Директор ИМЕТ РАН Владимир Комлев на V Конгрессе молодых ученых
Об истории института, разработках в Арктике и научно-производственном взаимодействии
- Институт металлургии Академии Наук СССР был создан 29 октября 1938 года. Как раз в это время активно осваивалась Арктика. Строились ледоколы, организовывались метеостанции, создавались промышленные предприятия для освоения ресурсов. Возникали поселки и города в условиях вечной мерзлоты, и везде без металла было не обойтись. Предполагаю, что уже тогда институт мог решать какие-то «металлические» проблемы, связанные с эксплуатацией различной техники, строительством в суровых условиях?
- Давайте небольшую предысторию. Тридцатые годы прошлого века были временем ускоренной индустриализации, приведшей к созданию масштабного металлургического производства. Достаточно назвать введение в строй таких гигантов как Кузнецкий и Магнитогорский металлургические комбинаты. Однако, при значительном увеличении объемов производства металлов возник ряд проблем, таких как необходимость интенсификации и оптимизации металлургических процессов, обеспечение возможности производства широкой номенклатуры металлов и сплавов требуемого качества, без чего было невозможно развитие ряда отраслей промышленности, опирающихся на металлургию как базовую отрасль.
Это прежде всего машиностроение и конкретные его ответвления, такие как станкостроение, авиа- и автомобилестроение, сельхозтехника и оборонная промышленность, без развития которых нельзя было осуществить создание подлинно ведущей индустриальной державы, которой становился Советский Союз на рубеже сороковых годов ХХ века.
Требовалось развитие металлургической науки и материаловедения. Не случайно, что лидером металлургической науки того времени явился крупнейший ученый и инженер- металлург – создатель Кузнецкого металлургического комбината и активный разработчик научно-технической политики в области металлургии академик Иван Павлович Бардин. По его инициативе Президиумом АН СССР 15 октября 1938 г. было принято решение о создании в составе Отделения технических наук АН СССР Института металлургии (ИМЕТ), утвержденное Общим собранием Академии 29 октября 1938.
ИМЕТ РАН на Ленинском проспекте в Москве
Основная задача института была определена как «разрешение основных научно-технических проблем, имеющих народнохозяйственное значение в области металлургии, как черной, так и цветной, а также в области металловедения и огнеупорных материалов». 5 ноября 1938 года академик И.П. Бардин возглавил ИМЕТ и был его директором до своей кончины в 1960 году.
В числе прикладных проблем, решаемых Институтом, была разработка бесслитковой прокатки, под которым понималось не только осуществленная впоследствии под руководством И.П. Бардина в промышленности непрерывная разливка стали, но и возможность прямого получения проката из выплавляемого металла. Решение этих проблем не потеряло своего значения и до наших дней.
На системном уровне проблемы развития Арктических территорий были поставлены государством в 50-е годы прошлого века, в том числе и перед нашим Институтом. Было поручено разработать основы производства титана, ниобия, современных методов переработки содержащего рений сырья, совершенствования производства вольфрама и молибдена, технологии переработки отходов торированного вольфрама, производства искусственных титанатов, вольфраматов и других новых веществ. Инициировано исследование руды месторождений Арктической зоны, Кольского полуострова, Северной Сибири, Урала, Нижнего Приангарья, Дальнего Востока (Приморья, Курильских островов и Камчатки) с учетом экологических, технологических и экономических приоритетов.
Научные интерьеры
- То есть, что делалось? Например, геологи ищут ископаемые, те же металлы, а что делает институт?
- В России разведано много запасов полезных ископаемых, в том числе и в Арктике. Но руду надо еще добыть и переработать с выделением того или иного элемента. Это сложная задача. Далее следуют многочисленные технологические переделы для получения готовой продукции.
Например, основными причинами недостаточности вовлечения национальной минерально-сырьевой базы дефицитного сырья является отсутствие эффективных технологий переработки полезных ископаемых и неблагоприятная географическая локализация месторождений, арктические территории.
Институт вовлечен во все эти процессы в части научных и опытно-конструкторских работ. Основная задача научного института – создание основ фундаментальных и прикладных исследований, новых материалов в лабораторных условиях, а затем их передача в отраслевые институты и/или индустриальным партнерам для разработки технических условий и внедрения в производство.
Арктика – это один из самых богатых регионов по наличию полезных ископаемых, в том числе редкоземельным металлам, поэтому арктическое, северное направление является одним из ключевых интересов Института.
Новые материалы, созданные в лабораторных условиях ИМЕТ РАН
Как академический институт создаёт продукцию, востребованную московскими ресторанами, и что пока мешает масштабированию проекта
- Меня, как человека, болеющего за Арктику, всегда интересует какая-то сиюминутная польза, а не только фундаментальная. Мне очень интересно, например, узнать про установки гидропоники. Расскажите о них: и насколько это всё уже близко к внедрению, где это уже работает и насколько перспективно?
- Согласно Указу Президента РФ от 18.06.2024 № 529, разработка технологий высокопродуктивного и устойчивого к изменениям природной среды сельского хозяйства относится к приоритетным направлениям научно-технологического развития России. Особо актуальны такие технологии для регионов Арктики и Крайнего Севера, которые характеризуются отсутствием сельскохозяйственных угодий.
Одним из перспективных направлений развития агропромышленного комплекса является применение гидропоники. Гидропоника – это новая технология выращивания овощей и фруктов в закрытых помещениях на вертикальных фермах без использования земли.
Гидропоникой выращивают салаты, зелень, огурцы, томаты, перец, баклажаны, редис, кабачки, клубнику, чернику, виноград и др. Все питательные элементы растения получают из гидропонных растворов. В настоящее время мировой рынок гидропоники составляет $20 млрд. В последние годы он растет высокими темпами на 16-20 % в год.
Опытная гидропонная ферма ИМЕТ РАН
Преимуществами метода гидропоники являются: отсутствие почвы; высокая урожайность; высокое качество продукции; экономия воды; стабильное производство, не зависящее от сезона; ускоренный оборот; меньшие трудозатраты; возможность производства функциональных продуктов.
В Институте разработаны технологии получения различных эссенциальных (жизненно необходимых человеку) микроэлементов (Fe, Cu, Ag, Si, Se, Zn, Mo, Cr и др.). На их базе разработана инновационная гидропонная технология для выращивания полезных зеленых салатов без земли, на вертикальных фермах в городских условиях. На опытной гидропонной ферме в Институте сейчас производится в месяц около 1 тонны зеленых салатов, обогащенных полезными микроэлементами. В их числе салаты Романо, Фриллис, Пак-Чой, Кейл, Мангольд, Щавель, Мизуна и др.
Понимаем, что разработанная гидропонная технология выращивания зеленых салатов может быть успешно применена в условиях Арктики и Крайнего Севера.
- Прекрасно. То есть это такой коммерческий проект, да?
- Не только. Он сочетает в себе коммерческий аспект, с одной стороны. С другой – у нас есть научный участок, меньший по площади, где мы отрабатываем новые гидропонные составы с различными минеральными веществами.
- А как это связано с металлургией?
- Это связанно с наукой о материалах. Не с металлургией. Методом лазерной абляции получают различные биоактивные питательные элементы: Fe, Mg, Zn, Cu, Si, Se, Ag, Mo и др. На их основе созданы гидропонные растворы и жидкие удобрения, что является ноу-хау Института.
- Свет им нужен всё-таки?
- Естественно. Электроэнергия – это один из самых важных факторов. Гидропонные фермы предпочтительно устанавливать там, где есть профицит электроэнергии или применяются низкие тарифы. Можно привести пример для освоения Арктики, северный флот – ледоколы.
- А как проект по гидропонике возник? В чьей голове появился вообще такой проект? В академическом институте?
- Это скорее философский вопрос. Может быть, мы стараемся создать комфортную атмосферу, где возникают фундаментальные научные идеи. Наши специалисты могут воплотить их в жизнь.
- Что мешает масштабированию?
- Решение этой комплексной задачи требует всестороннего подхода. Одной из областей для развития является укрепление экономических позиций, например, через стимулирование внутреннего спроса и выстраивание сбалансированной конкурентной среды. Повышение доходности таких высокотехнологичных проектов является важным стимулом для дальнейшего роста наукоемкого сектора.
- А с регионами – с администрациями Якутии, НАО, ЯНАО, Чукотки пробовали наладить контакты?
- В 2025 г. мы начали взаимодействовать с администрацией Северных регионов. Надеемся, что наши разработки заинтересуют коллег.
- То есть, вы можете дать эту документацию какому-то производителю или продать её? Он может уже по вашей технологии делать?
- Абсолютно верно. С другой стороны, в Институте действует 5 малых инновационных предприятий в области аддитивных технологий, композиционных и керамических материалов, медицинских препаратов, биоактивных добавок и материалов и гидропонных технологий. Малыми инновационными предприятиями Института разработано и внедрено 9 новых технологий и производится 11 высокотехнологичных продуктов.
- Расскажите про какие-то другие разработки, связанные непосредственно с Арктикой, в Институте?
- Их достаточно много. Перечислю основные. Создание протяженных on-line систем мониторинга внутренних нагрузок композитных нефтегазовых труб, цистерн и конструкций для защиты от разрушения, утечек и разлива нефтепродуктов.
Исследование характера изменения физических свойств при воздействии статических, циклических нагрузок и низких температур с оценкой параметров неразрушающего контроля и акустической эмиссии для установления критериев деградации эксплуатационных свойств сталей арктического применения.
Фрактодиагностика узлов из конструкционных материалов арктического применения после разрушения в процессе эксплуатации.
Создание технологии изготовления спеченных постоянных магнитов (Nd,Pr)-Fe-B для применения в силовых машинах для генерации электроэнергии и магнитных системах, входящих в состав специальной техники и работающих в условиях арктического климата (климатических низких температур и агрессивной среды (морская вода).
Хладостойкие, высокопрочные, коррозионно- и износостойкие, аустенитные (немагнитные), азотосодержащие стали для судовой и нефтегазовой арматуры, изготавливаемой способами литья и по аддитивной технологии.
Развитие принципов легирования и упрочнения сталей для работы при одновременном воздействии высоких статических, динамических, циклических нагрузок и коррозионной среды при низких температурах. Сверхупругие сплавы с памятью формы системы TiNiCo для арктического применения. Физика-химия процессов обработки давлением хладостойких высокоэнтропийных сплавов с эффектом упрочнения при пониженных температурах и т.д.
- Интересна технология систем мониторинга. То есть, как будто поверх трубы натянута такая тонкая проволока?
- Да, мы взяли трубу, смонтировали на всей ее протяженности проволоку-датчик. При этом, хочу отметить, что научно-исследовательская работа проведена, и сейчас мы ищем прикладные способы использования этой технологии в том числе и для труб, расположенных на арктических территориях, где количество аварий достаточно большое из-за низких температур.
- У вас при институте есть аспирантура. Кто-то из молодых ученых занимается темами, связанными с Арктикой?
- Да, конечно, у нас есть аспиранты. Вообще, в Институте работает 44 % молодежи. Считаю, что это хороший показатель. Они занимаются научной работой, например, по направлению создания хладостойких, высокопрочных, коррозионно- и износостойких, аустенитных (немагнитных), азотосодержащиих сталей для нефтегазовой арматуры арктического применения.
- Какие, на ваш взгляд, научные разработки, над чем вы работаете сейчас, с перспективой, могут кардинально изменить ситуации на севере, в Арктике?
- Понимаете, это всегда поиск. И, как говорится, вы не знаете, где и когда всё сложится. Конечно, есть конкретные задачи. В этом году стартовал Национальный проект «Развитие Арктической зоны Российской Федерации и Северного морского пути», в котором учтен спектр проблем, требующих безотлагательных решений.
Арктика – это наша будущее. Почти вся таблица Менделеева находится там. Арктика – место наших перспектив, туда попадают люди, как и в космос, будто на другие планеты.
Делегация ИМЕТ РАН во главе с руководителем Института В.С. Комлевым на деловой программе V Конгресса молодых ученых
Редакция GoArctic благодарит Анну Понарскую, руководителя пресс-службы ИМЕТ РАН, за содействие в организации интервью и предоставление информационных и иллюстративных материалов.
***
Игорь Кузнецов, специально для GoArctic