Казанские ученые внесли свой вклад в процесс очистки загрязненных нефтепродуктами почв

🏛 Предложение сотрудников учебно-научной лаборатории «Центр агро-и-экобиотехнологий» Института экологии, биотехнологии и природопользования Казанского федерального университета (КФУ) основывается на разработанных ими ранее методах очистки почв.

🎤 По словам старшего преподавателя кафедры биотехнологии Института экологии, биотехнологии и природопользования КФУ Лилии Бикташевой, основой технологий биоремедиации нефтезагрязненных почв являются бактерии-биодеструкторы, способные разлагать углеводороды, а также производимые ими биосурфактанты – поверхностно-активные вещества (ПАВ) микробиологического происхождения. Эти вещества играют ключевую роль в процессе очистки, так как обладают уникальными свойствами, позволяющими эффективно бороться с загрязнениями. Поскольку бактерий, которые разрушают нефть, в почве немного, требуется им помочь: один из способов – выделение из загрязненного грунта бактерий, очищение их в лаборатории, размножение и возвращение в почву. Ученые предложили вместо таких бактерий вносить в почву биосурфактанты – ПАВы, которые они выделяют. Благодаря эмульгирующим свойствам и способности снижать поверхностное натяжение воды биосурфактанты значительно повышают доступность углеводородов для микроорганизмов-деструкторов, которые содержатся в почве в небольшом количестве. Когда такие ПАВы вносятся в почву, нефть эмульгирует, распадаясь на шарики. В таком состоянии бактериям легче ее перерабатывать. Это позволяет ускорить процесс разложения нефтепродуктов в почве.

🔘 Эффективность метода уже подтвердили лабораторные эксперименты, в результате которых содержание углеводородов в почве снизилось на 35% после применения 1%-ного раствора биосурфактантов.

#наука #экология

Отслеживать токсичные пары мазута будут с помощью специальной компьютерной программы

🔥Новое решение для прогноза распространения загрязнений воздуха, возникших в результате выброса мазута на черноморском побережье, предложили ученые Московского физико-технического института (МФТИ). Как сообщает пресс-служба вуза, цифровая система представляет собой компьютерную программу, моделирующую перемещения воздушных масс, она способна предсказывать ситуацию на трое суток вперед.

💭 Мазут выделяет углеводороды, соединения серы и соединения азота. Это может быть опасно для людей и животных, особенно для волонтеров, которые в данное время работают с локализацией разлива мазута. Вдыхание его паров может обострить имеющиеся у них заболевания дыхательной системы, и с наступлением весны и далее лета эта проблема усугубится из-за того, что тепло будет усиливать испарения.

☑️ Программное обеспечение, созданное учеными, включает в себя метеорологическую часть, учитывающую движение воздушных масс, перенос тепла, перенос влаги, осадки, а также модель переноса, которая рассчитывает, как будет двигаться загрязнение. Третья составляющая – химическая, она анализирует все возможные взаимодействия элементов, загрязняющих воздух. При расчетах программа должна использовать данные с датчиков: их необходимо установить в районе выбросов, и чем больше их будет, тем точнее будет прогноз.

#экология #наука

Ученые помогут геологам в разведке нефтяных месторождений

👨‍👩‍👧‍👦 Исследователи Научно-образовательной школы «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова создали квантовый алгоритм, предназначенный для анализа сейсмических данных с помощью квантовых вычислителей: он позволит ускорить геологоразведку месторождений, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу вуза. С его помощью становится возможным решение задачи построения 3D-модели среды на основании инверсии сейсмических данных в сложных с точки зрения вычислений случаях.

👨‍👩‍👧‍👦 Алгоритм использует специальные квантовые вычислители – «отжигатели», которые позволяют определять структуру и состав геологических пород по результатам измерений отраженных сейсмических волн. Авторы разработки подчеркивают, что выполнение таких работ на классическом компьютере требует значительных временны́х затрат. Помимо существенного снижения времени на работу, алгоритм позволит получить высокоточные результаты.

#наука #геологоразведка

Новое оборудование для производства биотоплива представили томские ученые

⚡️ Коллектив исследователей Томского политехнического университета (ТПУ) разработал наномембранный реактор, отличающийся от аналогов большей прочностью и устойчивостью к агрессивным химическим средам. Метод электроформования позволяет создавать реактор с программируемыми характеристиками, благодаря чему время приготовления биотоплива может сократиться вдвое. Данным методом создается «сердце» наномембранного реактора, которое представляет собой полупроницаемую мембрану из отечественного полимерного материала, обладающего превосходной химической стойкостью в отношении минеральных масел, кислот и щелочей.

Как подчеркивают в пресс-службе вуза, система многоканального электроформования позволила политехникам создавать мембраны для реактора размером 300×400 мм с толщиной стенки до 300 мкм и диаметром волокон до 1,55 мкм, что обеспечивает высокую удельную поверхность мембраны.

⚡️ Ученые уже провели эксперименты по изготовлению биотоплива, целью которых стала оценка долговечности и эффективности наномембранного реактора. Каждое приготовление сопровождалось измерением вязкости, плотности, цетанового числа и температуры вспышки полученного биотоплива. В ходе испытаний исследователи пришли к выводу, что полученные образцы биотоплива соответствуют всем требованиям, которые предъявляются к метиловым эфирам жирных кислот, применяемым в качестве биотоплива для дизельных двигателей.

#наука #биотопливо

Детекторы, которые могут распознать самые мелкие дефекты, создали в России

⚙️ Инновацию представили сотрудники молодежной лаборатории «Микроэлектроника мультиспектральной квантовой интроскопии» Томского государственного университета (ТГУ): она предназначена для неразрушающего контроля изделий из материалов, сложных для диагностики, таких как волокнистые полимерные композиты. Как отмечает пресс-служба вуза, подобные материалы используются в областях, где особенно важны прочность, жесткость и повышенная износостойкость материала, например в машиностроении, ветроэнергетике, нефтяной промышленности. Такие композиты обладают относительно небольшим эффективным атомным номером материала матриц: рентгеновские детекторы, используемые для неразрушающего контроля целостности структуры, должны обладать повышенной чувствительностью.

🕖 Разработкой таких детекторов и занимались ученые ТГУ. Основой для них послужили многоэлементные сенсоры из арсенида галлия, компенсированного хромом. Также были разработаны алгоритмы для построения цифровых изображений. Функциональной особенностью таких детекторов является способность регистрировать единичные частицы и кванты в каждой элементарной ячейке матричного детектора и различать материалы по атомному числу.

🔘 Исследователи собрали лабораторные образцы детекторов и опробовали метод на полимерных композитах: он показал эффективность. Кроме того, был сделан вывод о возможности настройки его на разные материалы за счет подбора других режимов.

✅ В ТГУ особо подчеркивают, что до нынешнего времени отечественных разработок такого плана не было: универсальный инструмент для неразрушающего контроля объектов из разных материалов был создан впервые.


#наука #технологии

Для изготовления биотоплива будут использовать нейросети

👁 Российские ученые разработали технологию, которая предполагает применение искусственного интеллекта для адаптации параметров технологического процесса в мобильной биотопливной станции к необходимым требованиям, сообщает ТАСС со ссылкой на Минобрнауки РФ. Инновацию представили исследователи Института нефти и газа Сибирского федерального университета (СФУ): они изучили возможности применения нечетких нейронных сетей в качестве интеллектуальной системы управления в процессе изготовления биотоплива из биомассы различного происхождения. Как отмечают в вузе, нечеткие нейросети объединяют алгоритмы нейронных сетей и принципы нечеткой логики – раздела математики, обобщающего классическую логику и теорию множеств.

📱 Цель ученых – создание мобильной биотопливной станции передвижной автономной установки для переработки диверсифицированного сырья в полезный продукт – компоненты биотоплива и/или синтетический газ. Как отмечает заведующий лабораторией биотопливных композиций СФУ Владимир Бухтояров, необходимость разработать интеллектуальную систему управления, способную подстраиваться под требования к продукции и характеристикам сырья, возникла для повышения мобильности, автономности функционирования такой установки. Она будет задавать параметры процесса, идущего в ядре мобильной технологической установки, с учетом требований того, кто эту установку эксплуатирует, при этом личное присутствие специалиста для настройки технологических процессов необязательно.

#наука #биотопливо

Места хранения буровых отходов могут быть преобразованы в природные экосистемы: данную возможность изучают российские ученые

⚡️ Исследования проводят в Пермском политехе: в частности, активно изучается экологически безопасный способ восстановления земель, отведенных под хранение бурового шлама, методом фиторемедиации. Пресс-служба вуза сообщает, что применяемый в настоящее время метод рекультивации земель с помощью выравнивания поверхности и засыпки амбара песком или песчаным грунтом не решает проблему восстановления ландшафтов и не возвращает нарушенные земли в естественный ресурсооборот.

⚡️ Данный вопрос прорабатывают политехники, предложив применять фиторемедиацию шламовых амбаров, при которой восстановление экосистемы основано на способности растений поглощать из почвы загрязняющие вещества. Для этого были отобраны некоторые виды растений, устойчивые к токсическому действию среды. Через корневую систему они накапливают загрязнитель в наземной части, включая стебли, листья и плоды; она в дальнейшем утилизируется. При этом процесс может быть повторен неограниченное количество раз до полного очищения почвы.

⚡️ По словам аспирантки кафедры охраны окружающей среды Анны Перевощиковой, для проведения фитотестирования обычно применяют бобовые и злаковые культуры: исследователи Пермского политеха взяли для этих целей соответственно кресс-салат и овес. Результат сравнивали с песчаной почвой и вермикулитом – минеральным сельскохозяйственным материалом. Эксперименты позволили сделать вывод, что злаковое растение, овес посевной, оказалось более устойчиво к токсическому действию среды, нежели бобовое, кресс-салат.

⚡️ Лабораторные исследования продолжаются, по окончании их будут получены данные для проведения опытно-промышленных испытаний по формированию фитоценоза в шламовом амбаре.

#наука #нефтедобыча

Ученые продолжают разработку методов очистки песка черноморского побережья

👨‍👩‍👧‍👦 Сегодня на анапских пляжах применяют различные технологии, которые помогают бороться с последствиями декабрьского ЧП в Черном море, результатом которого стал разлив мазута.

👨‍👩‍👧‍👦 Так, исследователи Кубанского государственного университета (КубГУ) предложили для выработки технологии очистки песка от мазута использовать штаммы микроорганизмов-нефтедеструкторов. Как отмечает пресс-служба вуза, коллекция насчитывает порядка 100 культур: микробиологи университета проверяют штаммы микроорганизмов на способность к эффективной деградации мазута, а также ведут поиск непосредственно в месте загрязнения природных нефтеокисляющих бактерий. В исследованиях учитываются скорость и полнота деструкции загрязнителя, а еще возможность смывать его с поверхности и разбивать на более мелкие частицы при помощи соединений, которые также выделяются бактериями в процессе роста. Уже выявлено, что порядка 30 таких штаммов могут утилизировать нефтепродукты на 100%.

👨‍👩‍👧‍👦 Параллельно продолжается сбор мазута с побережий: в этой работе принимают участие студенты вуза, отмечающие, что мазут, который находится в желеобразном состоянии, способен уходить вглубь песка.

#наука #экология

Инновационный прибор для анализа состава газов создали ученые Санкт-Петербурга и Казани

📚 Изобретение, представленное физиками Санкт Петербургского государственного университета (СПбГУ) и Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева, объединяет плазменный детектор и хроматограф. Он предназначен для измерения концентрации веществ в воздухе или в других средах при экологическом мониторинге. Также прибор активно применяется в разных сферах промышленности.

🔗 Эффективный мониторинг атмосферы требует одновременного проведения исследований сразу по нескольким направлениям, для этого необходим комплексный подход, экономящий время и ресурсы. Ученым удалось создать единый аналитический инструмент на основе прибора ПИА, использующего для изучения состава газовых сред метод хроматографии, и инновационного детектора, работающего на принципах плазменной электронной спектроскопии: он анализирует состав веществ путем изучения характеристик электронов, высвобождаемых из атомов или молекул под воздействием плазмы.

🔵 Эксперименты, организованные физиками, показали возможность расширения применения плазменной электронной спектроскопии для определения состава газовых смесей на примере смеси гелия, метана, азота и кислорода. Трудность данной работы заключается в том, что в сложных смесях некоторые компоненты могут обладать схожими физическими или химическими свойствами, это затрудняет их деление. Прибор, представленный российскими учеными, улучшает разделение и идентификацию за счет добавления временно́й координаты к анализу. Сначала он разделяет смесь на отдельные компоненты, а затем анализирует их не только по химическим и физическим свойствам, но и учитывает время прохождения через систему.

🎓 Как отмечает пресс-служба СПбГУ, применение данной разработки открывает перед учеными новые возможности для дальнейших научных исследований и разработок в сфере газового анализа и, как следствие, развития технологий в промышленности, медицине и экологии.

#наука #экология

Один из самых опасных и труднопрогнозируемых дефектов материалов будет отслеживать нейронная сеть

*️⃣ Новую разработку, которая должна обнаруживать усталостные повреждения, то есть разрушения в результате повторяющихся нагрузок, представили ученые Курчатовского института, сообщает портал Naked Science. Данному виду повреждений подвержено большинство деталей механизмов и конструкций: сверточные нейросети могут быть использованы для определения характеристик трещин.

⚙️ Сверточные нейронные сети имеют специальную архитектуру, которая разработана на основе анализа биологических механизмов зрения и позволяет определить положение и размеры усталостной трещины по цифровым изображениям деформированной поверхности образца. Главная особенность предложенного учеными алгоритма заключена в использовании серии последовательных снимков деформируемого образца, а не одного статичного изображения. Такой подход позволяет учитывать динамические изменения на поверхности образца в области трещины, происходящие в процессе нагружения. Это повышает точность выявления небольших трещин.

▶️ Для использования нейросетей требуется правильно откалибровать видеосистему: по мысли исследователей, следует использовать способ калибровки, основанный на нанесении реперных меток в виде штрихкодов на поверхность образца. Видеокамеры «самонастраиваются» под каждую серию изображений и могут автоматически корректировать свое положение относительно поверхности образца в случае распространения усталостной трещины за поле контроля.

⚙️ Как сообщают в вузе, данную нейросетевую модель можно использовать для автоматического контроля положения и длины усталостной трещины при испытаниях на скорость роста трещины усталости, что позволит автоматизировать процесс контроля за ростом трещины, а также повысит точность результатов.

#наука #искусственный_интеллект