Очистительный разряд

Одна из целого ряда глобальных проблем, вызывающих сегодня нешуточную озабоченность, — все нарастающее загрязнение окружающей среды. Однако, несмотря на масштабность проблемы, она до сих пор не имеет масштабных решений. Если решается, то, в лучшем случае, только «поточечно». Как уборка квартиры.

— Что касается «точки» под названием Украина, на данный момент разработана и применена уникальная технология на одном из шосткинских предприятий по переработке токсичных отходов, — рассказывает профессор харьковского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института «Молния» Николай Бойко.

Группа сотрудников института под руководством Николая Ивановича обнаружила новое физическое явление – высоковольтный коронный разряд с расширенной зоной ионизации. Они же нашли для него целый ряд практических применений.

В свое время институт создавался для решения широкого круга задач. В их числе — изучение и моделирование мощных электромагнитных импульсов, возникающих при ядерном взрыве. Столь серьезная оборонная задача требовала соответствующих научно-технических возможностей. И они в институте были созданы. Сейчас Украина перешла в разряд безъядерных держав, и сохранившиеся у института возможности используются исключительно «в мирных целях». Однако не ко всем его разработкам — а многие из них уникальны — судьба одинаково благосклонна. Если технологии двойного назначения и технологии с быстрым экономическим эффектом идут на ура, то для природоохранных найти потребителя очень трудно. Потому что мысль о том, что чистые воздух и вода не бесконечны и нуждаются в стоящем денег промышленном воспроизводстве, слишком медленно утверждается в нашем общественном сознании.

В чем суть разработки харьковских ученых? Общее замечание состоит в том, что сильные электрические и магнитные поля вызывают различного рода разряды, по-разному воздействующие на попадающее в их зону вещество. Устройство, изобретенное Николаем Бойко, представляет собой два коаксиальных электрода. Один из них (внутренний) — это пакет кольцевых электродов, имеющих по своему внешнему радиусу острые кромки, вблизи которых при подаче напряжения возникает электрическое поле высокой напряженности. Из-за этого и происходит зажигание разряда, который горит во всей кольцевой межэлектродной области, так что вся она является рабочей. В этом его отличие от прототипов – обычно разряд горит только вблизи острия. Через рабочую область и пропускается очищаемая газовая или капельно-воздушная смесь.

Факторами, воздействующими на нее, являются как поля высокой напряженности, так и очень сложный комплекс активных частиц – электронов, протонов, свободных радикалов, образующихся в плазме разряда. Добавим сюда широкий спектр электромагнитного излучения, генерируемого в плазме разряда, вплоть до рентгена (не представляющего опасности для человека, так как процесс происходит не в вакууме, а в воздухе, внутри металлического кожуха). Интересно, что весь этот набор факторов действует на загрязнения, пропускаемые через зону разряда, не дожигая их, а диссоциируя. Так, например, из сернистого ангидрида SO2 получается не серный ангидрид SO3, а твердая сера в виде порошка и молекулярный кислород O2.

Импульсный характер разряда не является принципиальным. Можно было бы использовать и стационарный разряд, однако импульсный предпочтительнее, потому что в нем можно при скромных энергетических параметрах иметь гораздо большие напряженности полей, которые позволяют получать в разряде ускоренные электроны, способные творить плазмохимические чудеса.

Эта область физики — физика разряда — еще ждет своего часа. Но уже сейчас ясно, что разряды могут применяться очень широко, а возможности технологий на их основе, возможно, окажутся поистине безграничными.

В частности, это продемонстрировало внедрение такой технологии в Шостке. Туда был привезен опытный, экспериментальный образец установки, не предназначенный для промышленной эксплуатации. Но заказчики стали эксплуатировать его, что называется, на полную катушку. И этот «ребенок» прекрасно справляется с недетской нагрузкой, в 20 раз превышающей ту, на которой его собирались испытывать. Да еще и демонстрирует на выходе отличные показатели очистки. Раньше токсикологи, следящее за обстановкой в регионе, не раз говорили руководителям завода: «Да, вы преобразуете токсичные отходы. Но попутно у вас получаются, хоть и в небольших количествах, диоксины — вещества еще более токсичные». Теперь эти вопросы сняты. Нет диоксинов! Ну а дальше-то что?

Предприятие, использующее опытный образец установки, невелико и специализируется сугубо на очистке. Если же речь пойдет о предприятиях иного профиля, то у них на первом месте – план, потом – зарплата… А вот собственная экологическая чистота – где-то на двадцатом. Понять наших бизнесменов можно. Но объективно потребность в использовании коронного разряда с расширенной зоной ионизации для утилизации опасных отходов существует как в Украине, так и в Европе (причем еще в большей степени, чем у нас). А чтобы подобные передовые технологии очистки внедрялись, необходимо прежде всего небезразличие к серьезнейшим экологическим проблемам со стороны властей предержащих.

Кстати, газоочистка – не единственная задача, которая может решаться с помощью электротехнологий. Среди других назовем беспроводную передачу энергии с помощью электромагнитных импульсов, к примеру, от силовых ветроустановок, расположенных в атмосфере на большой высоте или в других столь же «легкодоступных» местах.

Еще одно направление – обработка пищевых продуктов комплексом высоковольтных импульсных воздействий, вызывающих в числе прочих эффектов мягкую инактивацию микроорганизмов. Николай Бойко рассказывает, что более 10 лет назад завод шампанских вин передал в институт для лабораторных экспериментов обычное вино. В 1996 году его однократно обработали, и все эти годы вино стоит на стеллаже в пыльных бутылках и не портится в совершенно неприспособленных для его хранения условиях. Подобной обработке целесообразно подвергать также соки, пюре, варенья, джемы…

Электромагнитные импульсы можно применять и для приготовления пищи. При этом происходит омический нагрев, но не с поверхности продукта, а изнутри. Это вызывает выход из его клеток полезных веществ и отлично гомогенизирует готовый продукт.

Есть и еще одно направление. Николай Иванович указывает на стол, где стоит аккуратный агрегат непонятного назначения. «Это прибор, который мы назвали аппаратом широкополосной электромагнитной импульсной терапии. В его импульсах содержится весь спектр частот, используемых в электромагнитной физиотерапии. Организм сам может выбрать из этого меню то, что ему нужно. При этом возможно контактное, бесконтактное, точечное или глобальное воздействие, передаваемое через разряд – коронный или искровой. А можно обойтись и без разряда. К примеру, воздействие искрового разряда при необходимости может быть исключительно локализованным – в пределах биологически активных акупунктурных точек. По сути дела, это и есть акупунктурное воздействие, но без иглы, без механических повреждений тканей».

Все, что показывает Николай Иванович, защищено патентами. Экономического смысла в них практически нет. Никаких материальных дивидендов они не приносят и выполняют лишь функцию юридического предотвращения ситуации, когда на сцене появляется ушлый «дядя», объявляющий себя автором изобретения. При наличии патентов он вряд ли появится. Но это, пожалуй, единственный плюс той ситуации, в которой находятся создатели уникальных отечественных технологий. Процесс ликвидации токсичных отходов в коронном разряде можно посмотреть хотя бы в Шостке. Но, увы, только посмотреть: в продвижении этой технологии использующее ее предприятие не заинтересовано, ему выгодно оставаться монополистом. Все же остальное можно увидеть разве что в экспериментальном зале.

— Наши бизнесмены, — говорит Николай Бойко, — предпочитает закупать импортные, к примеру консервирующие, установки. Я не спорю, консервируют они хорошо, но ценой значительного ухудшения качества готовых продуктов. Наши же технологии, лишенные этого серьезнейшего недостатка, остаются невостребованными.

Как уже было сказано, бизнес вряд ли корректно упрекать в отсутствии интереса к инновациям, если их нельзя купить «в магазине» красиво упакованными. Если здесь кого-то можно (и нужно!) упрекать, то только государство, никак не реализующее инновационный путь развития на практике. О нем много говорят, но воз, как говорится… Вот и в Харьковской области в соответствии с постановлением Кабмина якобы создана в качестве пилотного проекта региональная инновационная система. Правда, инноваторы так и не знают, в какие двери им стучаться…