Техника - молодёжи 1987-12, страница 16

Так испытывают поли меры

Именно такими мембранами и занимаются в лабораториях Института нефтехимического синтеза.

Строго говоря, они тоже основаны на принципе сита. Только порами в них служат не дырки, оставленные ионами, а промежутки между молекулами полимера.

...Вы не представляете себе, что это значит — среди множества различных полимеров найти обладающий подходящим строением для газоразделения. В мире существует всего 2—3 вида промышленных газоразделительных мембран.

Но отыскать нужный материал — это еще полдела. Нужно научиться изготов

лять его промышленным способом, строжайше выдерживая технологические требования.

— Главное требование — чистота, чистота и еще раз чистота,— говорит Ирина Сергеевна Брянцева, научный сотрудник лаборатории синтеза селективных проницаемых полимеров.— Все исходные реагенты очищаются от примесей с такой тщательностью, которая встречается, пожалуй, лишь в производстве интегральных микросхем.

— В начале 70-х годов в нашем институте был создан полимер поливинилтри-метилсилан. Если пропустить через него поток воздуха, в котором, как известно, содержится 21% кислорода, то на выходе мы получим обогащенную кислородом до 40% газовую смесь. Небольшая воздуходувка с мембранной насадкой превращается в «вечную» кислородную подушку.

Вышесказанным использование подобных пленок не ограничивается. Они нужны в химии, для проведения реакций окисления в обогащенной кислородом среде. В биотехнологии. Отметим, что воздух, пройдя через молекулярное сито, стерилизуется. Совершенно неожиданное применение нашли мембранные установки в... рыбоводстве. С их помощью обогащают рыборазводные пруды кислородом. Наконец, крупная область применения — разделение смеси метан — углекислый газ. Такая смесь образуется, например, при ферментации органических отходов. Конечный продукт называется биогазом. Биогаз негорюч, но после разделения его на составляющие в мембранных установках становится ценным топливом. И можно представить себе, например, такую картину: идет по

полю комбайн, убирает пшеницу, а оставшаяся солома не выкидывается, а направляется в реактор-газификатор комбайна. Выделяющийся там биогаз прокачивается через мембрану — и готовое горючее поступает в двигатель комбайна. Пока это фантастика, но на вполне научной основе. Принципиально такой комбайн на соломенном топливе вполне возможен, создание его — чисто инженерная задача.

«В МЕДИЦИНЕ

ПОЛИМЕРЫ НЕЗАМЕНИМЫ»

— Итак, полимеры в медицине,— говорит директор института, член-корреспондент АН СССР Николай Альфредович Платэ (в институте он также возглавляет лабораторию медицинских полимеров) .— Для каких целей они используются, каким требованиям должны удовлетворять?

Первая и наиболее очевидная область применения — для изготовления самых разнообразных протезов: сосудов, костей, клапанов сердца и т. д. и т. п. Казалось бы, особых проблем при внедрении химически инертных материалов в организм возникать не должно. Но это не так.

Рассмотрим, например, протез кости. Оказывается, что «просто» заменить кусок живой кости полимерным стержнем нельзя. Кость — это спиральная структура пятиуровневой, как говорят специалисты, организации, а ее протез — моно-

САХАР ИЗ БУМАЖНОЙ ПЫЛИ

Целлюлоза — самый распространенный и широко используемый отечественной промышленностью природный растительный материал. Поэтому отходы хозяйственной деятельности в значительной степени состоят из этого ценного природного полимерного продукта.

На бумажных фабриках в процессе производства образуется много бумажной пыли. Чтобы обеспечить нормальные санитарные условия в цехах, ее необходимо постоянно отсасывать.

Бросовая пыль (она скапливается в специальных контейнерах) стала ценным полимерным сырьем. Химики превращают ее в... сахар. Удивительная метаморфоза происходит в реакторе, который придумали молодые ученые Института биохимии имени Баха АН СССР. В прошлом году за эту работу была присуждена премия Ленинского комсомола.

Казалось бы, сахар получить просто. Ведь целлюлоза — это полимер глюкозы, которая относится к семейству Сахаров. Стоит расщепить полимер на

отдельные звенья — мономеры — и дело сделано. Химики уже давно освоили кислотный гидролиз. Концентрированная кислота при нагревании быстро превращает целлюлозу в глюкозу. Но расщепление полимера этим не ограничивается. Процесс идет дальше с образованием побочных весьма токсичных продуктов. Разумеется, полученную таким способом глюкозу нельзя использовать в пищевых целях.

Если же на исходный продукт вместо кислоты воздействовать ферментами, то образуется чистая глюкоза.

Напомним, ферменты — это биологические катализаторы. Как правило, сами они не стабильны, в растворах легко разрушаются. Промышленное производство с такими «нестойкими» химическими солдатиками не осилишь.

Но выход был найден. Если химическим образом «пришить» фермент к нерастворимой основе (например, к полимерной ткани), он становится гораздо долговечнее.

В институте были опробованы десятки структурных разновидностей цел

люлозы на взаимодействие с различными иммобилизованными (пришитыми, обездвиженными) ферментами. Однако молодым ученым упорно не везло. Ни один фермент не обеспечивал в достаточной степени технологического процесса.

И тогда кому-то подумалось: а что, если пришивать ферменты прямо к... молекулам целлюлозы? Возникла идея создать промышленный реактор, работающий по принципу так называемой автоиммобилизации ферментов.

Идея оказалась плодотворной. В настоящее время реактор построен и смонтирован на Приволжском биохимическом заводе.

В перспективе по новой технологии лишь из отходов от производства хлопка можно вырабатывать до 5 млн. т сахара в год и экономить 2 млрд. руб. ежегодно.

Еще одна цифра. Производство глюкозы в стране может увеличиться в 2— 3 раза только за счет переработки отходов 3—4 крупных целлюлозно-бумажных комбинатов.

Михаил АБОЛМАЗОВ и Андрей ТИМОФЕЕВ,

наши специальные корреспонденты

14