ENU-Qurylys: новые зеленые материалы из отходов

Результаты исследований публикуются в высокорейтинговых международных журналах, что подтверждает их актуальность во всем мире. 

С 1 сентября 2024 года вступили в силу новые требования к казахстанским ученым по стажу работы и количеству научных статей или патентов.

Премьер-министр Казахстана Олжас Бектенов поручил профильным министерствам принять комплексный план по популяризации науки и технологий.

«Необходимо создать экспертный совет, пересмотреть требования ко всем университетам на предмет их соответствия мировым стандартам. Все вузы должны тесно работать с предприятиями. Студенческие, магистерские работы должны иметь практическую ценность для экономики страны», — поставил задачу Олжас Бектенов.

Министр науки и высшего образования РК Саясат Нурбек в ответ также заявил, что модель науки и механизм определения научно-технологических приоритетов с 2024 года кардинально меняются. По его словам, научные институты теперь будут выезжать на крупные предприятия и проводить там обследования, а темы научных исследований будут зависеть от запросов промышленных производителей. Эти изменения, как предполагает государственный аппарат, помогут решить проблему отсутствия связи научных разработок с реальной экономической ситуацией в стране. Такая проблема действительно присуща казахстанской науке. В последнем национальном докладе, изданном Академией наук при президенте РК и профильным министерством, напрямую говорится, что «востребованность производимого учеными научного продукта остается на очень низком уровне из-за того, что работа не доводится до состояния, когда научное знание может использоваться в производстве».

Связана эта проблема не только с тем, что ученые до сих пор слабо взаимодействуют с предприятиями, но и с тем, что большая часть исследований, которые они осуществляют, — чисто теоретические. К примеру, в 2022 году 86% работ были научно-исследовательскими (прикладной теорией) и лишь 14% — опытно-конструкторскими (практическими и направленными на создание новых материалов, продуктов, процессов, устройств, услуг, систем или методов).

«При таком раскладе исследований, когда отсутствует возможность практического использования научных достижений, очень сложно убедить предпринимателей в необходимости и полезности инвестиций в науку», — подчеркивается в докладе.

Казахстанские предприятия предпочитают в целях экономии использовать старые проверенные технологии и не изобретать ничего нового. Согласно финансовым отчетам, почти 65% всех затрат, потраченных бизнесом на «инновации», приходятся просто на приобретение машин, оборудования, программного обеспечения и других активов, то есть на готовые, сделанные вне Казахстана решения, которые полноценной инновацией в чистом виде назвать трудно. Еще 22% — на маркетинговые исследования, проектирование, обучение, то есть на приобретение необходимых для работы экспертных знаний, не связанных с научной деятельностью. И только 13% затрат пришлись на выполнение научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР), прямой вклад в науку.

Как итог около 67% инвестиций на научные исследования по-прежнему осуществляет только государство. А в глобальном индексе инноваций, который ранжирует мировые экономики в соответствии с оценкой соотношения осуществленных затрат на научную деятельность с их реальным эффектом, Казахстан занимает всего лишь 83-е место из 132 стран мира, уступая по этому показателю даже соседнему Узбекистану, несмотря на то, что экономика у него более слабая.

Проблема эта давно известна, но мало кто может похвастаться тем, что удалось ее решить: новаторский подход апробирован в научно-производственном центре ENU-Lab. Там разработаны не просто новые технологии. Они позволяют изготавливать современные строительные и дорожные материалы из промышленных отходов. Об этом рассказала директор департамента развития инноваций Евразийского национального университета (ЕНУ) Асель Джексембаева.

На фото: Асель Джексембаева. 

В настоящее время лаборатории ENU-Lab расширяют направления деятельности по техническим кластерам в области зеленого строительства. Для решения стратегических задач по созданию технопарков, инжиниринговых центров на базе лабораторий ЕНУ создается впервые по поручению главы государства Инжиниринговый строительно-дорожный центр ENU-Qurylys. Лаборатории оказывают полный цикл аккредитованных услуг дорожно-строительному сектору и предлагает готовые новейшие научные разработки в этой сфере по заказу бизнеса. Однако путь к такой модели был непростым.

Асель Джексембаева по специальности метролог и стандартизатор, но ее всегда интересовали исследования. Поэтому ее докторская работа была посвящена повышению качества цемента, гармонизации стандартов. Обучаясь в докторантуре по программе гранта Всемирного банка в Michigan State University, большой интерес проявился к строительной отрасли, к разработке новых строительных материалов и новых стандартов. Но фокусом ее исследований в 2018 году стал набирающий тренд в мире на создание зеленых технологий с использованием отходов производства. Однако таких специалистов в области Civil Engineering оказалось буквально несколько десятков даже на Западе. Поэтому она не только защитила докторскую по стандартизации и сертификации, но и решила посвятить себя таким исследованиям. 

Благо возможности крупнейшей лаборатории Мичиганского университета, где есть все, что нужно, все для глубоких исследований строительных материалов, давали такую возможность. Очень скоро в высокорейтинговых изданиях появились совместные публикации с ее научным эдвайзером профессором Махмуд Хаком. В них она поделилась своим опытом использования отходов сталеплавильного шлака, который значительно схож по составу с цементом.

Следующим этапом стало участие в гранте Министерства цифрового развития, инноваций и аэрокосмической промышленности (МЦРИАП) и Всемирного банка по созданию уже Центра компетенции по строительным материалам. Следующим этапом стало создать команду по исследованию отходов промышленности, изучению наноструктур сырья для разработки новых зеленых строительных материалов. Ее практический опыт в работе со стандартами, с процедурой аккредитации лабораторий, полученные научно-практические знания PhD и результаты научных исследований, обусловили позицию руководителя техническими лабораториями научно-производственного центра ЕNU-Lab.

Команда сравнила зарубежную и казахстанскую научные базы, проанализировала риски и возможности. Так появилось понимание, что надо начать с максимального расширения области аккредитации лаборатории. Конечно, в Казахстане множество лабораторий, аккредитованных на различные виды услуг, но нет единого центра, где заказчику «под ключ» предоставляют услуги, начиная от идеи до ее внедрения. 

Процедура получения гранта была очень сложной. Десятки международных экспертов Всемирного банка дали свои рекомендации, в соответствии с которыми пришлось переработать свою заявку. Но в конечном итоге Международный совет по науке и коммерциализации ее поддержал. За год было приобретено нужное оборудование и началась аккредитация лаборатории для казахстанской строительной индустрии. К тому времени ученые разработали новые добавки в цемент и получили на них международный патент.

Но тут встала не менее сложная задача — коммерциализация. Начался интенсивный этап налаживания профессиональных контактов между учеными лаборатории и строительными и дорожными компаниями. Важно было выявить потребности и болевые точки производственников и предложить им действительно нужные им разработки. Так появилось ключевое понимание — наука должна работать на потребности рынка.

Сегодня Асель Джексембаева — руководитель научной группы из 70 ученых, которые предлагают полный цикл исследований от разработки до внедрения «под ключ». Здесь проводится более 150 видов испытаний дорожных и строительных материалов, а около 30 научных разработок уже может предложить бизнесу.

Среди последних новейших изобретений ученых, к примеру, запатентованная технология — «Суперасфальт» (Superpave). Он повышает эксплуатационные характеристики дорожных покрытий, устойчив к колееобразованию, учитывает трафик движения транспорта, нагрузки, низкотемпературное растрескивание, усталостное растяжение с учетом климатических условий конкретного региона. Благодаря специально разработанной шкале PG grade обеспечивается индивидуальный точный лабораторный подбор состава асфальтобенных смесей, в результате это увеличивает срок эксплуатации асфальтобетона.

В настоящее время, по словам Асель Джексембаевой, совместно с Казахстанским дорожным научно-исследовательским институтом (КазДорНИИ) ведется разработка новых стандартов и апробирование испытаний на базе аккредитованной лабораторий ЕНУ. Вместе с тем учеными ЕНУ создан еще один новый отечественный продукт — минеральный порошок для асфальтобетона Eco-Road Product.

«Это 100% экологичный продукт из отходов производства базальтовых минеральных утеплителей по доступной цене. У нашей разработки улучшенная адгезия и взаимодействие с асфальтобетонной смесью по сравнению с обычным составом. Мы уже получили на него патент, продукт готов к продаже. Аналогов ему в мире нет. Наш центр готов к сотрудничеству со всеми заинтересованными сторонами», — говорит Асель Джексембаева.

Кроме того, ученые ЕНУ разработали такой важный для дорожной отрасли продукт, как полимер-битум. 

«Новый продукт имеет улучшенные механические свойства по прочности и усталостной прочности, что подтверждено испытаниями. Вместе с тем новый полимер-битум более устойчив к температурным воздействиям, то есть стабилен при высоких температурах, гибок при низких температурах, имеет улучшенную адгезию и сцепление, более стойкий к водному и химическому воздействию», — пояснила Асель Джексембаева.

Она отметила, что на этот продукт уже получен патент, он имеет адекватную рыночную цену. Заключен договор на поставку сырья для производства битума с казахстанским заводом в виде отходов полипропилена.

На базе лабораторий Центра «эENU-Qurylys рабочая группа ученых добилась успеха по созданию альтернативы древесноволокнистым плитам в виде экопанелей МДФ/OSB. Они состоят не из древесины, а из волокон зерновых культур. Как отметила Асель Джексембаева, эта технология апробирована на 100%. По ее словам, рыночная потребность в данном материале в Казахстане составляет до 173 тысяч кубических метров в год (17,8 миллиона квадратных метров), в мире — 135 миллионов кубических метров в год (14,4 миллиарда квадратных метров), в том числе в Узбекистане и Кыргызстане — около 195 тысяч кубических метров в год (20,06 миллиона квадратных метров). При этом себестоимость его производства в Казахстане практически более чем вдвое ниже, чем зарубежные аналоги. Так, себестоимость новых казахстанских экопанелей МДФ/OSB 15 миллиметров составляет 780 тенге за квадратный метр, в то время как цена импортных аналогов в РК — 2 100 тенге за квадратный метр. 

Уникальность казахстанских экопанелей МДФ/OSB в том, что они устойчивы к влажности, не горят, обладают огнеупорностью. На продукт получены все интеллектуальные права.

«Мы открыты к долгосрочному сотрудничеству. На базе нашего центра за год зарегистрировано уже 15 патентов на новые продукты, предоставляются услуги по проведению испытаний на постоянной основе, принимаются заказы по разработке шумоизоляционного материала. Кстати, в нашем центре мы открываем лабораторию по проверке шумоизоляции для решения проблем при строительстве зданий и сооружений, развиваем 3D-строительную печать для строительства таунхаусов и декоративной продукции. Мы предлагаем еще много всего. Как говорится, наука не стоит на месте», — отметила Асель Джексембаева.

По ее словам, особенность строительно-технического инжинирингового центра ENU-Qurylys в том, что он работает в рамках созданного консорциума с ведущими НИИ Казахстана. Среди них КазНИИСА, Центр качества дорожных активов, управления транспорта региональных акиматов, топовые вузы мира, включая Токийский, Нихонский университеты, университет Шеффилда (Англия), Белостокский (Польша), Инчхонский (Сеул, Южная Корея). Такое сотрудничество позволяет добиться лучших результатов.

В центре успешно работает аккредитованная лаборатория. Ученые ENU-Qurylys публикуют результаты исследований в высокорейтинговых международных журналах, что подтверждает их актуальность во всем мире. Все их разработки запатентованы.

На сегодня в центр уже начали обращаться как государственные, так и частные структуры, поступили первые заказы, есть планы по расширению штата.

«Меня очень вдохновляет интерес со стороны производителей к нашим разработкам. Наука должна работать по заказу бизнеса, именно здесь ключ к развитию собственной промышленности, созданию инновационных материалов, вытеснению импорта. К примеру, бизнес запросил альтернативу OSB панелям. Сейчас их закуп обходится дорого, усложнилась и подорожала логистика. И наша задача — создать технологию, которая могла бы конкурировать и по качеству, и по цене с зарубежными аналогами. Но самое главное — использовать промышленные отходы, которых в Казахстане довольно много. Наши разработки прошли испытания, есть инвесторы, которые готовы вложить средства в наши совместные проекты», — поделилась Асель Джексембаева.