин в народном хозяйстве.

Критерии успешности решения проблемы:
1. Выполнить литературный обзор, включающий в себя международные статьи и патенты.
2. Оценить перспективные пути очистки и выбрать оптимальный.
3. Составить укрупненный материальный и тепловой баланс технологических процессов, предложить способы применения побочных продуктов или их утилизации.
4. Выполнить расчет себестоимости переработки.

Сырьевая база (её наличие, расположение):
Отработанные автомобильные шины, находящиеся на полигонах ТБО и на предприятиях по утилизации.
Суммарное количество утилизируемых шин в Российской Федерации — до 1 млн. т в год. Из них канцерогенно-опасных — 30−40%.

Описание проблемы и ее актуальности для компании:
Оптимизация подходов комплекса аналитических исследований для точного определения содержания ценных компонентов рассола, добываемого компанией с целью предложения стратегии его дальнейшей переработки и извлечения их.

Цель кейса:
Провести анализ существующих методов исследования состава рассолов. Определить наиболее точные и доступные методы контроля состава сырья с учетом возможных влияющих факторов. Оценить потребность рынка в имеющихся в рассоле ценных компонентах рассола. Исходя из оцени потребности рынка и состава добываемого рассола дать рекомендации по целесообразности извлечения ценных компонентов. Предложить подход к комплексный переработке добываемого рассола.

Критерии успешности решения проблемы:
1. Выбраны наиболее оптимальные и доступные методы контроля состава рассола с учетом влияющих факторов
2. Оценена потребность рынка в имеющихся в добываемом рассоле ценных компонентах
3. Предложен подход к комплексной переработке добываемого рассола

Сырьевая база (её наличие, расположение):
Имеется, Ярактинское нефтегазоконденсатное месторождение.

Описание проблемы и ее актуальности для компании:
Пенообразование при проведении буровых работ негативно сказывается на эффективности: снижается производительность бурения, увеличиваются потери буровых растворов, увеличиваются сроки бурения и стоимость. При этом возникают риски попадания буровых растворов в окружающую среду в следствии увеличения объёмов бурового раствора, на которые оборудование не рассчитано.
Дополнительно существует также проблема удаленности буровых, что сильно ограничивает, усложняет и удорожает доставку необходимой реагектики для проведения качественных буровых работ. При этом количество поставщиков готовых антипенных присадок в следствие введения санкций значительно сократилось.
Поэтому разработка собственной технологии получения антипенных присадок на основе экологического сырья, которая при это позволяет производить продукцию близко к потребителю, является весьма актуальным вопросом.

Цель кейса: разработать технологию получения антипенных присадок в буровые растворы учитывая особенность физико-химических свойств компонентов и их географическое расположение (нахождение сырья и товарного продукта). Подобрать основное технологическое оборудование, осуществить его компоновку в мобильном модульном варианте.

Критерии успешности решения проблемы:
— разработана технология получения антипенных присадок в буровые растворы на основе продуктов лесохимии с предоставлением принципиальной технологической схемой производства;
— подобрано основное технологическое оборудование;
— произведена компоновка оборудования в модульном мобильном исполнении;
— приведено технико-экономическое обоснование разработанной технологии с учётом расположения производства.

Сырьевая база (её наличие, расположение):
- сырье: лесохимические компоненты АО «Группа „Илим“» в г. Братск и Усть-Илимск
- продукт: месторождения Иркутской области, Красноярского края и Республики Саха

1 место: команда ИРНИТУ: Иванова Мария, Мозгалёва Алёна, Черепанова Надежда, Макарова Мария, Булдаков Анатолий.
Кейс: «Получение эпоксидных смол из глицерина»

2 место: команда ИРНИТУ: Лунёва Мария, Прокопьев Александр, Тайбинова Елена, Черных Анастасия, Курмыгина Снежана, Прилепина Анастасия, Ябжанов Аян, Банаева Любовь.
Кейс: «Получение жидких продуктов и неуглеродных материалов из бурого угля»

3 место: команда АнгТУ: Козырев Арсений, Жуков Иван, Мальцева Анастасия.
Кейс: «Производство вискозного волокна и углеволокон (из целлюлозы и поваренной соли)»

1 место: команда ИРНИТУ: Мария Иванова, Александр Прокофьев, Вячеслав Жижин и Ирина Голубева.
Кейс: «Разработка методики определения карбоновых кислот в водометанольном растворе»

2 место: команда ИРНИТУ: Михаил Сердюк, магистранты Иркутского госуниверситета Антон Мальцев и Семён Подопригора.
Кейс: «Разработка методики определения карбоновых кислот в водометанольном растворе»

3 место: команда ИРНИТУ: Даниил Галиулин и Снежана Курмыгина, представители СибГУ имени М. Ф. Решетнёва Кирилл Алхименко и Таттибай уулу Эрмек.
Кейс: «Переработка неликвидной древесины»

Напишите нам на почту: chemfuture.school@ex.istu.edu