Химическая технология и промышленная экология. Хроника научно-образовательной концепции

Кафедра «Химическая технология и промышленная экология» (ХТиПЭ) Самарского государственного технического университета (Сам-ГТУ) была создана 8 мая 1968 г. Первоначально до 1990 г. она имела название «Общая химическая технология, процессы и аппараты химических производств». Первым руководителем кафедры являлся профессор Сергей Александрович Сигов, ранее работавший заведующим кафедрой технологии неорганических веществ, проректором Ташкентского политехнического института, а также заместителем министра высшего и среднего образования Узбекистана. Кафедра отвечала за базовую инженерную подготовку инженеров-технологов четырех факультетов и до 1978 г. вела основные общепрофессиональные дисциплины: «Процессы и аппараты химической технологии», «Общая химическая технология», «Моделирование химико-технологических процессов».

В 1974 г. заведующим кафедрой становится к.х.н. Валентин Семенович Сафронов. Окончив с отличием в 1961 г. Куйбышевский политехнический институт, он получил предложение по продолжению учёбы в аспирантуре, но выбрал работу на инженерной должности на Куйбышевском заводе синтетического спирта. Будучи инициативным и высококвалифицированным специалистом он за короткое время вырос до заместителя главного инженера завода, где подготовил кандидатскую диссертацию и стал кандидатом наук. В последующем, уже возглавляя кафедру, он защитил докторскую диссертацию, получил

Измайлов Валентин Дмитриевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Химическая технология и промышленная экология»

Быков Дмитрий Евгеньевич, доктор технических наук, ректор

ученое звание профессора, долгое время работал проректором Куйбышевского (Самарского) ГТУ. Отвечая на настоятельную потребность подготовки специалистов по ресурсо- и энергосбережению, а также снижению воздействия на окружающую среду, В.С. Сафроновым впервые в СССР в 1978 г. на базе специальности 0516 «Машины и аппараты химических производств» (совместно с кафедрой «Машины и аппараты химических производств») открыта подготовка по новой специализации «Разработка и эксплуатация химикоэнергетических систем». Для обеспечения учебного процесса В.С. Сафроновым были подготовлены учебные пособия по принципам построения и анализа эффективности химикоэнергетических систем, технологическим проблемам охраны окружающей среды в химической промышленности, эксергетическому анализу в химических реакторах. Плодотворным оказалось сотрудничество с родственной кафедрой Московского химико-технологического института им. Д.И.Менделеева (ныне Российского химикотехнологического университета), которое завершилось изданием учебника для ВУЗов по общей химической технологии [1].

Профессор В.С. Сафронов принимал активное участие в совещаниях заведующих кафедрами ОХТ в стране, был организатором студенческих научных конференций Всесоюзного уровня на базе кафедры и института. Он внёс большой вклад в организацию учебного процесса, формирование научных школ, укрепление связи с производством, его очень уважали сотрудники и любили студенты. За успехи в трудовой деятельности он награждён двумя орденами Трудового Красного Знамени.

В 1989 г. кафедра перешла на подготовку инженеров по специальности 170509 «Машины и оборудование промышленной экологии».

Накопленный опыт преподавания экологических дисциплин оказался весьма полезным при организации подготовки с 1990 г. инженеров-экологов по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». С 1992 по 2000 гг. кафедру возглавлял доцент, член-корреспондент МАНЭБ В.Д. Измайлов. С 1995 г. кафедра стала ответственной за экологическую подготовку всех студентов университета, а также консультирует выполнение раздела «Охрана окружающей среды» в выпускных квалификационных работах на всех факультетах университета. В связи с потребностью региона с 1997 г. начата подготовка инженеров-экологов по системе заочного обучения.

Мы согласны со сложившимся мнением о том, что система экологического образования в целом должна быть направлена, во-первых, на подготовку профессиональных экологов, во-вторых, на овладение специалистами самых различных областей общей экологической культурой. При этом следует различать экологическое образование и экологизацию системы образования. Под последней обычно понимают характеристику тенденции проникновения идей, понятий, принципов и подходов экологии в другие дисциплины, а также подготовку экологически грамотных специалистов самого различного профиля, в частности на базе технических университетов. Совместно с Самарским педагогическим университетом осуществлен выпуск инженеров с получением второго специального образования с присвоением квалификации «Преподаватель химии и экологии». Специальная подготовка базировалась на интеграции цикла дисциплин химического, биологического профиля и дисциплин педагогического образования. В учебный план включено изучение психологии, педагогического мастерства, методики преподавания химии и экологии, большие объёмы педагогической практики. Кафедрой предложена концептуальная программа педагогической практики по химии и экологии для студентов, получающих двойное профессиональное образование. Преимущество учителя химии и экологи на фундаменте инженерного образования заключается в многообразии предметного поля изучаемых дисциплин, что способствует профессиональной ориентации выпускников средних учебных заведений. Одновременно, в рамках факультета повышения квалификации проводилось обучение преподавателей химии и экологии колледжей и профессиональных училищ Поволжского региона: из Самары, Балаково, Оренбургской области, которые получили методические материалы по преподаванию экологии и организации занятий с использованием современных компьютерных технологий.

С 2001 г. кафедру возглавил профессор Дмитрий Евгеньевич Быков, в настоящее время -ректор университета. С его приходом окончательно сформировался кадровый состав, укрепились и расширились новые научные направления, такие как: комплексная многоуровневая система исследования и переработки гетерофазных промышленных отходов; обработка и утилизация осадков сточных вод на очистных сооружениях и объектах размещения отходов Самарской области [2, 3]. Открыт научно-аналитический центр «Промышленная экология» и независимый аттестационно-методический центр «Экотехбезопасность», где осуществляется подготовка специалистов предприятий в области обеспечения экологической безопасности, значительно возросла численность аспирантуры и увеличились эффективность и ежегодный объём научных исследований . В рамках научного направления «Промышленная экология и техногенная безопасность» выполняется разработка научных основ обращения с коммунальными и промышленными отходами.

С 2011 г. на кафедре начата подготовка бакалавров по направлению 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» по профилю «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», первый выпуск которых состоялся в этом году. Осуществляется подготовка магистров по направлению 18.04.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» по программе «Промышленная экология и рациональное использование природных ресурсов» (руководитель – профессор Д.Е. Быков), получившей государственную аккредитацию.

С 2014 г. кафедру возглавил профессор А.В. Васильев, имеющий большой опыт подготовки экологов в Тольяттинском государственном университете. Он является известным специалистом по экологическому мониторингу физического загрязнения. На протяжении более 10 лет осуществляет научное руководство Международными научными конгрессами «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленнотранспортных средств», последний из которых ELPIT-2015 был проведен на базе Самарского государственного технического университета. С приходом А.В. Васильева начата подготовка магистров по направлению 20.04.01 «Техносферная безопасность» по магистерской программе «Мониторинг территорий с высокой антропогенной нагрузкой». Открыта базовая кафедра в группе компаний «ЭкоВоз», Тольятти.

СамГТУ является крупнейшим высшим учебным заведением Поволжья, образовательная и научная сферы деятельности которого охватывают практически все отрасли хозяйства. В последние годы в силу объективно сложившейся ситуации во всём мире особое значение приобретает работа в области природоохранных технологий и инженерной защиты окружающей среды. Ведущим в развитии этого направления в нашем университете, ставшим одним из приоритетов его развития, является коллектив кафедры «Химическая технология и промышленная экология». Всего же в области промышленной экологии в СамГТУ сегодня плодотворно работают более 15 профессоров и докторов наук, 45 доцентов и кандидатов наук.

С 1990 г., когда в университете была начата подготовка инженеров-экологов по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», существенно расширена экологическая составляющая образовательного процесса в СамГТУ, и в настоящее время представлена следующими программами:

• •    подготовка инженеров-экологов по специальности 280201 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» (до 2016 г.);

• •    подготовка бакалавров по направлению 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии»;

• •    подготовка магистров по направлению 18.04.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии»;

• •    подготовка магистров по направлению 20.04.01 «Техносферная безопасность»;

• •    программа дополнительного профессионального образования «Обеспечение экологической безопасности руководителями (специалистами) общехозяйственных систем управления»;

• •    программа дополнительного профессионального образования «Обеспечение экологической безопасности руководителями (специалистами) экологических служб и систем экологического контроля»;

• •    программа дополнительного профессионального образования «Обеспечение экологической безопасности при работах в области обращения с опасными отходами»;

• •    программа экологического образования по всем направлениям подготовки, реализуемым в СамГТУ;

• •    программа послевузовского образования в аспирантуре и докторантуре по специальностям 03.00.08 «Экология» и 25.00.16 «Геоэкология».

С 2010 г. преподаватели кафедры ХТиПЭ участвуют в разработке международной образовательной программы «Advanced M.Sc. Program in Ecology for Volga-Caspian Basin».

Успешная подготовка высококвалифицированных кадров на основе разработанных учебно-научных концепций возможна сегодня только на основе тесной и взаимонаправленной интеграции образования и науки. Основными научными направления до 1973 г. были технология минеральных удобрений, очистка сточных вод промышленных предприятий, ионообменные процессы. Будучи членом-корреспондентом Инженерной академии РФ Валентин Семёнович Сафронов основал научное направление по разработке ресурсосберегающей техники и технологии в нефтехимической промышленности и утилизации нефтешламов в производстве стройматериалов. В продолжение своих диссертационных исследований на кафедре проводились работы по мономеризации кубовых остатков ректификации стирола и энерготехнологическому варианту получения арилолефинов. Под его руководством была разработана целевая комплексная областная программа «Использование вторичных материальных ресурсов на предприятиях и в организациях Куйбышевской области на 1986-1990 годы».

В последующие годы продолжилась разработка научных направлений, заложенных В.С. Сафроновым: разработка научных основ ресурсосберегающей техники и технологии в нефтехимической промышленности (виниловых мономеров); разработка научных основ замкнутых циклов с очисткой от тяжелых металлов и нефтепродуктов; переработка и утилизация отходов нефтепереработки и нефтехимии (кубовые остатки ректификации стирола, нефтешламы, отработанные катализаторы, избыточный активный ил); разработка научных основ замкнутых циклов газов, адсорбционная и каталитическая очистка [4-6].

В научно-аналитическом центре «Промышленная экология» действует аккредитованная аналитическая лаборатория, выполняющая анализы промышленных отходов, почв, поверхностных и сточных вод. Сотрудниками центра и преподавателями университета разрабатываются проекты нормативов образования отходов и лимиты на их размещения, экологические обоснования деятельности предприятий по обращению с опасными отходами, методики определения загрязнений окружающей среды и т.п. Центр является также учебной базой для выполнения студентами курсовых проектов, выпускных квалификационных работ на реальных объектах.

За период функционирования кафедры, как научно-методического подразделения опубликовано более 400 научных работ в центральных журналах «Нефтехимия», «Кинетика и катализ»,

«Прикладная химия», «Экология и промышленность России» и др. На базе кафедры были организованы всероссийские и международные конференции по химическим реакторам, хемометрике, экологическому образованию. Преподаватели кафедры участвовали в работе Менделеевских съездов, различных международных и российских конференций. По результатам научных исследований получено более 50 авторских свидетельств, 10 патентов РФ, издан ряд учебных пособий [7-11].

Университет является источником научных разработок не только в Самарской области, которые активно внедряются на практике. Специалисты кафедры разрабатывают технологии восстановления земель, нарушенных хозяйственной деятельностью, в том числе деятельностью нефтяного комплекса в условиях вечной мерзлоты [12]. Разработана научно-обоснованная проектная документация для организации комплексов по переработке отходов, полигонов размещения твердых бытовых и промышленных отходов. Подготовлены предпроектные материалы с использованием новейших технологий рекультивации территории для ликвидации источников эмиссии токсичных веществ в окружающую среду. Ученые кафедры являются генераторами основных положений внедрения кластерной политики в систему обращения с отходами [13]. Исследования преподавателей и сотрудников нашего университета положены в основу разработки «Программы совершенствования системы обращения с отходами производства и потребления и формирование кластера использования вторичных ресурсов на территории Самарской области на 2010-2012 годы и на период до 2020 года».

Специалистами кафедры разрабатываются, патентуются и внедряются инновационные технологии обращения с отходами, основанные на принципах генной инженерии, микробиологического скрининга, совмещения инженерных и биотехнических методов. Предложен ряд решений в области энергетики. В 2005 г. ученые кафедры представили в ЮНЕСКО программу «Вол-га-Антитокс», направленную на сокращение эмиссии токсикантов и супертоксикантов в Волгу и, соответственно, в Каспий. В 2006 г. в СамГТУ на международную конференцию и для проведения совещания по проекту «Волга-Антитокс» приезжали ученые проекта из России, Испании, Финляндии и представители Бюро ЮНЕСКО в России.

С 2006 г. специалисты и ученые кафедры вошли в число экспертов международного проекта Европейской комиссии КАБРИ-Волга. Этот проект направлен на развитие сотрудничества и координацию исследовательской деятельности в области управления экологическими рисками в бассейнах больших рек России, СНГ и Европейского союза. Основное внимание уделяется волжскому бассейну, где управление экологическими рисками составляет основу охраны окружающей среды. Участие СамГТУ в проекте КАБРИ-Волга способствует развитию научного потенциала, укреплению взаимодействия между учеными-экологами, содействует социально-экономическому развитию региона.

Специалистами Самарского государственного технического университета в рамках реализации мероприятий по совершенствованию системы обращения с отходами производства и потребления на территории Самарской области разработаны и частично внедрены элементы научно-обоснованной концепции проектирования единых полигонов размещения твердых бытовых, промышленных и коммунальных отходов [14]. На основании отдельных положений концепции были запроектированы и построены единые полигоны размещения бытовых и промышленных отходов в г.г. Самара, Тольятти, Новокуйбышевск, Сызрань, Кинель, Отрадный а также сельские полигоны в муниципальных образованиях Самарской области: «Волжский район», «Красноярский район», «Кинель-Черкасский район», «Кинельский район», «Пестравский район», «Клявлинский район». Экономический эффект от реализации положений концепции в практику проектирования и строительства вышеназванных природоохранных объектов составил около 500 млн.р. за счет сокращения платежей за размещение отходов, минимизации земельных территорий. Строительство объектов позволило создать в границах природоохранного комплекса Самарской области около 200 дополнительных рабочих мест.

По заданию Росприроднадзора по Самарской области преподавателями и сотрудниками кафедры была разработана комплексная система рекультивации отработанных карьеров Самарской области с использованием малотоксичных органо-минеральных отходов. Концепция, в основу которой были положены научные принципы взаимной химической индифферентности отходов и сродства с природными грунтами вскрыш, позволила осуществить горнотехническую рекультивации 20 отработанных карьеров Самарской области по общей площади более 150 га [15]. В период с 2003 по 2010 гг. на землях сельскохозяйственного назначения Самарской области с использованием запатентованных авторских технологий СамГТУ (ремедиация деградированных сельскохозяйственных земель, основанная на новом биохимическом принципе адаптации аборигенных поликультур к несвойственному для их экосистем почвенному субстрату) было рекультивировано более 1000 га участков нарушенных аварийными розливами нефтепродуктов [16, 17].

Кафедра ХТиПЭ является единственным в регионе Поволжья разработчиком геоэкологических основ ликвидации опасных объектов оборонно-промышленного комплекса, потерявших свое функциональное назначение. Положения разработанной учеными университета комплексной геоэкологической системы ликвидации бездействующих объектов промышленного строительства и, в частности, авторские технологии блочно-модульной разборки, были реализованы в объектных проектах демонтажа бездействующих предприятий нефтехимического комплекса. Внедрение авторской технологии блочномодульной разборки позволило технически и экологически безопасно произвести демонтаж вышеназванных бездействующих производств в условиях сжатой коммуникациями заводской территории. В частности, в 2009 г. преподавателями и сотрудниками кафедры были подготовлены материалы и выполнен предварительный технико-экономический расчет стоимости рекультивации территории с ликвидацией источников эмиссии токсичных веществ в окружающую среду на территории бывшего ОАО «СВЗХ» на территории г. Чапаевска. При производстве проектных работ были использованы инновационные технологии детоксикации грунтов и строительных конструкций, загрязненных продуктами производства боевых отравляющих веществ. Реализация научно обоснованных мероприятий, разработанных в нашем университете, позволит значительно оздоровить экологическую обстановку в регионе.

В 2007 г. в г. Тольятти был введен в эксплуатацию уникальный комплекс совместного размещения и частичной переработки бытовых отходов. В проекте комплекса были использованы разработанные сотрудниками кафедры ХТи-ПЭ технологии:

• •    технология геомембранного экранирования объектов размещения опасных отходов;

• •    технология интенсивного уплотнения техногенных массивов с использованием в качестве биодобавок осадков сточных вод [18, 19].

• •    технология биорекультивации нефтесодержащих материалов [16].

Использование технологий на начальном и эксплуатационном этапах жизненного цикла комплекса позволила разместить и переработать более 5 млн. м3 отходов г. Тольятти. Экономический эффект от внедрения технологий (предотвращенный ущерб, экономия полезных площадей) составил 30,6 млн. р. В середине 90-х гг. в градопромышленной агломерации г. Тольятти остро стояла проблема размещения промышленных отходов 2-5 классов опасности АО

«АвтоВАЗ». Помощь в решении проблемы утилизации этих отходов в качестве карьерных рекультивационных материалов была оказана сотрудниками кафедры. Ими был предложен набор авторских технологий безопасного размещения гетерофазных отходов с одновременной геоэкологической рекультивацией земель, нарушенных деятельностью горнопромышленного комплекса. В период с 1998 по 2009 гг. около 300 тыс. т опасных отходов было переработано и утилизировано в качестве карьерных рекультивационных материалов [20].

Кафедра ХТиПЭ на протяжении всей своей истории тесно сотрудничала с академическими институтами (Институт органической химии РАН, Институт катализа Сибирского отделения РАН и др.), МХТИ (РХТУ) им. Д.И. Менделеева, Казанский национальный исследовательский технологический университет и др). Кафедра поддерживает связи по линии зарубежных стажировок и тематике научных работ: с международной программой Европейской комиссии «TEMPUS» по организации магистерской подготовки экологов; с кафедрой «Утилизация отходов и биологическая очистка сточных вод» Штутгард-ского университета (ФРГ); с кафедрой «Охрана природы» университета г. Абердин (Великобритания); с фирмами «Chemonics» (США) и «Эколайн» (Россия) по внедрению на предприятиях региона малозатратных природоохранных технологий.

Приведенный здесь краткий обзор свидетельствует о том, что в нашем университете сложилась крупная научно-образовательная школа по разработке научных основ технологий обращения с отходами и ресурсосбережения. Сегодня кафедра «Химическая технология и промышленная экология» СамГТУ – это сложившийся динамично развивающийся коллектив, эффективно работающий в образовательной, научной и организационно-методической сферах.