СУДЫ ТАЗАЛАУ ЖӘНЕ ТҰЩЫЛАНДЫРУ БОЙЫНША ЖОБА

Интеллектуалдық-инновациялық кластерді дамытумен қатар «NURIS» алдағы уақытта елімізде технологиялық үдеріске түрткі болатын серпінді және стратегиялық маңызды жобаларды жүзеге асырып жатыр.  «Суды тұщыландыруға арналған заманауи мембраналардың энергия үнемдеу технологиясы» атты ғылыми-техникалық жоба соның жарқын мысалы болып табылады.  Авторы – халықаралық деңгейдегі ғалым, наносинергетика зертханасының  меңгерушісі Зинетула Инсепов.

инсепов

Жобаның мақсаты:

Жоба тұрғындарды ауыз сумен қамтамасыз ету бойынша ТМД елдерінің ішінде соңғы орында тұрған Қазақстан үшін ғана емес, сондай-ақ бүкіл әлем үшін өзекті. БҰҰ деректері бойынша, соңғы 50 жыл ішінде Орталық Азия елдеріндегі ауыз су көлемі 3,5 есеге азайған. Ұйымның болжамы бойынша, 2025 жылға қарай өте қиын жағдайға жетуі, яғни жылына бір адамға 1,7 текше метр судан келуі мүмкін. Ең қиын жағдай Африка құрлығында байқалып отыр. Алайда ауыз су тапшылығын сондай-ақ Солтүстік Америкамен қатар Оңтүстік Американың кейбір аймақтары да көріп отыр. Жоба табысты шығып жатса, бұл мәселе шешімін табады.

Жобаның мәні:

Ғалымдар суды тұщыландырып, яғни судың молекулалары мен тұздардың гидратталған иондарын және басқа да органикалық емес қоспаларға ажыратып қана қоймайтын, сондай-ақ 13 нм және одан да жоғары өлшемді түрлі бактериялар мен вирустардың микробтарын ұстап тұратын графендердің негізінде функционалдық мембраналардың жаңа буынын құру міндетін қойды. Мұндай амалдар кез келген суды адамның тұтынуы үшін жарамды етуге мүмкіндік береді.

Құрылған наномембрана кейін басқа да мақсаттарға пайдаланылуы мүмкін. Атап айтқанда, биосұйықтықты (қан) қоспалардан, вирустар мен бактериялардан қазіргі қолданыстағы әдістерден гөрі, барынша қарапайым әдіспен тазарта алушы еді, сонымен қатар түрлі газдарды тазартып, ажырата алатын еді.

Өнертабыстың қосымша артықшылықтары:

Технология тиімділігімен, энергияның аз жұмсалуымен және қоршаған ортаға әсерімен ерекшеленеді.  Наномембраналар мен нано-сорғы барынша ұзақ қолданылу мерзімді аккумулятор батареясын, сондай-ақ тиімділігі 42 %-дан жоғары қуатты күн қондырғыларын (қазіргі таңда күннің аулағыш энергиясының тек 16 % ғана электрге айналады) құруға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар жаңа әдістің арқасында табиғи газды өңдеу кезінде энергияны үнемдеу және бір уақытта жылу электр станцияларының көмірқышқыл газы мен автомобильдердің газ шығаратын түтігінің қалдықтарын қысқарту мүмкін болады. Графенді пайдалану заманауи құрылғыларға қарағанда 1000 рет ауқымдырақ ақпаратты сақтауды қамтамасыз етуге, өте жылдам компьютерлер, икемді және өте жұқа экрандарды, жылдамырақ ұшақтарды құрастыруға, сондай-ақ қатерлі ісікке қарсы жаңа вакциналарды ойлап табуға мүмкіндік береді.

Осылайша, жоба тек ауыз суды тұщыландыру мәселесіне қатысты ғана емес, сондай-ақ энергияның жаңа көздерін құру саласында, сутектік энергетика мен нанороботтар, өнеркәсіптің көптеген салаларында, сонымен қатар нано және биомедицинада, тіпті ауыл шаруашылығында да практикалық қызығушылыққа ие.

Жобаның ағымдағы жағдайы:

Зәкірлік жоба АҚШ-тың энергетика департаментінің екі патенті мен «Назарбаев Университетінің» төрт патенті негізінде жүзеге асырылып жатыр. Жұмысқа 17 ғалым қатысуда. Бүгінгі таңда жоғарғы акустикалық толқындар қамтамасыз ететін сұйықтықтың жылжуы орын алатын энергия үнемдеуіш графендік наномебраналардың прототиптері дайындалып, көрсетілді.

Наноқұрылымдалған материалдардың өсімі үшін заманауи жабдықтар – Қазақстандағы алғашқы ALD Fiji  атомды-қатпарлы тұндырудың жүйесі және екі суперсервер  сатып алынып, орнатылды. Алғашқы рет Астанада 128 процессордан тұратын НУСК-1 суперкомпьютері құрылып, іске қосылды. Графеннің көмегімен үстіңгі акустикалық толқындарды күшейтудің жаңа принципі жаңалығы ашылды, ол сұйықтықтың жылжуы үшін пайдаланылды.  Қазіргі таңда болашақта зертхананы аспаптық құрылымдарды құру үшін қажетті жабдықпен жабдықтау бойынша жұмыстар жүргізіліп  жатыр.

Insepov_group

Cистема атомно-слоевого осаждения ALD Fiji, установленная в Технопарке Назарбаев Университета

Жобаны жүзеге асыру үдерісі туралы 13 мақала жазылды, оның бесеуі – импакт-факторы бар ғылыми журналдарда және сегізі – халықаралық конференциялардың материалдарында жарияланды. Сонымен қатар жоба жетекшісінің монографиясы жарыққа шықты: Z. Insepov, Cluster ion-solid interactions: Theory, Simulation and experiment, Taylor & Francis, March 2016. Бұл кітап Amazon.com: https://www.crcpress.com/Cluster-Ion-Solid-Interactions-Theory-Simulation-and-Experiment/Insepov/p/book/9781439875421 сайтында қолжетімді.

Cluster ion-solid interactions: Theory, Simulation and experiment

Презентация книги "Cluster ion-solid interactions: Theory, Simulation and experiment" в Назарбаев Университете