Мы привыкли жить беспечно. Миллионы долларов в буквальном смысле улетают в трубу: микроскопические частицы редких и драгоценных металлов так или иначе оказываются в сточных водах и утекают у нас между пальцев. А между тем потребность человечества в этих ресурсах непрерывно растет — растут и цены на них. Поэтому многие группы исследователей и разработчиков из самых разных стран мира ищут способы извлекать это ценное сырье из отходов и, восстановив его, снова использовать в производстве.
В марте 2015 года исследователи Геологической службы США (USGS) выяснили, что содержание ценных металлов в канализационных стоках достаточно велико, а цены на них довольно высоки, чтобы их добыча из этого нестандартного источника уже сегодня была экономически оправданной. Дело за разработкой технологии — и здесь российским ученым уже есть что предложить.
Еще в 2008 году в Волгоградской области, в крупном центре химической промышленности городе Волжском группа молодых ученых начала разработку инновационных материалов для извлечения ценных металлов из сточных вод. Спустя некоторое время проектом заинтересовались в Пермской химической компании, была основана компания «Аксион», на базе которой и при поддержке московского венчурного фонда «Биопроцесс Кэпитал Партнерс» исследования были продолжены. А затем команда «Аксион» получила 30-миллионный грант фонда «Сколково» — на завершение начатых научно-исследовательских работ, подачу международных патентных заявок, скорейшее внедрение технологии в производство — и стала знаменитой. Мы поговорили с основателем компании кандидатом химических наук Дмитрием Кондруцким.
— Дмитрий, ваш проект уже может похвастаться довольно серьезной историей и неплохой выживаемостью в суровых рыночных условиях. Но с чего он начинался?
— К идее создания специфичных смол мы пришли, работая в Волжском политехническом институте, в команде моего тогдашнего научного руководителя профессора Виктора Федоровича Каблова. Темой наших исследований были гибридные полимеры, особые высокомолекулярные соединения, которые сочетают в себе звенья как природных, так и синтетических полимеров — а в результате могут сочетать и их свойства. Поэтому многие их способности уникальны. Например, одни гибридные полимеры могут обратимо менять цвет под действием разных температур, другие обладают высочайшей селективностью, подобно биологическим ферментам...
— Материал Axionit, над которым работает ваша компания, — это тоже такой гибридный полимер?
— Не совсем. Внешне он выглядит как сферические гранулы, напоминающие разноцветный бисер или рыбью икру, но в своей основе это селективные ионообменные смолы, способные захватывать из среды и достаточно надежно удерживать ионы растворенных металлов.
Сами по себе ионообменные смолы далеко не новость ни для науки, ни для промышленности. Они широко используются и для водоподготовки, и для умягчения воды для ТЭЦ, и в бытовых фильтрах для очистки воды. Однако смолы Axionit обладают высокой селективностью. Они предназначены не для удаления загрязнений вообще, а для избирательного, целенаправленного извлечения определенного металла или группы близких по свойствам металлов даже при значительной концентрации примесей.
Опытная установка для получения ионообменных смол AXIONIT. Фото предоставлены компанией «Аксион»
С точки зрения химии смолы Axionit — это полимерные соединения, имеющие в своем составе специфические функциональные группы, которые удерживают ионы за счет известных всем электростатических сил. Однако параллельно в них работают и другие механизмы связывания металлов, в разных случаях разные. Для одних металлов это может быть образование специфических комплексов, для других — сольватов, для третьих — изменения в гидратных оболочках при поглощении иона… Можно сказать, что в наших смолах идет образование особых химических структур, в которых ионы металлов оказываются с ними связаны. Образующиеся структуры обладают достаточной прочностью и могут быть разрушены только при обработке более сильными комплексообразователями.
Когда через колонку, заполненную таким материалом, прокачивается жидкость с растворенными в ней металлами, вся она насыщается теми металлами, под которые «настроена» — а остальные проходят, не поглощаясь, хотя при необходимости их можно извлечь в следующей колонке. Затем насыщенная металлом колонка поступает на так называемую стадию десорбции, где под действием специальных реагентов поглощенный металл извлекается в концентрированный раствор, который можно переработать классическими прекрасно отработанными химическими методами.
— Значит, для домашней очистки питьевой воды такие фильтры непригодны?
— Да, смолы Axionit бесполезны в бытовых фильтрах: вряд ли кому-то придет в голову пить воду, очищенную только от какого-либо одного металла. Зато при промышленной переработке сложных по составу растворов просто незаменимы, ведь они позволяют выделить ценный металл из смеси не таких дорогих, неблагородных металлов, которые используются в основном технологическом процессе. Так можно извлекать, например медь, никель и другие недешевые металлы.
Аксион-РДМ материал AXIONIT Эко-10 для извлечения РЗЭ. Фото предоставлены компанией «Аксион»
Поэтому наша разработка ориентирована прежде всего на решение задач крупных компаний, перерабатывающих минеральное сырье, на предприятия гидрометаллургии, на аффинажные компании. Таким предприятиям мы стараемся предложить готовые комплексные продукты, включающие и необходимое оборудование, и технологии, и сами смолы для извлечения ценных веществ. Например, по заказу Росатома мы разработали решение по селективному извлечению америция-241, который удается выделить при переработке радиоактивных отходов.
— Насколько велик интерес к таким продуктам со стороны крупного бизнеса? И как вы оцениваете их будущие рыночные перспективы?
— К сожалению, пока что мы можем похвастаться лишь рядом сравнительно небольших контрактов, по которым мы разрабатываем сорбенты для решения специфических задач. Например, есть тот же проект для Росатома — по извлечению ценных радионуклидов. Есть отдельные проекты для аффинажных заводов, производящих драгметаллы. Однако рыночные перспективы мы оцениваем довольно оптимистично.
Дело в том, что не только наши смолы высокоспецифичны, специфичен и сам наш бизнес. Фактически мы работаем на рынке капитальных затрат. Как правило, в большом количестве смолы приобретаются лишь при запуске нового производства, а затем ежегодно предприятия закупают их только в небольших количествах, которые достаточны для компенсации естественных потерь.
Поэтому в нашей сфере какое-то длительное время может не быть крупного заказа. Зато при запуске какого-то нового проекта — например, при строительстве горно-обогатительной фабрики — может появиться очень серьезный контракт, который способен окупить все затраты, ушедшие на длительный процесс разработки. И, работая над небольшими текущими заказами, мы продолжаем поиск такого крупного проекта. Думаю, рано или поздно мы его найдем — или он найдет нас.
