Григорий Мамонтов: Химия может многое, но природа пока мудрее нас

Молодой ученый преодолел путь от школьного кружка до кандидатской диссертации за шесть лет

Невыносимая легкость

Григорий Мамонтов учился в обычной колпашевской школе и увлекался математикой. А еще химией, биологией, экономикой, экологией. Как все мальчишки, проводил эксперименты: плавил свинец, поджигал серные головки, наблюдал, как шипит карбид кальция в воде. В старших классах Григорий начал ходить в меж­школьный кружок по олимпиадной химии, который вела Татьяна Маклакова, учитель в Колпашеве известный и заслуженный. Тогда и пришло понимание, что математике химия не помеха, а наоборот, поле для экспериментов.

Родители выбор сына поддержали. Химический факультет ТГУ? Отлично, тем более что старшая сестра уже училась в Томске на биологическом факультете.

Как победитель областных и окружных олимпиад Мамонтов мог поступить без экзаменов в Новосибирский университет, в Томский политехнический, но в 2005 году выбрал первый университет в Сибири. На первых курсах случился и первый экзистенциальный кризис: учиться было легко, даже забавно, а хотелось сложностей, развития, больших серьезных задач. Оставалось время и на типично студенческие шалости: длинные волосы, тусовки на Южной, рок-группа.

Все изменилось, когда пришел на кафедру физической и коллоидной химии к профессору, доктору химических наук Ольге Владимировне Водянкиной. Там все было, как Григорий любит: сложные задачи, большая работа, гранты, публикации, конференции, лабораторные исследования. После защиты магистерского диплома уже через девять месяцев была готова кандидатская диссертация «Особенности формирования активной поверхности нанесенных серебряных катализаторов окисления спиртов и CO».

– По сути, у меня даже аспирантуры не было, – смеется Григорий в модную почти профессорскую бородку. – Только зачислили – и сразу защита. В 23 года я стал кандидатом химических наук и руководителем большого проекта «Разработка алюмохромовых катализаторов дегидрирования С4-С5 парафинов в стационарном слое». Это был грант Правительства РФ, 43,5 миллиона рублей, моя первая большая многофункциональная команда и первая большая ответственность.

К возрасту Христа у Мамонтова на финишной прямой докторская диссертация и руководство двумя десятками проектов в лаборатории каталитических исследований.

Передний край

Один из перспективных проектов – новый полифункциональный материал, сочетающий свойства сорбента и катализатора. Разработка химиков поможет решать экологические проблемы: новый катализатор способен улавливать и нейтрализовывать толуол, бензол, метанол и другие опасные вещества промышленных сбросов и выхлопных газов автотранспорта. Фундаментальные основы создания катализаторов для улучшения экологии ученые представили в обзорной статье, которую опубликовал один из самых престижных мировых журналов в области катализа Applied Catalysis B: Environmental (Q1).

Ученым удалось подобрать комбинацию Ag-CeO2/SBA-15 (оксид кремния с упорядоченной структурой), которая не содержит дорогостоящих металлов (платины, палладия и золота), но при этом позволяет решать проблему улавливания и последующей нейтрализации вредных веществ намного эффективнее. Эти конкурентные преимущества расширяют возможности использования нового материала для решения проблемы выброса вредных веществ в воздух.

– Особенно актуальна эта проб­лема при так называемом холодном старте двигателя автомобиля, когда в окружающую среду выделяется наибольшее количество опасных веществ, – объясняет руководитель проекта старший научный сотрудник ЛКИ ХФ Григорий Мамонтов. – Наш материал позволяет улавливать эти соединения при температуре окружающей среды, а затем нейтрализовать до безопасных веществ при последующем прогреве каталитического блока автомобиля до 150–250 °C. Этот подход может быть использован и для очистки промышленных сбросовых газов от летучих органических соединений. Катализаторы, разрабатываемые в ходе фундаментальных исследований, можно будет адаптировать под конкретную практическую задачу по очистке воздуха.

Стоит отметить, что грязный воздух все чаще приводит к развитию респираторных, инфекционных, сердечно-сосудистых заболеваний и многих других патологий у детей и взрослых. Использование новых технологий и продуктов, создаваемых учеными, способно значительно сократить количество загрязняющих веществ в атмосфере и уменьшить их негативное влияние на окружающую среду и здоровье человека.

Химики ТГУ создают катализаторы для самых разных целей. Например, в настоящее время на ХФ идет работа над созданием нового класса каталитических материалов – фотокатализаторов, использующих солнечный свет. Их применение выгодно экономически, поскольку не требует высоких температур и давления, так как они работают под действием света. Фотокатализаторы могут стать основой для разработки новых подходов в энергосберегающей и экологически безопасной энергетике, переработке углекислого газа и углеводородного сырья в ценные органические соединения, необходимые для химической, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности.

Философия химии

– Химия может всё? – спрашиваю у Григория.

– Химия может многое, – задумывается Мамонтов, – но именно это порождает особую ответственность ученых за свои действия. Наши технологии и разработки должны быть максимально безопасны и экологичны. Во многих странах мира, в том же Китае, ужесточилось экологическое законодательство, а в России для предприятий химической промышленности экологическая чистота пока не требование, а пожелание, знак доброй воли руководителей и собственников предприятий. Многомиллиардный штраф «Норильскому никелю» за аварийное загрязнение окружающей среды – это скорее прецедент, чем правило. Большинство отечественных предприятий пока совершают регламентированные сбросы химических отходов: мы сбрасываем и мы же платим за ущерб, нанесенный природе. Задача химиков – минимизировать этот ущерб. А что касается всемогущества химиков, то я рассказываю студентам о биомиметике. Это направление в науке, когда мы пытаемся повторить в лабораторных и промышленных условиях процессы, которые работают в природе. Тот же фотосинтез, который происходит в природе в самых обычных условиях, мы пока повторить не можем. Нам пока нужны повышенная температура, давление, особые условия.

Создание особых условий всегда дорого обходится производству.

– Большинство каталитических процессов сегодня реализуются в промышленности при повышенных температуре и давлении. Для обеспечения высокой активности и селективности катализаторов используются дорогостоящие компоненты – золото, платина, палладий, – говорит Григорий Мамонтов. – Одними из ключевых вызовов, стоящих перед химиками, являются снижение содержания или полный отказ от дорогостоящих благородных металлов в катализаторах и дальнейшее смягчение условий протекания каталитических процессов. В идеале катализатор должен работать при атмосферном давлении и комнатной температуре, при этом его селективность желательно довести до 100%, как это реализуется в живых организмах.

Мамонтов с сожалением констатирует, что за лихие девяностые Россия отстала от передовых фундаментальных исследований в химии лет на 10‑15. Догнать мировую науку по всем фронтам быстро не получится. Именно поэтому сейчас идет концентрация российских химиков на самых актуальных направлениях. Экология – как раз такое направление, и тут как раз оказалось, что школьные увлечения биологией и экономикой не прошли бесследно.

– Фотокаталитические селективные процессы могут стать основой для разработки новых подходов в энергосберегающей и экологически безопасной энергетике, переработке углеводородного сырья в ценные органические соединения, необходимые для химической, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности.

Будущий доктор химических наук, а в настоящем отец двух сыновей 6 и 8 лет убежден, что нынешние дети благодаря науке будут жить дольше и счастливее, чем мы. В этом и заключается ответственная позиция ученого.

Автор: Андрей Остров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

шесть − два =