Ересь мироздания 1. Часть 2

Из цикла рассказов Ересь МИРОЗДАНИЯ
Ересь 1. За что нашим не наши гранты дают (Часть 2)

Чтоб выиграть североамериканский или европейский грант, необходимо было (помимо разработки и предоставления пакета бумаг) выполнить ряд требований Украинского научно-технологического центра (УНТЦ). Проектные предложения учёных разделялись по двум направлениям: регулярные и партнёрские. Конечно, партнёрским проектам отдавался приоритет в связи с тем, что заинтересованная американская, канадская или европейская компания или фирма финансировала частично или полностью научные исследования. УНТЦ в таком случае выступал посредником, контролировал ход выполнения работ, при этом имел ряд льгот в таможенных правах при перевозках в Украину и из Украины товаров (например, при оформлении вывоза-ввоза экспонатов, образцов, материалов для участия в международной выставке за рубежом). Плюс, гранты не облагались пошлинами и налогами, что, несомненно, было привлекательно.

Однако, найти партнёров за рубежом – чрезвычайно сложная задача, разве что, к примеру, одна из национальных лабораторий США вдруг «соизволила» что-то для себя применить из украинских разработок, либо какой-нибудь богатый фермер не «побрезговал» вложить небольшой капиталец для проверки результатов научных изысканий украинских учёных. Но в те времена (15 лет назад) в Украине были и двухсторонние программы развития, в частности с Францией, Германией, другими странами, поэтому партнёрских проектов, проходивших по линии УНТЦ, подавали много меньше, нежели регулярных. Так было, по крайней мере, до 2010 года.

Для регулярных же проектов требовалось найти в странах-донорах (США, Канаде или Европейском Союзе) заинтересованных лиц (любую организацию), которая бы предоставила официальное письмо поддержки в УНТЦ. Задача не из лёгких. Если такого письма не было, на финансирование не рассчитывали, за исключением редчайших случаев. Именно такой редчайший случай произошёл с нами.

Проектное предложение 3527, что было представлено на рассмотрение в УНТЦ, оформлялось скрупулёзно по всем правилам, имело письма поддержки: от одной немецкой и 2-х американских фирм, даже из Нигерии от Федерального Министерства Агрокультуры и Натуральных Ресурсов, хотя этого вовсе не требовалось. Финансирование было выделено Департаментом США, но вдруг оказалось, что письма поддержки от американцев (в электронном виде) не имели подписей (так поступали североамериканские представители компаний).

Такая маленькая хитрость, которая чуть не стоила нам отказом по выделенному гранту, если б не нашли в течение полугода какого-нибудь ещё коллаборатора (так назывался тот, кто предоставлял письмо поддержки). Но нам повезло… Об этом «приключении» может быть когда-то напишу отдельный рассказ.

Покуда была пауза и велись поиски коллаборатора из США, мы не сидели сложа руки и готовили следующее проектное предложение, непременно надеясь сходу выиграть и второй грант. Собственно, у меня изначально был вариант подавать именно этот проект первым, так как в нём – сугубо наша разработка, связанная с производством нано продукции «Суперлайн», применяемой для снижения трения в механизмах и машинах. Но у меня ещё оставалась надежда на финансирование от украинского правительства, выделенное «на бумаге», но не на деле.

В отличие от проектов УНТЦ, условия для выдачи выделенных государственных средств «на науку», что в те времена было предусмотрено программами развития Украины, у меня вызывало, мягко выражаясь, недоумение. Легче было направить проектное предложение в международную организацию УНТЦ, нежели «выудить» бюджетные средства. «Оранжевая революция» 2004 года в Украине, как по мне, не улучшила, а усугубила положение “брошенных на произвол судьбы” учёных, – во всяком случае со сменой власти в стране мои призрачные надежды растаяли.

Тогда-то как раз и настало время подачи следующего почти готового проектного предложения в УНТЦ, тоже совместно с Азербайджаном. На этот раз был выбран Бакинский университет взамен украинского КБ «Южное», что по моему мнению давало не меньше шансов на получение гранта. Дело шло по «накатанному» пути: оформление-согласование в Министерстве образования и науки Украины и в Национальной Академии наук Азербайджана, экспертиза в УНТЦ и выход бумаг на заседание правления УНТЦ – намного быстрее и легче.

Главное, что нужно было учесть в обязательном порядке – на всех стадиях при рассмотрении проектных предложений, в том числе западными экспертами, все читают НАЗВАНИЕ, по которому складывается первое впечатление о содержимом и проявляется или не проявляется интерес к рассмотрению: многие проекты сразу отклоняются, если только название неудачное. Во-вторых, необходимо везение.

Нам повезло дважды. Совпало, что нашёлся коллаборатор из США – предоставил письма поддержки сразу для двух проектов. Хотя, как выяснилось чуть позже, по второму нашему проекту финансирование выделил Европейский комитет. Надо сказать, произошло это самым чудесным образом. Случайностей, как известно, не бывает – бывают совпадения. Я это называю: ЭЗОТЕРИКА. Слишком много было в тот день, когда я случайно оказался в Днепропетровске, случайно зашёл в УНТЦ (представительство), там оказался представитель-координатор от ЕС Мишель Зае. Он проводил собеседование с авторами проектных предложений, о чём я не был оповещён заранее, но по стечению обстоятельств тоже случайно попал на собеседование. Видимо, название нашего проектного предложения оказало на Мишеля должное впечатление, и он принял его на заметку.

Привожу краткую и полную формы проекта (без раздела «коммерциализации», который согласно требований УНТЦ входил в Проектное предложение, но при заключении контракта на выполнение научно-исследовательских работ оказался не нужен).

* * *
Название проекта 3840: Утилизация отходов производства изделий из ПТФЭ как средство борьбы с международным терроризмом.

Короткая форма.

Совместные Украино-Азербайджанские предложения по проекту.

Главной целью проекта является разработка научно-технологических основ утилизации отходов производства изделий из ПТФЭ (Поли тетра фтор этилен или Фторопласт-4 ) как один из способов борьбы с международным терроризмом.
Постоянное расширение отраслей применения фторопласта-4 и увеличение объёмов его производства приводит к увеличению количества отходов, которые являются потенциальными загрязнителями окружающей среды.
Проблема утилизации отходов фторопласта-4 связана с невозможностью сжигания в обычных условиях из-за образования токсичных газов на уровне боевых отравляющих веществ (газ фосген, который очень опасен).
Террористы могут использовать отравляющий газ от сжигания отходов ПТФЭ и применить его против людей.
Захоронение отходов ПТФЭ связано с загрязнением почвы или водной акватории, но террорист может быстро найти эти отходы.
Ожидаемые результаты и практическое значение для Украины и других государств связаны с экологически чистой переработкой отходов ПТФЭ и повторным использованием, чтобы они не достались террористам.
В пределах проекта будут проведены анализ, моделирование и оптимизация установки для переработки отходов ПТФЭ, разработана конструкторская, технологическая, нормативно-техническая документация, изготовлена пилотная установка для переработки отходов ПТФЭ. Будет синтезирована суспензия ПТФЭ для проведения научно-исследовательских работ. Будут проведены научно-экспериментальные исследования полученных образцов смесей ПТФЭ. Технология повторного использования отходов фторопласта-4 и сертификация суспензии ПТФЭ.

В результате выполнения проекта будут реализованы следующие задания:
- Решение научно-технологической задачи синтеза суспензии ПТФЭ из отходов фторопласта-4, чтобы невозможно было эти отходы использовать террористам;
- Разработка и производство пилотной установки для получения суспензии ПТФЭ из отходов фторопласта-4 и патентование пилотной установки за границей;
- Создание технологии использования суспензии ПТФЭ;
- Разработка модели повторного использования отходов фторопласта-4 как элемент решения экологической проблемы.   

Длинная форма.

Задействованы средства.

От Азербайджана:
Помещение, инфраструктура, основное оборудование, научно-технический персонал, энергоносители, системы связи.
Лабораторные испытания по отдельным аналитическим показателям при проведении научно-исследовательских работ проводятся на базе Института - подрядчика по субконтракту совместно с Наноцентром Бакинского Государственного Университета.

От Украины:
Помещение, инфраструктура, основное оборудование, научно-технический персонал, энергоносители, системы связи.
Опытная лабораторная установка для переработки отходов ПТФЭ.
Для размещения пилотной установки и получения суспензии ПТФЭ для научно-исследовательских работ используется территория Павлоградского завода технологического оборудования (ПЗТО), арендуется база Малым частным предприятием "Клин-Сервис". Охрана помещения производится по субконтракту с ПЗТО. Комплектация и монтаж пилотной установки проводится по субконтракту с подрядчиками с использованием конструкторской документации, разработанной Малым частным предприятием "Клин-Сервис".
Для изготовления отдельных частей пилотной установки и устройства для получения смесей ПТФЭ с углеродом дополнительно используется производственная база Международного научно-внедренческого Центра "Экология Планеты", г. Харьков. Изготовление устройства для смешивания проводится по субконтракту совместно с Малым частным предприятием "Клин-Сервис".

Детальное описание рабочего плана

Вступление

ПТФЭ – это самый модный материал сегодня. Известно, что ПТФЭ широко применяется в быту как водоотталкивающий материал для мягкой мебели и одежды, для покрытия посуды и др.
ПТФЭ – это уникальный материал, занесен в Книгу рекордов Гиннеса под торговой маркой “Teflon”. ПТФЭ (Поли Тетра Фтор Этилен, он же фторопласт-4) – термостойкий термопласт, обладающий высокой химической стойкостью и антифрикционными свойствами. ПТФЭ применяется в технике для изготовления подшипников, уплотнителей, поршневых колец, химической аппаратуры, антикоррозионных покрытий, сухих смазок и др.

В чём заключается суть проблемы?

Постоянное расширение отраслей применения фторопласта-4 и увеличение объёмов его производства приводит к увеличению количества отходов, которые являются потенциальными загрязнителями окружающей среды. По источникам образования отходы фторопласта-4 можно разделить на 2 группы: отходы производства и отходы потребления. Первая группа состоит из отходов, которые образуются на стадии синтеза ПТФЭ и переработки в изделия. Вторая группа включает у себя отходы технического назначения, источником которых являются разные отрасли промышленности, применяющие изделия из фторопласта-4.
Твёрдые отходы фторопласта-4 могут длительное время находиться в земной поверхности или в водохранилищах без разложения, вследствие его химической и биохимической инертности. Накопление отходов в почве приведёт к снижению её плодородия, а в водных бассейнах уменьшится полезный объём необходимый для жизнедеятельности и репродуктивности микроорганизмов и растений. Кроме того, твёрдые отходы фторопласта-4 могут найти террористы, которые нацелены на поиск опасных материалов для возможного использования против людей.
Обезвреживание твёрдых отходов фторопласта-4 методами сжигания является невозможным, так как под действием высоких температур происходит деструкция с выделением высокотоксичных газообразных веществ. Наиболее опасным является газ типа фосген, который вызывает удушье и раздражение слизистых оболочек у людей. При концентрации фосгена в воздухе 0,3 мг/л наступает смерть от удушья и отравления организма человека. Террористы могут использовать отравляющий газ от сжигания отходов ПТФЭ и применить его против людей.
Проблема в том, что фторопласт-4 – это единственный вид термостойкого пластика, который бывает только в одном агрегатном состоянии: твёрдый полимер.
При его нагреве свыше температуры + 327 град.С происходит деструкция, т.е. разложение твердого материала. Поэтому, невозможно получить жидкий фторопласт-4 или измельчить твердые гранулы так, чтобы можно было их использовать повторно, как добавку к сырью Ф-4 при изготовлении деталей ПТФЭ с необходимым качеством.
Всё это и обусловливает необходимость научных исследований, которые являются основным содержанием данного проекта.

Поиск литературы

Что делают другие люди?

Присутствие фтора в химических соединениях позволяет создавать материалы с новыми, необычайными свойствами, открывает новые качественные уровни в результате модификации известных материалов. Два крупных центра по получению сырья фторопласта-4 расположены в США (DuPont Со.) и  в России (г. Кирово-Чепецк, Кировской области), производят и снабжают весь мир этим уникальным сырьём, которое перерабатывают практически во всех развитых странах, в том числе, в США, Великобритании, России.
В Японии распространено мнение об отставании японской химии в области фторсодержащих соединений как следствие того, что эта страна не участвовала в создании ядерного оружия и позже других стран приступила к исследованиям, связанным с космосом и ядерной энергетикой. Однако в области практической реализации некоторой продукции из материалов, содержащих фтор, таких как антифрикционные материалы, ПАВ и другие, Япония является передовой в мире.
Во всех развитых странах, включая Японию, в области производства химических продуктов центр тяжести постепенно смещается от продуктов широкого назначения к продуктам специального назначения. Последние обладают специфическими свойствами и функциями, в связи с чем  в качестве конструкционного фрагмента при их создании наибольший интерес вызывает фтор, физиологически активное вещество, которое обладает способностью  снижать поверхностную энергию.
Области химических соединений фтора в настоящее время характеризуются наиболее быстрым развитием, что привело к созданию и практической реализации  новых эффективных и высокоселективных лекарств, пестицидов, антиадгезионных препаратов, антифрикционных и коррозионно-стойких материалов и др.
В связи с тем, что фторопласт-4 обладает специфическими свойствами, он широко применяется в ядерной энергетике, космосе, медицине, в строении машин и в продукции народнохозяйственного назначения.
Постоянное расширение отраслей применения фторопласта-4 и увеличение объёмов его производства приводит к увеличению количества отходов, которые являются потенциальными загрязнителями окружающей среды.
Более сорока процентов фторопласта-4 ежегодно уходит в отходы, проблема утилизации которых до настоящего времени полностью не решена.
Проблема регенерации и повторной переработки политетрафторэтилена особенно актуальна потому, что первичный ПТФЭ в форме пресс-порошка дорог, не подвергается старению и из-за трудности переработки в изделия даёт большое количество технологических отходов. Трудность переработки отходов ПТФЭ и невозможность утилизации традиционными способами приводит к тому, что требуется создание специального оборудования для переработки отходов фторопласта-4 для его повторного использования, чтобы эти отходы не достались террористам.
Основной проблемой для утилизации твердых отходов фторопласта-4 является разработка высоко эффективного метода измельчения до необходимого размера частиц, что позволило бы получать из отходов качественные изделия или новые виды материалов и покрытий металла.
Существуют различные методы измельчения отходов фторопласта-4, такие как криогенный - в среде жидкостного азота или других инертных газов и механическое измельчение отходов методом ударного действия. Такими способами можно измельчить отходы до размеров частиц 200 мкм и более, что существенно ограничивает сферу их применения, а также влияет на качество изделий. Вместе с тем, существующие методы измельчения приводят к образованию пыли, которая может загрязнять воздух и окружающую среду.
Кроме того, пыль фторопласта-4 могут использовать террористы. Террористы могут добавлять пыль от фторопласта-4 в табак и давать курить сигары людям. Человек выкуривает эту сигару и через три дня получает отек лёгких, а через месяц наступает тихая смерть.
Разработчики вторичного фторопласта Ф-4 из России (Санкт-Петербург) рекомендуют использовать изделия из вторичного фторопласта Ф-4 вместо изделий из первичного фторопласта Ф-4. Но такой фторопласт Ф-4 можно использовать не в ответственных узлах, там, где использование фторопласта необходимо, а механические нагрузки невелики (по своим физико-механическим свойствам вторичный фторопласт почти не отличается от первичного, а стоит дешевле). Ресурс термической стабильности ПТФЭ, выдерживающего без каких-либо признаков разложения более 100 ч. при 415 град.С или несколько тысяч часов при 370-380 град.С (температура спекания заготовок), достаточен для примерно 100-кратной повторной переработки в изделия.

Как используются их результаты?

Исследования в области переработки токсичных отходов фторопласта-4 мало известны или не проводятся. Однако, пристальное внимание общественности направлено на охрану здоровья при использовании изделий из ПТФЭ. В последнее время всё чаще, особенно в США, появляются сообщения о том, что тефлон опасен для здоровья.
Агентство по охране здоровья США обнародовало заявление о том, что содержащаяся в тефлоне перфтороктановая кислота (С-8) опасна для здоровья даже в небольших количествах.
Как сообщают Mednovosti, агентство намерено взыскать с химического предприятия DuPont Co., производящего антипригарное покрытие на основе тефлона, 300 миллионов долларов за сокрытие опасных для здоровья эффектов С-8. По данным агентства, перфтороктановая кислота может способствовать повышению уровня холестерина и триглицеридов в крови, а, следовательно, увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний и инсультов.
В настоящее время предприятие DuPont Co. отказывается платить штраф, мотивируя тем, что в своё время предоставило агентству по охране окружающей среды США все необходимые документы. Из документов следовало, что С-8 безопасна для населения, а на уровень триглицеридов она не повлияет, так как для этого концентрации вещества слишком малы.
Судьбу иска против DuPont Co. решит суд. Между тем представители DuPont Co. должны выплатить ЕРА штраф в 343 миллиона долларов за загрязнение перфтороктановой кислотой питьевой воды в Огайо и Западной Вирджинии.
В опубликованном в январе 2005 года заключении DuPont Co. говориться, что С-8 не представляет никакой опасности для здоровья. Причем, в том же документе отмечается, что у работников предприятия DuPont Co. обнаружен высокий уровень холестерина и триглицеридов. В то же время из опытов агентства по охране окружающей среды США на животных следует, что С-8 может вызывать рак и нарушение иммунитета. Исследователи пока направили материалы по этому вопросу в научно-консультационный центр. Полная оценка действия С-8 на организм человека займет не меньше года.
Главной проблемой может стать преднамеренное использование отходов фторопласта-4 террористами против людей. При сжигании фторопласта-4 образуются токсичные газы типа фосгена, которые также опасны для жизни человека и окружающей среды.
В 1-ю мировую войну 1914-1918 фосген применяли как отравляющее вещество удушающего действия. Концентрации фосгена порядка 0,005 мг/л опасны, 0,1-0,3 мг/л в течение 15 мин. смертельны; при отравлении фосгеном наблюдается скрытый период действия (2-12 ч). Защитой от фосгена служит противогаз.
Фосген – высокотоксичное вещество, поэтому при работе с ним возможны отравления. Фосген поражает глубокие отделы дыхательных путей. При этом нарушается газообмен, наступает кислородное голодание, повышается вязкость и свёртываемость крови, затрудняется кровообращение.
Лёгкие и средней тяжести острые отравления протекают в виде токсического бронхита, в тяжёлых случаях присоединяются нервно психические расстройства (аффективные нарушения, галлюцинации, оглушение, иногда – двигательное возбуждение), характерно возникновение отёка лёгких.
Следствием повторных острых отравлений могут быть астения, хронический бронхит, пневмония, плеврит, в дальнейшем – экстазы бронх, абсцесс, гангрена лёгких.
Первая помощь: длительное вдыхание кислорода, внутривенное вливание растворов хлорида кальция и глюкозы; промывание слизистых оболочек 2%-ным раствором гидрокарбоната натрия. Профилактика – соблюдение техники безопасности (герметичность оборудования, использование противогаза и спецодежды, вентиляция помещений).

Цели и задания

Что мы планируем делать?

В этом проекте украинские учёные и специалисты фирмы «Клин-Сервис» совместно с коллегами из Наноцентра при Бакинском Государственном Университете предлагают решение проблемы по утилизации отходов фторопласта-4, чтобы эти отходы не могли использовать террористы. Трудность переработки отходов ПТФЭ и невозможность их утилизации путем сжигания постоянно держат в напряжении мирных людей, потому что террористы не дремлют.
Данным проектом предусмотрены разработка технологии и установки для переработки отходов фторопласта-4 без сжигания. Опытно – промышленная установка, которая предлагается, решает эту проблему, где в замкнутом цикле без доступа кислорода производится термохимическое обезвреживание токсичных отходов при измельчении отходов фторопласта-4, а также повторно используются измельченные продукты переработки.   
Предлагаемый уникальный метод утилизации и повторного использования отходов ПТФЭ без загрязнения окружающей среды открывает новые возможности по применению ПТФЭ, учитывая тот факт, что в Украине и в Азербайджане отсутствуют предприятия по синтезу фторопласта-4.
В пределах проекта будут проведены анализ, моделирование и оптимизация установки для переработки отходов ПТФЭ, разработана конструкторская, технологическая, нормативно-техническая документация, изготовлена пилотная установка для переработки отходов ПТФЭ. Будет синтезирована суспензия ПТФЭ для проведения научно-исследовательских работ. Будут проведены научно-экспериментальные исследования полученных образцов суспензии ПТФЭ. Будет разработана технология повторного использования отходов фторопласта-4 и сертификация образцов суспензии ПТФЭ.
В результате выполнения проекта будут реализованы следующие задания:
- Решение научно-технологической задачи синтеза суспензии ПТФЭ как жидкой субстанции из отходов фторопласта-4, чтобы невозможно было эти отходы использовать террористам;
- Разработка и производство пилотной установки для получения суспензии ПТФЭ из отходов фторопласта-4 и патентование пилотной установки за границей;
- Создание технологии использования суспензии ПТФЭ;
- Разработка модели повторного использования отходов фторопласта-4 как элемент решения экологической проблемы.
 
В чём заключается цель?

Главной целью проекта является разработка научно-технологических основ утилизации отходов производства изделий из ПТФЭ (Поли тетра фтор этилен или Фторопласт-4) как один из способов борьбы с международным терроризмом.

Ожидаемое значение/важность

Что нового?

Предлагаемый в проекте новый метод утилизации отходов фторопласта-4 позволяет получить сначала ультрадисперсный ПТФЭ с размерами частиц 0,1...0,5 мкм в виде сухого порошка и потом из него синтезировать суспензию ПТФЭ.
Основной сырьевой базой для создания установки по переработке отходов фторопласта-4 являются отходы, которые поступают от вторичных ресурсов фторопласта-4 в виде обрезков, стружки, поврежденных труб и непригодных к употреблению других отходов изделий ПТФЭ, которые не утилизируются и сбрасываются в отвалы. Для получения жидких соединений ПТФЭ в виде суспензии с маслами предлагается также использовать коксовые отходы переработки нефти.
Разработка и изготовление опытно-промышленной установки является базой для создания новой инновационной технологии по утилизации отходов ПТФЭ. Измельчение до микронного состояния отходов фторопласта-4 будет производиться на установке путем термохимический деструкции (разложение) в герметическом  замкнутом объёме, который представляет собой рекуперативный теплообменник,  в среде инертного газа – аргона.
Такая технология позволяет перерабатывать отходы фторопласта-4 без образования токсичных газов и попадания их в окружающую среду. По результатам предварительной оценки действия на окружающую среду фоновые концентрации в зоне переработки отходов фторопласта-4 не превысят предельно допустимой концентрации (ПДК) и будут составлять < 0,01 ПДК.
Второй позитивной характеристикой предлагаемой пилотной установки для переработки отходов фторопласта-4 является качество получаемого нового вида продукции – сначала ультрадисперсного сухого порошка ПТФЭ с размерами частиц 0,1-0,5 мкм, из которого затем будет синтезирована жидкая субстанция в виде концентрированной суспензии ПТФЭ с маслом. Новый вид конкурентоспособной продукции – суспензия ПТФЭ при его рациональном применении (повторном использовании) позволит получить дополнительный экологический природоохранный эффект:
- использовать коксовые отходы после переработки нефти;
- создать новый вид износостойких антикоррозионных покрытий с низким коэффициентом трения;
- не сжигать отходы и не дать возможности террористам применять токсичные отходы ПТФЭ против людей и окружающей среды.
В отличие от стандартных высокомолекулярных фторопластов, выпускаемых в США и в России, микронный размер частиц порошка ПТФЭ делает возможным его широкое применение в сферах, непосредственно не связанных с традиционным использованием фторполимеров. Выступая в роли добавки к основному материалу, микропорошок тефлона обладает уникальной способностью передавать свои свойства принимающему веществу. Эффект от применения ПТФЭ выражается прежде всего в таких характеристиках: снижение коэффициента трения, увеличение сопротивления стиранию, улучшение износостойкости и коррозионной стойкости, повышение термостойкости. Кроме того, фторопласт-4 инертен практически ко всем химическим веществам и растворителям, устойчив к ультрафиолетовому и атмосферному воздействию, не поглощает влагу, превосходный электрический изолятор материалов. Все это делает микропорошок ПТФЭ высокоэффективной добавкой в термопластических пластмассах и эластомерах, красках и покрытиях, печатных красках, маслах и смазках. Кроме этого, он может применяться сам по себе в качестве сухой смазки и из него можно синтезировать суспензию ПТФЭ.
Все это отличает предлагаемую разработку от её прототипов.
Исследования во второй части предлагаемого проекта позволят сертифицировать новый вид продукции – суспензию ПТФЭ и найти её достойное применение на мировом рынке.
Полученную суспензию ПТФЭ предполагается использовать в качестве добавки к машинным маслам.
Применение суспензии ПТФЭ позволит продлить срок службы масел, снизить расход топлива, уменьшить износ в парах трения в двигателях внутреннего сгорания, снизить вибрацию и шум работающих подшипников, механизмов и др.

Организация, квалификация и персонал

Кто мы?

В исполнении проекта принимают участие учёные и инженеры фирмы “Клин-Сервис”, специалисты в разных отраслях науки и техники, таких как биофизика, радиоэлектроника, биоэнергетика, измерительная техника, конструирование малогабаритных приводов и устройств.
Специалисты Наноцентра при Бакинском Государственном Университете и Частного предприятия AZECOLAB являются профессионалами в своей сфере деятельности, имеют богатый опыт разработки оригинальных методик, аппаратуры и технологии исследования, сертификации нефтехимической, химической и биологической продукции, и исследования влияния применения такой продукции на организм человека.
На протяжении трёх последних лет специалисты и учёные фирмы “Клин-Сервис” вместе с Международным научно-внедренческим центром “Экология Планеты” проводили работы по моделированию процесса смешивания жидких и твёрдых материалов и в ходе проведения работ синтезировали суспензию ПТФЭ в лабораторных условиях.
Предварительное исследование рынка показало, что в настоящее время имеется повышенный спрос на суспензию ПТФЭ, потому что применение суспензии ПТФЭ позволяет получать термостойкие, антикоррозионные покрытия с низким коэффициентом трения. Способ создания такого покрытия ПТФЭ значительно дешевле, чем существующий способ нанесения антипригарного покрытия на основе тефлона.
Результаты лабораторных экспериментов и предварительное исследование рынка, проведенные фирмой “Клин-Сервис”, ложатся в основу научных исследований в рамках этого проекта.

Как этот проект связан с другой нашей деятельностью?

Другая деятельность участников этого проекта связана с повышением надёжности и ресурса отдельных элементов двигателя внутреннего сгорания, а также по проблемам утилизации токсичных веществ от скотоводства и отходов от людей по проекту УНТЦ 3527.
Одновременно в процессе выполнения этого проекта необходимо найти применение кислородосодержащей добавки как экологического компонента для горючего в двигателях, что является проектом УНТЦ 3528.
Это – критический вопрос, который обеспечивает связь результатов, полученных от изучения исследования горючего с кислородосодержащей добавкой с индивидуальными результатами эмиссий в атмосферу вредных субстанций в рабочих процессах двигателя внутреннего сгорания. 

Ожидаемые результаты

Что будет сделано в рамках этого проекта?

В рамках проекта будет изготовлена пилотная установка, а также будет отработана технология по утилизации отходов фторопласта-4 без образования токсичных газов и попадания их в окружающую среду. Сначала на пилотной установке будет получен ультрадисперсный сухой порошок ПТФЭ с размерами частиц 0,1-0,5 мкм, из которого затем будет синтезирована суспензия ПТФЭ как жидкий концентрат.
Разработка  опытно-промышленной установки для обезвреживания отходов фторопласта-4 и измельчения отходов ПТФЭ методом термохимической деструкции имеет более высокий ожидаемый результат, чем сжигание или скопление токсичных отходов, и предусматривает переработку токсичных отходов без загрязнения окружающей среды ( < 0,01 ПДК ) с последующим вторичным использованием суспензии ПТФЭ в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) и получением дополнительного природоохранного эффекта.
Применение суспензии ПТФЭ и создание антикоррозионного химически стойкого покрытия внутри двигателя внутреннего сгорания позволят надёжно защитить двигатель от воздействия кислородсодержащей добавки к топливу, которая является химически агрессивной средой.
Применение суспензии ПТФЭ в качестве защитного покрытия внутри двигателя внутреннего сгорания обеспечивает решение очень важной экологической проблемы по снижению токсичности выхлопных газов и уменьшению выбросов в окружающую среду.
Главный результат – отходы фторопласта-4 могут перерабатываться на пилотной установке без сжигания, чтобы невозможно было эти отходы использовать террористам;
Научный результат – в пределах проекта будут разработаны научно-технологические основы по утилизации отходов производства изделий из ПТФЭ (Поли тетра фтор этилен или Фторопласт-4) как один из способов борьбы с международным терроризмом.
Коммерческий результат – получение суспензии ПТФЭ будет востребовано на рынке для создания химически стойких и коррозионностойких покрытий с низким коэффициентом трения.
Экологический результат – переработка отходов фторопласта-4 позволит уменьшить негативное влияние их на окружающую среду (скопление в земной поверхности, водоемах, в воздушном пространстве); также возможно будут использоваться коксовые отходы после переработки нефти для получения соединений ПТФЭ  – графитонаполненного фторопласта-4.
Получение суспензии ПТФЭ и её использование для создания защитного покрытия внутри двигателя внутреннего сгорания позволит использовать кислородсодержащую добавку как экологический компонент к топливу и получить дополнительный природоохранный эффект.
Социальный результат – утилизация отходов фторопласта-4 даст возможность создать дополнительное количество рабочих мест.
Экономический результат – переработка отходов фторопласта-4 даст возможность для изготовления изделий и покрытий из ПТФЭ, учитывая тот факт, что в Украине и в Азербайджане нет предприятий по синтезу сырья фторопласта.

Что будет после?

Полученная разработчиком, – фирмой «Клин-Сервис», в лабораторных условиях суспензия ПТФЭ в небольших количествах испытывалась как добавка к моторным маслам и консистентным смазкам. Готовился жидкий концентрат ПТФЭ и вносился в масляную систему двигателей внутреннего сгорания тракторов и автомобилей, в том числе импортных. Только за счёт снижения внутренних механических потерь на трение зафиксировано снижение по расходу топлива на (6-7)% по объёму.
Также снижен уровень дыма тракторов приблизительно в 4 раза (прилагается протокол, где отображены результаты проверки по дыму на четырёх тракторах, на одном из которых – тракторе ЮМЗ,  применялся концентрат суспензии ПТФЭ).
Другим аспектом для получения дополнительного природоохранного эффекта в будущем является уменьшение потребления моторных масел и, как результат, снижения объёмов накопления отработанных масел. Это связано с тем, что интенсивное окисление моторных масел в двигателях внутреннего сгорания происходит при температуре +(185-195) град.С, что приводит к образованию нагаров, лаковых отложений, что в свою очередь влияет на повышение дыма (при залегании поршневых колец) и токсичности отработанных газов от автотранспорта.
Применение предлагаемой суспензии ПТФЭ создаёт внутри двигателя антипригарное тефлоновое покрытие, которое работает при температуре до +(327) град.С  (в зоне верхнего поршневого кольца температура достигает до +265 град.С).
Ожидается увеличение срока эксплуатации моторного масла до его замены в 1,5-2 раза. Количественные нормы применения суспензии ПТФЭ незначительны (50 граммов / на 1 литр заправочного объёма), что позволит широко использовать данный вид продукции в автотранспорте и сельхозтехнике, потому что это будет дешёвая продукция.
Однако эта важная область применения получаемого продукта ПТФЭ будет не единственной.
По результатам проведения исследований в одном из Московских научно-исследовательских институтов, учёными сделан вывод, что материал ПТФЭ является хорошим изолятором от распространения радиации и его можно будет применять в больших количествах в зонах экологической беды (таких как Чернобыльская АЭС) и на заражённых территориях, где нормы радиации превышают ПДК.
Таким образом, последствия утилизации отходов фторопласта-4 на предлагаемой установке и повторное использование суспензии ПТФЭ позволят получить в дальнейшем дополнительный природоохранный эффект.
В рамках выполнения работ по проекту создание опытно-промышленной установки позволит решить безотлагательную мировую экологическую проблему по утилизации токсичных отходов фторопласта-4, чтобы эти отходы не могли использовать террористы.
Опыт работ по этому проекту можно будет распространить в будущем для создания других образцов оборудования для переработки и утилизации токсичных отходов от твёрдого ракетного топлива, от ядерных и радиационных отходов.
Создание других установок в будущем для утилизации опасных видов отходов является важным для их обезвреживания, чтобы опасные виды отходов не могли попасть в руки террористам и чтобы террористы не могли применить токсичные отходы для уничтожения людей и природы.

Объём работ

Как будет организованно исследование?

В рамках проекта будут проведены анализ, моделирование и оптимизация установки для утилизации отходов фторопласта-4 и получения микропорошка тефлона ПТФЭ, разработка конструкторской, технологической, нормативно-технической документации, изготовление пилотной установки для получения ультрадисперсного порошка ПТФЭ. Из ультрадисперсного порошка будет синтезирована суспензия ПТФЭ для проведения научно-исследовательских работ. Будут проведены научно-экспериментальные исследования на полученных образцах ультрадисперсного порошка и суспензии ПТФЭ, будет  проведена сертификация концентрата ПТФЭ. В рамках проекта также будет разработана технология нанесения защитного антикоррозионного покрытия с низким коэффициентом трения на базе использования суспензии ПТФЭ. Будут проведены исследования свойств покрытия и полученного нового материала графитонаполненного ПТФЭ.
Будет сделано прогнозирование тенденций развития технологии получения ПТФЭ путём утилизации отходов фторопласта-4, чтобы они не были доступные террористам.

Украинская сторона выполняет следующие задания по проекту:
- оценка рынка отходов производственных изделий ПТФЭ и поиск партнеров для коммерциализации проекта;
- разработка детального технического задания на создание пилотной установки с выбранными техническими характеристиками;
- трёхмерное инженерное моделирование промышленно-исследовательской установки, разработка конструкторской, технологической, нормативно-технической документации;
- изготовление пилотной промышленно-исследовательской установки для утилизации отходов ПТФЭ и синтез образцов ультра – дисперсной сухой пудры ПТФЭ;
- производство устройства для синтеза жидких образцов суспензии ПТФЭ и синтез образцов суспензии ПТФЭ;
- научно-экспериментальные исследования мелкого состава образцов ультрадисперсного порошка ПТФЭ, кинематической вязкости суспензии ПТФЭ, массовой частицы ПТФЭ (%), щелочности, износа толщины покрытия, коэффициента трения;
- математическое моделирование и разработка сквозной экологическо-технологической модели по утилизации отходов производственных изделий из ПТФЭ и повторного использования;
- оптимальный выбор единиц масляной аппаратуры, которые обеспечивают лучшее функционирование суспензии ПТФЭ;
- маркетинговые исследования и написание научных статей;
- патентная работа исследования и патентование пилотной установки за границей;
- составление результатов анализов покрытий ПТФЭ.

Азербайджанская сторона выполняет следующие задания по проекту:
- оценка рынка отходов производственных изделий ПТФЭ и поиск партнеров для коммерциализации проекта;
- выбор кинематической схемы и методики для проведения анализов, предварительная подготовка оборудования и материалов;
- производство устройства для синтеза графитонаполненных образцов ПТФЭ из нефтяного кокса;
- синтез графитонаполненных образцов ПТФЭ;
- научно-экспериментальные исследования гранулометрического состава графитонаполненных ПТФЭ образцов, плотности (г/см3) ; прочности (Мн/м2): при растяжении; при статистическом изгибе; при сжатии; модуля упругости при растяжении (Мн/м2); интенсивности линейного износа при давлении; коэффициента теплопроводности ( ккал / м;ч·с0 ) ; температурного коэффициента линейного расширения при различных температурах; кинематической вязкости и массовой доли ПТФЭ (%) в жидких образцах суспензии ПТФЭ;
- сертификация образцов суспензии ПТФЭ;
- анализ концентрата суспензии ПТФЭ и его смесей с маслами;
- маркетинговые исследования и написание научных статей;
- патентная работа исследования и патентование результатов анализов суспензии ПТФЭ за границей;
- составление результатов анализов смесей ПТФЭ с маслом.
Промежуточными результатами при выполнении проекта будут:
1. Справка по состоянию рынка производственных изделий из ПТФЭ. Технико-экономичное обоснование проекта. Веб-страница. Методика проведения анализов. Техническое задание на разработку установки.
2. Сборочный чертеж установки. Эскизные прорисовки, чертежи деталей. Технологические процессы производства деталей установки.
3. Технический отчёт по получению образцов ультрадисперсной сухой пудры ПТФЭ. Технологический процесс производства суспензии ПТФЭ.  Технический отчёт по получению образцов суспензии ПТФЭ.  Технологический процесс производства графитонаполненного ПТФЭ. Технический отчёт по получению образцов графитонаполненного ПТФЭ.
4. Акт испытаний образцов суспензии ПТФЭ и смеси ПТФЭ с маслом. Сертификат на суспензию ПТФЭ. Отчёт по рабочему процессу смеси ПТФЭ с маслом.
5. Техническая справка и диаграмма по производству и использованию ПТФЭ. Схемы конструктивных исполнений агрегатов для смешивания ПТФЭ. Научные статьи. Патентные заявки. Техническая справка по результатам анализов смесей ПТФЭ с маслом и покрытий ПТФЭ.

Техническая методология

Каким образом это будет сделано?

Научно-технический подход к выполнению проекта основан на планомерном выполнении отдельных стадий проекта с последовательным и своевременным выполнением заданий. Для выполнения проектных и исследовательских работ потребуется дополнительное техническое оснащение: компьютерная техника и программное обеспечение.
Методология исследований основана на принципах системного анализа и характеризуется комплексным изучением проблемы, максимальным использованиям математических методов моделирования нестационарных процессов, объединением новейших компьютерных технологий проектирования, анализа и оптимизации, а также прецизионных экспериментальных методов исследований.
Методология разработки научных основ утилизации отходов ПТФЭ с одновременным сохранением ресурсов для повторного использования базируется на принципе доминирующего кольца и модульного (блочного) моделирования энерготехнической системы комплексного производства “отходы фторопласта-4 – ультрадисперсный порошок ПТФЭ – суспензия ПТФЭ – тефлоновое покрытие внутри двигателя внутреннего сгорания” и направлена на коммерциализацию проекта.

Программа реализации модели проводится на базе модульной системы “ANSYS” и заключает в себе несколько модулей:
“Утилизация” – описывает процесс переработки отходов фторопласта-4, чтобы эти отходы не могли использовать террористы путём сжигания и применения токсичных газов против людей;
“Суспензия ПТФЭ” – рассчитывает образование смеси ультрадисперсных частиц ПТФЭ в машинном масле, материальный и тепловой балансы тефлонового покрытия внутри двигателя внутреннего сгорания; рассматривает масляную систему двигателя внутреннего сгорания, как агрегат, который реализует две энерготехнологические функции: образование покрытия и операцию снижения коэффициента трения;
“Кислород” – рассматривает работу топливной системы двигателя внутреннего сгорания до и после образования тефлонового покрытия при использовании кислородосодержащих добавок к топливу;
“Защита” – рассчитывает влияние на рабочие системы двигателя внутреннего сгорания до и после образования покрытия ПТФЭ;
“Полный энергетический баланс” – предусматривает количественный и ценовой расчёт и оптимизацию баланса по утилизации отходов фторопласта-4, а также синтезу суспензии ПТФЭ и образованию покрытия внутри двигателя внутреннего сгорания.
Уникальность такого методологического подхода к решению проблемы утилизации отходов фторопласта-4 заключается в том, что данные отходы производства ПТФЭ не могут попасть в руки террористам, потому что эти отходы будут использоваться повторно. Кроме того, при использовании в двигателе внутреннего сгорания суспензии ПТФЭ, как продукта переработки отходов фторопласта-4, будет достигнут дополнительный природоохранный эффект.
Кроме самостоятельного использования для энергетики двигателя внутреннего сгорания, разрабатываемая модель может быть использована как элемент системы оптимизации полного энергетического баланса по производству и потреблению биологического топлива на предприятиях агропромышленного комплекса Украины и других стран.
Предлагаемая в проекте методика по утилизации отходов фторопласта-4 будет базироваться на разработке технологического процесса по получению ультрадисперсного порошка ПТФЭ и будет осуществляться на оборудовании, которое будет обеспечивать последовательность всех операций с минимальными трудозатратами, необходимую производительность, комфортные санитарно-гигиенические условия труда и экологическую чистоту.
Технологический процесс будет начинаться с подготовки сырья. Отходы фторопласта-4 в полиэтиленовых мешках будут подаваться автотранспортом и переноситься в помещение подготовки сырья. Потом они будут сортироваться по размерам, очищаться от загрязнений и будут загружаться в решетчатые корзины, которые будут устанавливаться  в ванну с горячим раствором моющих средств (концентрация 20-40 г/дм3). После обработки в течение 10 минут моющими средствами, отходы будут промываться водой и подсушиваться на стеллажах. Высушенные отходы будут загружаться в дробилку и измельчаться до размера гранул 9 мм. Дробилка будет оборудована специальной вентиляцией для поглощения образованной пыли.
Ультрадисперсный порошок ПТФЭ будет получен на предлагаемом оборудовании по регламенту, который будет разработан специалистами фирмы “Клин-Сервис”. Оборудование будет представлять собой герметический рекуперативный теплообменник с замкнутым циклом производства в среде инертного газа аргона. Непосредственно перед загрузкой в бункер оборудования будет выполняться удаление влаги из подготовленного сырья в сушильном шкафу при температуре 150-160 град.С, в течение 4 часов. Сушильный шкаф будет установлен в бокс, который будет оборудован вытяжной вентиляцией. После загрузки высушенного сырья и вытеснения воздуха инертным газом будет выполняться подача его через шлюзовое устройство в питатель, из которого сырьё будет подаваться в рабочую зону установки в замкнутом автоматическом режиме (0,5 кг/час). В установке будет осуществляться процесс термохимической деструкции отходов фторопласта-4 с образованием ультрадисперсных частиц ПТФЭ в нижней части холодильника. В холодильной камере будет  проходить также осаждение порошка и подача его через разгрузочные патрубки в приёмную емкость. Потом порошок ПТФЭ будет загружаться  в герметичную упаковку без доступа воздуха.
Количество используемого микропорошка ПТФЭ в качестве добавки при синтезе суспензии ПТФЭ будет подбираться опытным путём в базовых моторных и индустриальных маслах. Сухой порошок ПТФЭ может быть также использован в печатных красках, в антикоррозионных покрытиях, эластомерах, пластике, морских красках, химически стойких смазках.
Покрытие из ПТФЭ не представляет опасности при температурах до +265 град.С, так как ПТФЭ химически инертен, биологически неактивный и не растворяется в воде.

Технологическая схема утилизации отходов фторопласта-4 включает в себя следующие стадии:
- очистка отходов от разных включений;
- промывка в водном растворе моющих средств;
- промывка в воде;
- сушка на воздухе;
- измельчение до размеров ~ 9 мм;
- сушка в сушилке;
- загрузка в приёмный бункер установки для получения ультрадисперсного порошка ПТФЭ методом термохимической деструкции;
- выгрузка порошка ПТФЭ в герметичную тару без доступа воздуха;
- синтез суспензии ПТФЭ как жидкий концентрат;
- изготовление фторопластового покрытия внутри двигателя внутреннего сгорания на базе применения суспензии ПТФЭ;
- получение дополнительного природоохранного эффекта.

* * *
Проект был реализован с ноября 2006 по октябрь 2008 (за 2 года).

На рисунке выше – фрагмент презентации проекта УНТЦ 3840 на международных выставках в Ганновере (2007), в Монреале, Париже и Ванкувере (2008).

Продолжение следует...