Углеродная нейтральность

Сегодня активно набирает обороты инновационный подход в сфере аграрного производства – это карбоновое земледелие и цифровизация отрасли. 

Требуются эффективные разработки и отработка технологий декарбонизации интенсивного растениеводства для соответствия критериям «пограничного корректирующего углеродного механизма» и цифровые технологии, позволяющие контролировать полный цикл растениеводства. «Умные» устройства, измеряющие параметры почвы, растений, микроклимата и мобильные приложения приходят на помощь фермерам и агрономам, чтобы определить благоприятное время для посадки или сбора урожая, рассчитать схему удобрений, спрогнозировать урожай и многое другое.

Разрабатываемые АО «НПП «Радий» технологии позволят осуществить переход интенсивного сельского хозяйства на траекторию устойчивого развития с цифровизацией отрасли, достижением ее углеродной нейтральности и с постепенным уменьшением использования химических удобрений и пестицидов.  

• Экологически чистые технологии производства «зеленого» водорода

АО «НПП «Радий» совместно с ГЕОХИ РАН продемонстрировали новый подход к реализации паровой конверсии метана, переводящей технологию в разряд экологически чистых с получением «зеленого» водорода и секвестрованием образующегося углекислого газа. Продуктами нашей технологии являются «зеленый» водород с низким содержанием диоксида углерода и модифицированные природные материалы, которые можно использовать в качестве доступных удобрений и агро-мелиорантов более ценных, чем исходный минерал, а именно: смесь серпентинита, оливинового песка и магнезита – карбоната магния.

• Конструкционные материалы для водородной энергетики

Разработан способ получения термостойких нанокомпозитов, содержащих платиновые металлы (Патент РФ №2550472). Известно, что платиновые металлы, в особенности, платина и палладий, широко используются в водородной энергетике, например, в водородных и метанольных топливных элементах, где присутствие платины ускоряет как анодный (производство протонов), так и катодный процесс (восстановление протонов и регулируемый синтез воды). 

Новый материал способен аккумулировать в своей кристаллической решетке до 500 объемов водорода.

• Технологии безопасного хранения и транспортировки водорода

Водородная энергетика – это масштабное экологически чистое производство водорода и его широкое использование как энергоносителя, накопителя энергии и компонента многих промышленных продуктов. Производство и безопасное хранение водорода являются ключевыми стадиями технологии. 

Принципиальной проблемой водородной энергетики является масштабное экологически чистое производство водорода. В настоящее время около 80% водорода получают из природного газа и нефтепродуктов путем паровой конверсии. В эндотермическом процессе паровой конверсии сжигается около половины природного газа с выбросом продуктов сгорания в атмосферу. 

Существуют следующие технологии хранения водорода: хранение сжатого газообразного водорода в резервуарах высокого давления; хранение газообразного водорода при обычном и повышенном давлении в подземных хранилищах; хранение жидкого водорода; хранение водорода в виде гидридов; хранение водорода в носителях; хранение водорода в микросферах; хранение водорода в капиллярных структурах.

Созданный на предприятии аэрогель на основе композита из графена и углеродных нанотрубок (Патент РФ №2662484 Способ получения электропроводящего гидрофильного аэрогеля на основе композита из графена и углеродных нанотрубок) может рассматриваться как матрица для хранения водорода.

Способ получения аэрогеля на основе композита из графена и углеродных нанотрубок относится к химической, электротехнической промышленности, охране окружающей среды и нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении упругих и гибких проводников, электропроводящих полимерных композиционных материалов, сорбентов, вибродемпфирующих материалов, аккумуляторов и сверхъемких конденсаторов. 

На первой стадии получают коллоидный оксид графена, для чего сначала получают порошок промежуточного продукта 1 путем кислотной обработки графитовых хлопьев, фильтрации, промывки, сушки и высокотемпературной обработки осадка в течение не более 10 минут СВЧ-излучением в микроволновой печи с объемной плотностью излучения не более 0,1 Вт/см3. Затем получают порошок промежуточного продукта 2 обработкой промежуточного продукта 1 серной кислотой, персульфатом калия и фосфорным ангидридом, охлаждением, фильтрацией, промывкой и сушкой осадка. Полученный промежуточный продукт 2 обрабатывают концентрированной серной кислотой при пониженной температуре. В полученную суспензию добавляют перманганат калия, повышают температуру до комнатной, вводят перекись водорода. Полученный коллоидный раствор промывают, фильтруют или центрифугируют. На второй стадии получают гибридный гидрогель на основе композита из графена и углеродных нанотрубок смешиванием коллоидных растворов оксида графена и углеродных нанотрубок в объемной пропорции не менее чем 12:1, добавлением органического восстановителя — D-глюкозы и термической обработки полученной финальной смеси. На третьей стадии осуществляют лиофильную сушку гибридного гидрогеля с получением аэрогеля на основе композита из графена и углеродных нанотрубок. Полученный аэрогель дополнительно обрабатывают СВЧ-излучением в микроволновой печи. После третьей стадии дополнительно проводят стадию гидрофилизации полученного аэрогеля, обрабатывая его кипящим смешанным разбавленным раствором, содержащим 3-9 % азотной кислоты и 0,5-1,5 % перекиси водорода, при соотношении Т:Ж от 1: 70 до 1:50 в течение 10-20 мин. Полученный аэрогель наряду с электропроводностью обладает гидрофильностью, имеет узкое распределение размеров пор и получен безопасным способом.