Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года»

ромышленность строительных материалов и строительство, несмотря на их определенно консервативный характер, вынуждены все чаще сталкиваться с нанотехнологиями, которые называют «индустриальной революцией XXI века». Новые закономерности, новые методы испытаний и исследований создают значительный потенциал для создания высокотехнологичных продуктов и процессов, отличающихся гарантированными показателями надежности, развивают принципы получения современных «суперматериалов» – наноматериалов [1, 2].

Свидетельством этому являются большие национальные проекты по развитию наноматериалов и нанотехнологий в строительстве, реализуемые в Европейском сообществе, США, Канаде, Австралии, Японии, Китае и ряде других стран. Многие международные профессиональные организации создали рабочие комитеты, комиссии и группы, активно работающие в этой сфере. Один из таких комитетов – TC 197-NCM – был создан, например, Международным союзом экспертов и лабораторий в области строительных материалов, систем и конструкций (РИЛЕМ). Большой объем работ предусмотрен планами Технического комитета «Нанотехнологии в бетоне» ACI 236D Американского института бетона.

Присутствие в строительном сегменте наноматериалов и нанотехнологий становится все более заметным. Сегодня в совокупном мировом рынке нанопродукции, и по объемам, и в денежном выражении, строительство «потребляет» до 3% общего рынка наноматериалов, а в отдельных сегментах, например, нанокомпозитах – до 11%, что, с учетом «добавленной стоимости» в изделиях, конструкциях, зданиях и соору-

Б.В. ГУСЕВ, В.Р. ФАЛИКМАН, Ш. ЛАЙСТНЕР и др. Отраслевое технологическое исследование… жениях, приводит к возможному объему продаж нанотоваров и наноуслуг на уровне примерно в 95–100 млрд долларов. По нашему прогнозу, основанному на данных аналитических агентств [3, 4], к 2015 году объем этого рынка может возрасти до 400 млрд долларов.

Строительная отрасль по своей природе заметно отличается от иных областей человеческой деятельности. Она чаще, чем иные отрасли, пытается в большей степени использовать разработки и изобретения, созданные в других отраслях науки и промышленности, чем создавать их внутри себя. Частично это обусловлено специфическими характеристиками ее «продукта» – зданий и сооружений – поскольку помимо очень высокой комплексности, он, этот продукт, рассчитан на весьма продолжительный жизненный цикл, в отличие, например, от микроэлектроники, информационных технологий или даже автомобильной промышленности, где обновление происходит значительно быстрее. Исторически строительство отличает и очень низкий уровень инвестиций в научно-исследовательские работы (не более 0,2–0,4% объема продаж при среднем уровне 3,5–4,5% для экономики, в целом), что не только затрудняет создание новых технических решений, но и адаптацию уже существующих. И, наконец, очень высокий уровень начальных инвестиций, несомненно, сдерживает развитие наноматериалов и нанотехнологий в строительстве, особенно, если принять во внимание, что в этом секторе представлен, в основном, мелкий и средний бизнес. Так, например, только 4% строительного рынка «интернациональны», и работа большинства его участников носит весьма локальный характер.

Все это предопределяет желание максимально сократить инновационный цикл и немедленно получить конкретный результат – новый материал, новую технологию, новое решение, связанное с обеспечением безопасности и охраной окружающей среды.

Концепция развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий определила нанотехнологии как совокупность методов и приёмов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, которые включают компоненты с размерами менее 100 нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществить их интеграцию в полноценно функционирующие системы большого масштаба. В более широком смысле этот термин – нанотех-

Б.В. ГУСЕВ, В.Р. ФАЛИКМАН, Ш. ЛАЙСТНЕР и др. Отраслевое технологическое исследование… нологии – охватывает также методы диагностики, методологии оценки технических характеристик и исследований таких объектов.

При этом под термином «нанотехнологическая продукция» подразумевают промышленную и потребительскую продукцию, созданную с использованием наноматериалов/нанотехнологий.

Как правило, выделяют три группы нанотехнологической продукции:

• •    первичная нанотехнологическая продукция - продукция (нанообъекты, наносистемы, особо чистые вещества), созданная непосредственно с применением нанотехнологий, включая базовое сырье и полуфабрикаты для наноиндустрии (в частности, нанопорошки и наноматериалы);

• •    наносодержащая продукция - продукция (товары), содержащая нанотехнологические компоненты (нанообъекты, наносистемы и особо чистые вещества), в том числе произведенная с использованием первичной нанотехнологической продукции;

• •    нанотехнологические работы и услуги - работы и услуги, проведение (оказание) которых осуществляется с использованием нанотехнологий или технологий применения первичной нанотехнологической и (или) содержащей нанопродукцию.

Таким образом, первичным нанопродуктом являются собственно наноматериалы, которые составляют ядро нанорынка. Они используются в производстве товаров конечного потребления, которые, в свою очередь, являются вторичными нанопродуктами .

При оценке объемов рынка вторичных нанопродуктов важно располагать данными о количестве и объемах используемых наноматериалов, т.е. первичных нанопродуктов, что позволяет оценить реальные объемы рынка и устранить эффект многократного счета продаж.

В 2011 году Правительство РФ своим Распоряжением от 07.07.2011 № 1192-р «Об утверждении категорий продукции наноиндустрии в части товаров и услуг» определило критерии нанотоваров и наноуслуг [5]. Это сделано для создания системы государственного статистического наблюдения за производством и реализацией продукции наноиндустрии.

Согласно подписанному 7 июля распоряжению, товары и услуги наноиндустрии делятся на четыре категории: «А», «Б», «В» и «Г».

Продукция наноиндустрии категории «А» (первичная нанотехнологическая продукция) – товары, представляющие собой нанокомпо-

Б.В. ГУСЕВ, В.Р. ФАЛИКМАН, Ш. ЛАЙСТНЕР и др. Отраслевое технологическое исследование… ненты (нанообъекты и наносистемы), в том числе используемые как сырье и полуфабрикаты для производства продукции наноиндустрии категорий «Б», «В» и «Г».

Продукция относится к категории «А», если она соответствует одному из следующих критериев:

• •    содержит составляющие компоненты, которые определяют ее функциональные свойства и характеристики и размер которых хотя бы в одном измерении находится в пределах от 1 до 100 нм (для продукции нанобиотехнологий верхний предел определяется размером белков, ДНК, биологических молекул и иных органических соединений);

• •    продукция произведена путем манипулирования отдельными атомами, молекулами.

Продукция категории «Б» – это товары, содержащие нанокомпоненты (продукцию категории «А»). Товары можно считать нанотоварами категории «Б», если нанокомпоненты придают им «новые, принципиально важные функциональные свойства и обеспечивают существенное улучшение характеристик».

Продукция наноиндустрии категории «В» – это товары или услуги, не содержащие нанокомпоненты, но при производстве (оказании) которых используются нанотехнологии или нанокомпоненты (продукция категории «А»). К категории «В» продукция относится только в том случае, если использование нанотехнологий при производстве товаров и оказании таких услуг обеспечивает существенное улучшение характеристик.

К категории «Г» относится оборудование, необходимое для производства и контроля нанопродукции. Такая продукция должна соответствовать одному из двух критериев: обеспечивать качество измерения или контроля характеристик нанокомпонентов, недостижимое иными методами, или «возможность контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами, в том числе при производстве продукции наноиндустрии категорий «А», «Б» и «В».

Распоряжение Правительства определяет общую идеологию отнесения товаров и услуг к нанотехнологической продукции. Критерии определения нанопродукции должны получить дальнейшее развитие в локальных нормативных актах ведомств и заинтересованных участников рынка.

                          к содержанию

Б.В. ГУСЕВ, В.Р. ФАЛИКМАН, Ш. ЛАЙСТНЕР и др. Отраслевое технологическое исследование…

С 2011 года Росстат должен наладить систему учета наноиндустрии. В январе–сентябре 2010 года уже было проведено пилотное исследование по 115 компаниям в этой сфере. Результаты исследования показали, что в общем объеме отгруженной продукции на продукцию, связанную с нанотехнологиями, пришлось лишь 0,3%, а, например, в сфере производства машин и оборудования еще меньше – 0,1%, в сфере производства транспортных средств и оборудования – 0,001%.

В России развитием наноиндустрии занимается ОАО «Роснано», которое инвестирует отобранные проекты с потенциалом коммерциализации, как правило, на правах миноритарного партнера. Целевая задача Роснано – в 2015 году вывести отрасль наноиндустрии в стране на объем продаж не менее 900 млрд рублей, что сопоставимо с общей выручкой крупнейших сырьевых компаний. Такой объем позволит России увеличить свою долю на мировом рынке наноиндустрии с 0,07% до 3%.

В нанотехнологическом кластере «Материалы», к которому относится и сегмент «Строительные материалы», в России сегодня занято 45 производящих компаний, созданных при участии или при патронаже ОАО «РОСНАНО», задействовано 36 научно-исследовательских институтов и центров, образовательные стандарты поддерживают 12 ВУЗов.

Российский рынок наноматериалов и нанотехнологий в строительстве имеет ряд специфических особенностей. Так, например, несмотря на то, что мировой рынок нанотехнологичных строительных материалов оценивается в 12 млрд долл., спрос на них в России практически отсутствует. Основной причиной такого низкого спроса является ряд серьезных экономических и регуляторных барьеров.

В настоящее время ОАО «РОСНАНО» реализует несколько крупных проектов в строительной сфере [6]. На стадии промышленного производства – нетканые материалы из негорючего ПЭТ-волокна, модифицированного по технологии крейзинга; наноструктурированный гидроксид магния (антипирен); наноматериалы на основе крупнотоннажных полимеров и слоистых алюмосиликатных наполнителей; композиционный материал «Унирем» на основе резинового порошка в качестве модификатора асфальтобетонных смесей и битумов для дорожных покрытий; высококачественные препреги из углеродных и минеральных волокон на основе наномодифицированных и нанонаполненных полиамидных и эпоксидных связующих; композитная неметаллическая арматура; на-ноструктурированные мембраны и разделительные модули для очистки

Б.В. ГУСЕВ, В.Р. ФАЛИКМАН, Ш. ЛАЙСТНЕР и др. Отраслевое технологическое исследование… воды в социальной сфере и промышленности;солнечные модули на базе технологии «тонких пленок» Oerlikon. Кроме того, на стадии строительства и подготовки производства находятся проекты по выпуску наномо-дифицированного флоат-стекла и материалов из пеностекла.

В активной проработке на уровне «старт-апов» и трансфера технологий еще несколько интересных проектов: современные технологии обработки поверхностей конструкций методами газотермического напыления и наплавки покрытий из наноструктурированных материалов; высокофункциональные стекла: фотохромные, энергосберегающие, антибактериальные и др.; полимерные композиты с наполнителями из наночастиц и нанотрубок, обладающие повышенной прочностью и низкой воспламеняемостью; фотокаталитические отделочные материалы (цементные краски, штукатурки); изделия из базальта, и, несомненно, широкая гамма модифицированных бетонов с уникальными свойствами [7].

самоочищающиеся покрытия для крыш проти вопожарная теплоизоляция крыш окна и проемы самоочищающиеся поверхности высокоэффекти вн ые утеплители для стен керамические пленки для стеновых покрытий незагрязняющиеся и биоцидные покрытия для стен и мебели

негорючие двери, окна и проводка неотражающее стекло для солнечных батарей

"умные" окна для контроля за освещенностью и температурой дома незагрязняемые напольные покрытия оптимизированные бетонные конструкции домашние топливные элементы батареи для снабжения энергией

Рис. 1. Нанотехнологии в строительстве и архитектуре [8]

^^^^^^^м 12

к содержанию 1

Б.В. ГУСЕВ, В.Р. ФАЛИКМАН, Ш. ЛАЙСТНЕР и др. Отраслевое технологическое исследование…

На форуме RUSNANOTECH был представлен проект «Нанодом», проиллюстрировавший те нанотехнологические решения, которые можно будет использовать в современном строительстве. Среди них – уже упомянутые высокотехнологичные негорючие материалы; низкоэмиссионные стекла, которые обладают способностью удерживать тепло; материалы для солнечных и геотермальных источников энергии; светодиодные системы освещения; фотокаталитические системы очистки воздуха, разлагающие любую органику до воды и углекислого газа; интеллектуальные системы, управляющие энергопотреблением, освещением и другими процессами, происходящими в доме; современные краски и материалы, обладающие бактерицидными свойствами, которые будут незаменимыми при при строительстве детских и медицинских учреждений.

У проекта было несколько ключевых целей :

• •    определить перспективные нанотехнологические строительные материалы в наиболее динамично развивающихся областях производства;

• •    определить первоочередные шаги по формированию в отрасли благоприятной среды для производства и использования нанотехнологической продукции;

• •    создать вспомогательный инструмент для системного поиска перспективных проектов в области производства нанотехнологических строительных материалов и нанотехнологических решений в строительстве;

• •    создать вспомогательный инструмент для государственных регулирующих органов для учета при формировании политики по стимулированию развития строительного сектора и отдельных отраслей производства.

Кроме того, по результатам этого исследования у проектных и строительных компаний должна появиться хорошая основа для обоснованного выбора наиболее эффективной строительной нанопродукции, отвечающей современным требованиям по энергоэффективности, без-

Б.В. ГУСЕВ, В.Р. ФАЛИКМАН, Ш. ЛАЙСТНЕР и др. Отраслевое технологическое исследование… опасности, экологичности, долговечности, экономической эффективности.

Конечными пользователями технологического исследования должны стать ОАО «РОСНАНО», строительные компании, производители строительных материалов, проектные организации, государственные регулирующие органы, инвесторы, исследовательские институты.

В ходе работы, в которой были задействованы ведущие эксперты, специалисты научно-исследовательских, проектно-конструкторских и технологических организаций отрасли, предприятия, выпускающие и поставляющие на рынок нанотехнологическую продукцию, ВУЗы, ведущие подготовку специалистов, профильные общественные союзы и ассоциации, был выполнен обзорный анализ существующих аналогичных аналитических исследований в разных странах, определены общие тенденции строительного рынка в области строительных материалов и их применения, обозначены основные «игроки» на мировом рынке и основные нанотехнологические центры в области строительства, проанализированы важнейшие направления новых разработок.

На основании проведенного анализа исполнителями осуществлен обоснованный выбор 5–7 ключевых сегментов строительных материалов, производимых с использованием нанотехнологий (далее – инновационные материалы), и уточнена текущая ситуация по выбранным сегментам в мировой строительной индустрии с описанием наиболее успешно применяемых технологий.

Особое внимание в отчете уделено оценке основных проблем, возникающих при продвижении нанопродукции от этапа НИОКР до этапа ее использования конечными потребителями, действующей нормативноправовой базе, регулирующей применение инновационных строительных материалов, приведены примеры положительного и отрицательного влияния государственного нормативного регулирования в области производства и внедрения инновационной строительной продукции.

Технологическое исследование определило основных игроков на международном рынке инновационных материалов и технологий, важнейшие направления новых разработок (основные исследовательские группы, производители, инновационные строительные компании).

Основная часть работы – анализ и прогноз возможного развития рынка Российской Федерации для выбранных сегментов в качественных и количественных показателях, новых материалов и технологий,

Б.В. ГУСЕВ, В.Р. ФАЛИКМАН, Ш. ЛАЙСТНЕР и др. Отраслевое технологическое исследование… перспективных для внедрения в РФ, с описанием направлений их применения (временные горизонты прогноза – 2015, 2020 и 2025 год). Одновременно выполнен SWOT-анализ эффективности применения инновационных материалов в выбранных сегментах по техническим и экономическим показателям (в сопоставлении с традиционно используемыми).

Крайне важным, с точки зрения разработчиков, было выявление существующих в России экономических, законодательных и иных барьеров по продвижению инновационных материалов на рынке, а также драйверов и стимулирующих факторов рынка инновационных материалов. Наконец, результатом работы стали «Дорожные карты» применения наноматериалов и нанотехнологий в строительстве по 6 сегментам (цемент и бетон; древесина и деревообработка; композиты; краски и покрытия; стекло; термоизоляция) и строительным материалам, в целом; план действий для усиления «дорожных карт»; рекомендации по 14 перспективным проектам, а также общие подходы к преодолению барьеров и созданию благоприятной среды для развития наноматериалов и нанотехнологий в строительстве.

Все это, как нам представляется, позволит определить краткосрочные, среднесрочные и долгосрочные перспективы, а также наметить конкретные пути широкого использования последних достижений для повышения качества строительства, обеспечения долговечности и надежности зданий и сооружений, охраны окружающей среды и снижения общих издержек.

Развитие наноиндустрии в строительном секторе экономики России должно стать мощным инструментом интеграции ее задержавшегося в развитии технологического комплекса в международный рынок высоких технологий, надежным обеспечением конкурентоспособности отечественной наукоемкой продукции, что позволит России восстановить и поддерживать паритет с ведущими государствами в ряде ключевых областей науки и техники, ресурсо- и энергосбережении, в создании экологически адаптированных производств, в повышении качества и уровня жизни населения, а также обеспечении необходимого уровня безопасности государства.

Б.В. ГУСЕВ, В.Р. ФАЛИКМАН, Ш. ЛАЙСТНЕР и др. Отраслевое технологическое исследование…

Уважаемые коллеги!

При использовании материала данной статьи просим делать библиографическую ссылку на неё:

Гусев Б.В., Фаликман В.Р., Лайстнер Ш. и др. Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года» // Нанотехнологии в строительстве: научный Интернет-журнал. М.: ЦНТ «НаноСтроительство». 2013, Том 5, № 1. C. 6–17. URL: (дата обращения: ______________).

Dear colleagues!

The reference to this paper has the following citation format:

Gusev B.V., Falikman V.R., Leistner S. et al. Industrial technological research «Development of Russian market of nanotechnological products in construction until 2020». Nanotechnologies in Construction: A Scientific Internet-Journal, Moscow, CNT «NanoStroitelstvo». 2013, Vol. 5, no. 1, pp. 6–17. Available at: (Accessed __ ___________). (In Russian).