Продукция малотоннажной химии насчитывает десятки тысяч наименований: от пигментов и катализаторов до антиоксидантов и специальных пластиков. Что это за соединения, малой доли которых хватает, чтобы создать материалы с нужными свойствами? Рассказывает Марина Евгеньевна Трусова, доктор химических наук, директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета.
— Над чем работают сотрудники Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, которую вы возглавляете?
— О школе я всегда готова рассказывать с большим удовольствием. Ведь я работаю здесь с первых лет ее создания, как и многие мои коллеги. Начинала с должности заместителя директора Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, а сейчас занимаю должность директора.
Традиционно в школе развиваются передовые направления науки. Первое направление связанно с полимерами и с тонким органическим синтезом. Речь идет о соединениях поливалентного йода и ароматических солях диазония. Диазониевые соли применяются для самых разнообразных синтезов, для получения азокрасителей, лекарственных веществ. Из-за неустойчивости солей диазония (в сухом виде они взрываются) их синтез проводят при пониженной температуре. Мы разработали новый тип солей, которые освобождены от этих недостатков, и сейчас применяем соли диазония в практических проектах. Это направление развивается в рамках фундаментальной органической химии.
Второе масштабное направление — материаловедение. Это междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов как в твердом, так и в жидком состоянии в зависимости от различных факторов. К изучаемым свойствам относятся структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства веществ. Это актуальное, активно развивающееся направление, в том числе в Томском политехе. Специалисты ТПУ создают «умные» материалы, в основном для биомедицины, и разрабатывают высокочувствительные сенсорные системы для разных областей.
Конечно, нельзя не упомянуть детектирование, развитие водородной энергетики и технологии переработки отходов и вторичного пластика.
Третье крупное направление посвящено ядерной медицине и созданию радиофармпрепаратов. Недавно мы выиграли мегагрант на создание таких препаратов. Научно-исследовательский центр «Онкотераностика», входящий в состав нашей исследовательской школы, как раз работает в этом направлении. В центре сформирован междисциплинарный коллектив из химиков, провизоров, медиков, биохимиков и специалистов по ядерной медицине. Специалисты центра разрабатывают таргетные молекулы на основе каркасных белков, специфичных к различным молекулярным мишеням, экспрессируемым на раковых клетках. НИЦ «Онкотераностика» функционирует как центр компетенций в области разработки радиофармпрепаратов для диагностики и лечения онкологических заболеваний методами ядерной медицины.
— Поговорим подробнее о малотоннажной химии. В чем уникальность этого направления?
— Направление малотоннажной химии развивается давно и уже широко известно. Термин «малотоннажная химия» говорит сам за себя: это химическая продукция, производимая в малом объеме. Это весьма специфическая отрасль. Такое производство не поставлено на поток, ведь нужная продукция производится в небольших количествах. Однако без этого малого вещества нельзя создать итоговый продукт нужного качества.
Проще говоря, это товары бытовой химии, растворители, химические реактивы, катализаторы для получения крупнотоннажных продуктов, ингибиторы коррозии и присадки к топливу, то есть соединения, производимые в небольших количествах, но играющие критическую роль во многих областях производства.
Например, в каждой таблетке есть действующее вещество, доля которого иногда бывает очень маленькой. Сама таблетка при этом большая. К составу добавляются вспомогательные вещества, которые, как правило, не подлежат сертификации.
Помимо этого малотоннажная химия обеспечивает производство добавок к пластикам, готовым полимерам. Чтобы создать полимер нужного свойства— термостойкий, гибкий, с эффектом памяти, с хорошими показателями шумоизоляции, — необходимо иметь добавки, которые обеспечивают перечисленные свойства.
Крупное тоннажное производство не может производить что-то мелкое, это не высокомаржинальная продукция. Это просто невыгодно крупным химическим предприятиям, поскольку не приносит больших доходов. Именно поэтому создаются небольшие площадки, которые могут наработать необходимые вещества в небольшом количестве и передать заказчику— индустриальному партнеру.
В Томске сформировался сильный коллектив ученых, в том числе и в рамках Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ. Томск знаменит тем, что здесь сконцентрирована вузовская наука, сосредоточены знания и наработки Томского государственного университета. Института химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук, Института сильноточной электроники СО РАН.
Все ученые Томской области работают на фронтире. Речь идет о высокорейтинговых публикациях, защитах диссертаций, грантах, проектах и т.д. Однако не всегда удается довести технологию, идею из лабораторного масштаба до технологического и привлечь внимание бизнеса. Существуют так называемые уровни готовности технологий. Это метод оценки зрелости технологий на этапе приобретения программы, разработанный в NASA в 1970-х гг. Использование TRL позволяет согласованно и единообразно обсуждать техническую зрелость различных типов технологий. Так вот, в нашей стране даже до уровня TRL-4 (проверка макетов в лабораторных условиях) мало кто доходит.
— В чем причина?
— Нет соответствующей инфраструктуры, технологов, которые должны доводить технологию до бизнеса и работать в формате технологии под ключ. Отечественные ученые работают в основном на уровне TRL-1 или TRL 2 (когда полностью готова концепция технологии).
Именно поэтому мы хотим создать инфраструктуру, собрать технологов, которые видят и знают, чего хочет бизнес, обсудить идеи ученых на площадке будущего Центра малотоннажной химии. Это позволит нам не только доводить технологии до производственных масштабов, но и продавать их.
В целом история малотоннажной химии довольно богата и широка. Подчеркну, что это разноплановая отрасль. Помимо лекарственных препаратов и полимеров, о которых мы успели поговорить, малотоннажная химия обеспечивает сферу микроэлектроники при создании реагентов-растворителей соответствующей частоты, производство лакокрасочных изделий, пигментов, содержание которых необходимо в конечном продукте. Подобные добавки гарантируют термостойкость, огнестойкость, морозостойкость и другие важные свойства.
Главное преимущество малотоннажной химии в том, что это площадка, на которую большому бизнесу легко зайти, отработать свою технологию и перевести ее на крупнотоннажное производство, используя большие мощности.
Помимо больших игроков есть, разумеется, и малый бизнес. Как правило, внушительных мощностей у малых производств нет. Однако и мелким партнерам интересно внедрять новое, нарабатывать уникальный опыт. Конечно, для малых предприятий это связано с большими рисками. Поэтому малому бизнесу проще прийти туда, где создана вся инфраструктура, где есть необходимые возможности. Это позволяет мелким игрокам сложить, как из Lego, интересующую технологию, отработать, проверить и дальше внедрять у себя на предприятии либо заказать наработку готового продукта.
— Когда назрела необходимость создания собственного Центра малотоннажной химии в Томской области?
— Эта необходимость зрела долго, и сейчас она наконец перешла на стадию реализации. Тому есть несколько причин. Первая, безусловно, связана с формированием научно-образовательного центра в Томской области. Это предполагает объединение научно-образовательного сектора, бизнеса и институтов академии наук. Центр создается на базе консорциума, в который входят не только Томский политехнический университет и бизнес-партнеры. но и Томский государственный университет, Университет систем управления и радиоэлектроники со своими компетенциями. Институт химии нефти СО РАН, малые предприятия, которые уже имеют задел по малотоннажной химии.
У каждого участника есть уникальные наработки. Чтобы объединить усилия, сложить ключевые элементы в единую картину, все ячейки которой были бы заняты, нам необходима единая площадка, которая красиво называется Центром малотоннажной химии. Потенциальный индустриальный партнер будет четко понимать, куда он может прийти со своей задачей за командой сильных специалистов, инфраструктурой и научным сопровождением.
— Кто был инициатором создания Центра малотоннажной химии?
— ТПУ, естественно, выступает головной организацией, предоставляя базу наработанных компетенций в области материаловедения, полимерной химии — направлений, которые традиционно развивались в Томском политехе. ТГУ также обладает рядом серьезных наработок, которые развивают сильные научные группы. Наше давнее соседство и партнерские отношения привели к общему мнению, что Томской области нужен такой центр. Томск отличает не только вузовская наука, но и крайне высокая степень сотрудничества между разными организациями. У нас есть специалисты, которые работают и в Томском государственном, и в Томском политехническом, и в Сибирском государственном медицинском университетах. Иногда с трудом понимаешь, кто чей сотрудник.
— На каком этапе находится создание Центра малотоннажной химии? Кто непосредственно участвует в строительстве и сопутствующих мероприятиях?
— Вопросов, которые необходимо решить прямо сейчас, крайне много. Особенно в рамках моей компетенции, поскольку я присоединилась к команде не так давно — в марте этого года. Сейчас мы формируем юридическую сторону вопроса: в каком виде будет создаваться центр — как отдельное предприятие, как предприятие в рамках консорциума с равноправными участниками либо как структурное подразделение внутри одного из университетов? Поскольку Томский политехнический университет стоит во главе консорциума, логичнее всего создавать центр внутри университета либо на базе кросс-индустриального центра, который был образован два года назад.
Так что на данном этапе у юристов заинтересованных организаций много работы. Это необходимо, чтобы мы могли учесть интересы каждой организации и объединить их так, чтобы это было выгодно для всех участников.
Активно прорабатываются также вопросы инфраструктуры. У каждой организации есть свой объем полупромышленного и аналитического оборудования, у кого-то есть необходимые площади, а у кого-то нет.
То есть юридическая сторона вопроса оказалась не такой уж и простой. Все руки друг другу пожали, но сейчас важно юридически правильно закрепить условия на бумаге, чтобы не возникало проблем и недопонимания.
Параллельно с этим мы начинаем реализовывать проекты, заказанные от индустриальных партнеров. Это в основном якорный бизнес. Среди наших партнеров НИОСТ— корпоративный научный центр СИБУР по химическим технологиям. Это ведущий исполнитель программ научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ холдинга СИБУР. Ряд программ осуществляются в сотрудничестве с другими отечественными научными центрами, в частности МГУ им. М.В. Ломоносова, Институтом нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН. Институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Объединенным центром исследований. Специалисты НИОСТ активно развивают направления получения новых мономеров и различных добавок, полимеризации и получения востребованных продуктов нефтехимии, разработки новых композиционных материалов, получения высокоэффективных катализаторов различных модификаций для производства полимеров и мономеров. Мы совместно реализуем проект, связанный с отработкой технологии от небольших загрузок до полупромышленных, чтобы предприятие активнее внедряло на своих мощностях новую технологию.
Помимо этого, мы прорабатываем вопрос о создании нетканых фторполимерных мембран для топливных элементов. Основной заказчик— московская компания «ИнЭнерджи», организованная на базе Инновационного центра «Сколково». Так или иначе, мы собираем команды, объединяем инфраструктурные возможности и ресурсы каждого исполнителя, при этом занимаемся юридическим обеспечением и активно работаем над конкретными проектами.
— Какой задел есть у томских химиков?
— Конечно, нам было чем похвастаться. И я говорю не только о специалистах Томского политехнического университета, но и о наших соисполнителях в рамках создаваемого Центра малотоннажной химии. Научные группы наработали серьезный опыт в сфере разработки полимеров, в том числе для применения в Арктике. Ясно, что в Арктическом регионе детали и материалы конструкций должны быть максимально надежными. При создании полимеров и полимерных конструкционных материалов необходимо учитывать условия их эксплуатации: температуру окружающей среды, влажность и прочие параметры.
Мы активно работали над созданием биоразлагаемых полимеров. Ведь проблемы экологии интересуют многих, и решать их нужно совместно, в том числе разрабатывая экологичные материалы. Большой опыт связан с наработкой катализаторов для полимеризации и других органических превращений, с созданием методики упрощения технологий для получения тех или иных ценных продуктов для нефтегазовой отрасли, нефтехимии.
Кроме того что мы показываем результаты экспериментальной работы, мы демонстрируем еще и задел в сфере математического моделирования непосредственно химических процессов и физических, связанных с ресурсосбережением на предприятиях.
Наработки в области нефтепереработки крайне интересны нашим промышленным партнерам. Это позволяет экономить энергию для снижения затрат на производство. Поэтому заделы есть. Все результаты опубликованы, в том числе в высокорейтинговых журналах.
— Уже выделены главные направления работы Центра малотоннажной химии?
— В основном это будут продукты полимерного характера— биоразлагаемые полимеры, полимеры на основе полимолочной кислоты с сополимерами, которые придают разные характеристики конечным продуктам, полимеры на основе норборнена и изделия из него. По сути, у центра будет некая полимерная специфика. Но это не единственное направление, которое мы планируем развивать. Например, в рамках сферы неорганической химии в центре будут создаваться технологии получения тех или иных неорганических веществ, которые можно использовать как исходное сырье для производства конечных изделий. Я пока не имею права называть эти продукты и говорить о технологии, чтобы не нарушить условия соглашения с индустриальными партнерами. Могу лишь сказать, что это продукты также полимерного или неорганического происхождения.
— Какие из продуктов будут доступны широким слоям населения?
— Все, что будет создаваться в Центре малотоннажной химии, выйдет на отечественный рынок. Работа ведется в рамках мероприятий по импортозамещению. Прямо сейчас мы ищем инвестора, который заинтересован в биоразлагаемом пластике для производства одноразовой посуды из низкомолекулярного полимера.
Но существует также и высокомолекулярный биоразлагаемый полимер, который используется для биомедицинских целей, например для покрытия имплантатов. Здесь своя особенная технология, чуть более сложная, но очень значимая. Поэтому, безусловно, все продукты так или иначе будут доступны всем, в том числе критически важные технологии, связанные со здоровьем человека.
— Будет ли востребована продукция центра во всей России?
— Вопрос непростой. Он связан в первую очередь с тем, что центров малотоннажной химии в России уже создано много. И центр, возводимый здесь, в Томской области, далеко не первый. Один из известных и значимых центров— это «Долина Менделеева» на базе РХТУ. Центр малотоннажной химии работает также в Иркутске, несколько центров построены в Бийске. Но каждый из них имеет свою специфику. Я не зря много раз упоминала полимеры. Центр малотоннажной химии в Томске все-таки будет больше специализирован на полимерной химии, на продуктах полимерной природы. Другие центры малотоннажной химии фокусируются на фармакологии, на соединениях неорганической природы и т.д. И именно правильно выстроенная логистика центров малотоннажной химии по всей России позволит обеспечить нужды нашей страны в подобной продукции.
Марина Евгеньевна Трусова, доктор химических наук, директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета.
Беседовала Анастасия Пензина
Фото: скриншот записи интервью
