Опасность экологического коллапса в мире давно стала реальной проблемой. Состояние экологии во многом зависит от работы горных предприятий. Вместе с земным богатством, горняки поднимают на поверхность и отходные материалы. Так образовываются породные отвалы.
Потом на этих землях – не прорости и дереву, места накопления породных отвалов становятся мертвой зоной отчуждения. Реанимировать такие участки способны так называемые зеленые технологии. Зеленые технологии способны не только повысить энергоэффективность страны. Их использование становится хорошей площадкой для преобразования выработанных зон в туристические и культурные объекты.
В Украине применение зеленых технологий – вопрос злободневный. Эксперты на свой лад составляют рейтинги терриконов страны по их масштабности, радиоактивности, запущенности, экологической опасности… Но ситуацию это не меняет. Хотя биотехнологии для украинских предприятий – самый перспективный способ рекультивации породных отвалов. Ведь с помощью растений-гипераккумуляторов с украинских терриконов можно извлечь множество ценных полезных ископаемых – черных, цветных, драгоценных и редких металлов.
Бизнес-структуры, конечно, готовы внедрять «зеленые» технологии, но процесс добычи и продажи полезных ископаемых до сих пор четко не прописан в законодательстве. Понятно, что проблема роста горных отвалов в Украине, где развита горнодобывающая промышленность, от замалчивания не решится.
Зеленый свет
Доцент кафедры экологии НГУ Ирина Климкина работает в лаборатории ТУ «ФГА» с образцами горных пород / фото из архива Ирины Климкиной
Тема развития биотехнологий в Украине остается острой, в первую очередь, для экологов. В Днепропетровской области ученые из Национального горного университета (г. Днепр, НГУ) Ирина Климкина и Александр Ковров совершили своего рода прорыв в научном мире, объединив усилия с коллегами из Технического университета «Фрайбергская горная академия» (Германия, ТУ «ФГА») для создания международного проекта «Biomining».
Этот проект является пилотным для Украины. Хотя и на Западе термин «биомайнинг» относительно новый, он подразумевает инновационную разработку зеленых технологий, а именно – фитомайнинг, а также широкий спектр других способов – биовыщелачивание, биологическое очищение шахтный вод, фиторемедиация загрязненных территорий и другие.
Фото Владимира Коренного
Старту проекта «Biomining» в Днепре помогли многолетние исследования «Фрайбергской горной академии». Немецкие ученые, которые надеются получить финансовую поддержку со стороны ЕС для реализации своих разработок, украинскую горнодобывающую отрасль считают одной из ключевых для достижения высокого результата. А в этом проекте наука и предприятия должны работать вплотную.
В Днепре проект получил «зеленый свет» в 2015 году при поддержке Немецкой службы академических обменов DAAD. Во время круглого стола «Биотехнологии в горном деле – интеграция нових технологий в образовательную практику» собрались ученые НГУ во главе с ректором, академиком НАН Украины Геннадием Пивняком, немецкую сторону представляли профессор, декан факультета геологических наук и горного дела ТУ «ФГА» Карстен Дребенштедт и профессор, руководитель научной группы по биологии и экологии Института биологических наук ТУ «ФГА» Герман Хейльмеер.
Было решено начать проект с внедрения в учебный процесс для выбранной группы студентов бакалаврата и магистратуры новых дисциплин, таких как «Фиторемедиация», «Биотехнологические методы переработки вторичного сырья», «Микробиологические технологии в горном деле».
Командный дух координаторов украинско-немецкого проекта приводит к успеху / фото Владимира Коренного
«Biomining» имеет два направления: микробиологические технологии и фитомайнинг. Их теперь развивают украинские студенты вместе с лучшими учеными Германии.
«Зеленые» технологии в образовании
Фото Владимира Коренного
Первая группа участников проекта «Biomining» состоит из шести студентов кафедр экологии и подземной разработки месторождений НГУ. Этим ребятам невероятно повезло учиться у преподавателей, которые не просто известны в научном мире, они обладают особым талантом и харизмой.
Координатор процесса от ТУ «ФГА» Герман Хейльмеер это ученый с колоссальным опытом и авторскими наработками. Он интересуется мнением студентов, стремится передать умение реализовывать в науке даже самые амбициозные идеи. Проект «Biomining» професор Хейльмеер в перспективе видит масштабным, ведь экологические угорозы становятся глобальными, а борьба с ними не возможна без зеленых технологий. Но овладеть ими не так просто. Этому и учит профессор Хейльмеер студентов в Днепре на первом этапе проекта, который продлится четыре года.
Во время практической части международной программы, которая заключалась в проведении лабораторных исследованиях на базе ТУ «Фрайбергская горная академия», студенты перенимали знания и от профессора Михаэля Шльоманна. Важную роль играла помощь со стороны украинских координаторов – доцента Ирины Климкиной и профессора Александра Коврова. Эти ученые сохраняют огромное желание развивать новые проекты, несмотря на теперешнее состояние украинской науки.
Для ученой-эколога Ирины Климкиной передача знаний и опыта студентам — важный аспект / фото Наталии Андрющенко
Кандидат экологических наук, заместитель начальника международного отдела НГУ Ирина Климкина в Национальный горный университет пришла из лаборатории цитоэкологии Института проблем природопользования и экологии НАН Украины (г. Днепр). По шесть часов в день учила английский язык, писала проекты под научные гранты и вот сегодня – это один из самых востребованных специалистов Украины.
Ирина успевает все: сегодня читает лекции студентам, а завтра уже везет образцы украинских пород для исследования в лабораториях Германии. Это позволяет ученой работать над разработками, направленных на улучшение экологической ситуации. Проект «Biomining» также разрабатывался по крупицам, этому предшествовала не одна попытка выйти на сотрудничество именно с Фрайбергом. Ирина Климкина сумела выиграть грант Министерства образования и науки Украины на двухмесячную стажировку в ТУ «ФГА» и там с коллегами обсудила темы для сотрудничества.
Фото из архива Александра Коврова
— На втором этапе программы студенты принимали участие в интенсивных лабораторных курсах «Фрайбергской горной академии», изучали инновационные методы по экстракции ценных металлов, редких металлов, как эти металлы способны накапливаться в тканях растительных организмов, так называемых «гипераккумуляторов». Все условия были проанализированы, также изучали концентрацию германия, индия: как они накапливаются в различных тканях, корневой системе, стеблях, листьях. Также был лабораторный курс по микробиологии, где среди прочего изучали способность микроорганизмов выщелачивать металлы из медных руд, – рассказывает Климкина.
Профессор кафедры экологии, начальник международного отдела НГУ Александр Ковров в проект включился на старте. Сегодня он не просто координирует «Biomining» как образовательную программу, он стремится к ее научному внедрению в Украине, для чего государство должно совершить третий шаг – создать соответствующую законодательную базу.
Опыт Коврова в этом проекте особенно важен. На угольной шахте Донецкой области он проработал инженером-экологом четыре года, затем вернулся в Днепр и поступил в аспирантуру. Это был период экономического спада конца 1990-х годов, перспективы заниматься наукой казались призрачными. Но опытный специалист все-таки перешел на кафедру экологии НГУ и через время под руководством профессора Александра Шашенко защитил диссертацию именно по горному делу.
В итоге, это позволило оценить внедрение зеленых технологий на предприятиях как теоретику и практику. Вскоре Александр Ковров выиграл грант на годичную стажировку в США, где выработал свою методику преподавания. После украинский ученый принимал участие во многих программах международного сотрудничества, теперь для него дело чести внедрить экологические новшества в экономику страны.
Студенты НГУ изучают применение «зеленых» технологий на оборудовании ТУ «ФГА» / фото из архива Александра Коврова
«Зеленая» революция
В рамках проекта «Biomining», украинские ученые уже доказали, что добывать ресурсы с горных отвалов лучше всего путем фитомайнинга. К тому же, этот способ поможет вернуть почву в первозданное состояние. В Днепропетровской области это очень актуально. Здесь находится много угольных и рудных шахтных предприятий и, соответственно, вопрос очищения окружающей среды стоит остро. «Зеленая революция» просто необходима.
Фитомайнинг – один из инновационных способов добывания металлов из пород. Профессор Александр Ковров объясняет, что внедрение фитомайнинга имеет свою последовательность:
– Возле горного отвала необходимо возвести мини-завод, который будет дробить горную породу, обрабатывая легким кислородным раствором. Когда он будет пропущен через породу, станет возможным выращивать на этом растворе растения биоаккумуляторы и гидроаккумуляторы, которые способны давать в тысячу раз больше концентрации металла в среде. В Украине аномальная концентрация ценных металлов. И когда растения напитались полезным веществом – к примеру, золотом и серебром – оно сжигается, пепел обрабатывается специальным веществом и получается полупродукт.
В Германии давно работает четкая схема сотрудничества между наукой и бизнесом в процессе разработки техногенных месторождений с помощью зеленых технологий. Ученые патентуют свои открытия и продают их фирмам, они уже внедряют разработку и приносят доход не только себе, а, в первую очередь, государству.
В Украине такой сценарий вызывает сотни вопросов. Поэтому металлы остаются в отвалах, которые, в свою очередь, загрязняют окружающую среду. Из-за отсутствия государственного регулирования инвесторы не могут вкладывать деньги в зеленые технологии, хотя это единственный способ остановить экологическую катастрофу. Но бюрократическая система игнорирует столь важный аспект устойчивого развития. Даже не привлекает то, что в украинских отвалах содержится практически вся таблица Менделеева.
Профессор Александр Ковров — один из самых востребованных специалистов Украины в сфере экологии / фото из архива Александра Коврова
Ученые из Днепра, невзирая на трудности, процесс развития научно-образовательного проекта не останавливают, напротив – он набирает обороты. В ближайшее время планируется открытие первичной инновационной лаборатории на базе Национального горного университета. Немецкая сторона уже закупила оборудование для этой лаборатории, сейчас решается вопрос с помещением и подключением передовой техники для работы с образцами горных пород. Также в НГУ работают и над теоретической стороной – студенты пишут магистерские работы по тематике «Biomining».
Технологии будущего
Участники проекта «Biomining» называют зеленые технологии технологиями будущего и уверены, что вскоре они будут внедрены в Украине. Это для ребят стало бы настоящей победой над системой.
Украинские студенты со своими наставниками во время лабораторной практики в ТУ «ФГА» / фото из архива Ирины Климкиной
Аспирант кафедры подземной разработки месторождений НГУ Евгений Чебля родом из шахтерского городка Терновка Днепропетровской области, в его семье два поколения посвятили себя горному делу. Поступив в НГУ, парень усиленно изучал английский и, когда его отобрали для участия в проекте «Biomining», решил, что в будущем займется внедрением этих технологий в родной стране. Поработав в немецких лабораториях, Евгений принял решение остаться в аспирантуре и написать научную работу, где обусловит возможности работы с зелеными технологиями на конкретном украинском предприятии, учитывая и немецкий опыт.
Фото из архива Евгения Чебли
– Ресурсы, которые находятся в земной коре, рано или поздно истощаются. Нам нужно находить альтернативные источники добычи полезных ископаемых, одними из которых являются породные отвалы. Внедряя принципы биомайнинга и фитомайнинга, мы сможем решить ряд вопросов как экологических, так и экономических. Конечно, это делается не за один день. Я буду развивать эти направления, проведу еще ряд исследований, которые помогут мне реально посмотреть на эти вещи и показать людям, что это важно и, главное, осуществимо, – говорит молодой ученый Чебля.
Студентка кафедра экологии НГУ Ольга Иванова также почувствовала прилив сил, когда увидела и поняла процесс, способный улучшить удручающую экологическую ситуацию. Ольга выбрала для дипломной работы тему микробиологических технологий в горном деле.
Студенты НГУ Евгений Чебля и Ольга Иванова уверены, что внедрение зеленых технологий в Украине — не за горами / фото Наталии Андрющенко
– Горная микробиология – это выщелачивание полезных элементов из пород. То есть, вместо того, чтобы использовать химические элементы, применяют бактерии. Это не вредит окружающей среде, поэтому такое направление очень перспективно. Это стоит знать и изучать, за этим будущее, – объясняет Ольга.
«Зеленая армия» молодых специалистов всерьез настроена изменить ситуацию в Украине к лучшему, как и их наставники. И два шага к победе зеленых технологий уже сделаны: есть профессионалы, технологии разработаны, дело за третьим шагом – созданием правового поля, которое разблокирует работу по развитию экономики и очищению загрязненной почвы, грунтовых вод и окружающей среды.
Наталия Андрющенко
Фото автора, видеостудии «Юность» НГУ и из личных архивов героев материала
Оператор Владимир Коренной
