© фото из архива А.Иванова
Одно из приоритетных направлений развития науки в нашей стране — малотоннажная химия. Чем она отличается от «обыкновенной», большой химии, мы поговорили с одним из крупнейших специалистов в этой области, директором ФИЦ «Иркутский институт химии им. А. Е. Фаворского», доктором химических наук Андреем Ивановым.
— Сейчас много говорят про малотоннажную химию, микротоннажную химию. Расскажи, зачем она нужна? Что это такое? Чем они отличаются друг от друга и от обыкновенной химии в лаборатории и химии в производстве?
— Во-первых, из названия следует, что это химия, которой производится намного меньше, чем другой какой-то химии, в частности крупнотоннажной. Это такая понятная, интуитивная логика. Вообще, существует классическое разделение на то, что в мире называется commodity — основная химия, — это порядка 50–70 компонентов, которые потребляются миллионами тонн. В основном это полимеры (поливинилхлорид, полиэтилен), этилен, бензол. Эти продукты относятся к основной химии. То есть около 90% любого изделия будет состоять или производиться из этих веществ основной химии, а химия среднетоннажная или малотоннажная в основном будут представлены добавками, определяющими те или иные свойства; катализаторами, которые вызывают полимеризацию, то есть тем, что востребовано в этом изделии в малом объеме. Добавим сюда еще такие специальные сферы применения, как пищевые добавки, фармацевтические субстанции, красители, и вот мы и получаем то, что называется «специальной химией», «химией малых объемов».
На самом деле важно понимать, что такое малые объемы. По формальной сути микротонна — это грамм. Но на практике считают несколько иначе. До 100 тонн в год производства продукта в стране — это микротоннажная химия, до 1000 тонн — это малотоннажная, до 10–20 тысяч тонн — это среднетоннажная, а дальше уже начинается обычная крупнотоннажная химия. В литературе можно встретить 5–6 различных классификаций, которые могут границы между этими зонами менять.
Есть и другой подход к определению — это стоимость за единицу. Он кажется более правильным и, на самом деле, более честным. Понятно, на чем он основывается. Продукты, которые стоят, например, от 30–40 долларов за килограмм (это достаточно весомая цена), в основном относятся к категории мало- и среднетоннажной химии. То есть цена килограмма такого продукта может быть соизмерима со стоимостью тонны продукта крупнотоннажной химии.
Есть еще третья характеристика, которая до событий последних двух лет практически никакими странами не учитывалась, но сейчас у нас в стране обрела совершенно особое значение. Нормальная экономика производства выглядит так: чем крупнее предприятие, тем дешевле выходит себестоимость единицы продукции, поэтому вся малотоннажная химия во всем мире производится по возможности среднетоннажными объемами. То есть как это выглядит: в Германии, например, есть химический завод BASF, который производит полимеры, пластики, синтетический каучук и красители. Страна потребляет, предположим, такой продукции 5–10 тысяч тонн в год, но этот завод настолько рентабелен, что он производит 150 тысяч или 250 тысяч тонн в год и продает в другие страны. И фактически BASF стал монополистом этого рынка, потому что он выбрал продукт, вложился в него, а остальные производители не выдержали конкуренции.
Раньше часто можно было услышать в качестве критики, что «мы все везли из-за рубежа», но сейчас мы оказались совершенно искусственно изолированы от многих зарубежных поставок. То есть BASF, например, сказал, что раньше он в Россию продавал, допустим, 5 тысяч тонн продукции в год, но больше не будет. При этом компания очень легко может отследить наши попытки параллельно ввезти их продукцию через третью страну, потому что, если Турция вдруг решила покупать на эти 5 тысяч тонн больше, то вопросы к Турции возникнут мгновенно. Соответственно, в почти во всех санкционных списках обязательно присутствуют какие-то базовые вещества и реагенты, в отношении которых у нас есть уязвимость. Так вот третий признак малотоннажной химии: это вещества, которых стране нужно немного и которые раньше завозили за небольшие деньги из общего источника. Люди привыкли покупать эти компоненты довольно дешево, а сейчас попросту не могут купить. А они нужны, потому что производственный цикл изменить нельзя.
Как решить эту проблему? Видимо, есть необходимость выйти из привычной экономической парадигмы. То есть если раньше производитель малотоннажной химии мог прийти к потребителю только в том случае, если его предложение было самым дешевым, то сейчас потребитель внутри страны готов будет платить и в пять, и в шесть, и в десять раз больше, просто потому что больше нужный продукт негде взять. Поэтому данную ситуацию было бы неплохо использовать для того, чтобы развить производственную базу, производственные навыки и возможности научных и образовательных организаций.
— А насколько принципиально отличается производство чего-то в масштабах 1 тонны, 100 тонн и 10 тысяч тонн? И в чем разница?
— Принципиальная разница в двух вещах. Во-первых, отличается стартовое сырье. Если мы говорим о крупнотоннажном продукте, это ископаемое, природное сырье. Допустим, если нам нужно производить бензол или толуол — то, что производят в огромных количествах, — мы берем нефть, фракционируем ее. Если же мы говорим о «тонкой» химии, то начинаем уже не с нефти, а, например, с анилина. То есть «тонкая» химия зависит от «крупной» химии, соответственно, от ее ввоза из-за рубежа или от наличия ее внутри страны, от своих перерабатывающих мощностей.
Второе отличие — это сложность процессов. Чаще всего существует несколько показателей, так называемые коэффициенты сложности. Коэффициенты сложности основных («крупных») химических процессов, конечно, ниже, чем коэффициенты сложности «тонкой» химии. Она потому и называется «тонкой», что там выше требования к квалификации персонала, больше стадий переработки и часто требуется дополнительная очистка, чего не бывает в основной химии. Кроме того, можно сказать, что малотоннажная и среднетоннажная химия отличаются широким ассортиментом и гибкостью технологий. Это значит, что, имея лишь один набор оборудования, можно производить не один продукт, а десять.
— Одно «варишь», затем другое, потом третье?
— Именно так. Можно сконструировать реактор непрерывного действия, который будет производить по капле продукта в минуту и собирать 100 литров в месяц или 1000 литров в течение года, а можно сделать реактор крупнее, чтобы производить 1000 литров в течение месяца, а в следующем месяце на этом же реакторе синтезировать что-то еще. Таким образом появляется многоассортиментность.
— Что сейчас в России в этом направлении делается, в том числе у вас, в Иркутске?
— Во-первых, мы исполняем поручения президента, полученные год назад по итогам II Конгресса молодых ученых. Поручения были сформулированы достаточно четко, что позволило достаточно точно их отработать и Минпромторгу, и Минобрнауки России. Были разработаны два принципиально новых подхода. Для Минпромторга был разработан специальный подход 208-го постановления правительства РФ «Об импортозамещающих технологиях», который нацелен специально на производство малотоннажной химии.
Смысл подхода заключается в том, что деньги выдают организациям сразу на разработку и запуск производства. Это специальный конкурс, в котором могут участвовать только научно-образовательные организации или инжиниринговые центры при них. Никакие фирмы-прокладки, которые очень часто мешают торгам, участвуя «на авось». Это очень хорошее финансирование: на разработку одной технологии выделяют до 100 миллионов рублей. И этой суммы вполне хватит для производительности подобного масштаба.
— А кто этот список технологий формирует?
— Существует специальное агентство, созданное Минпромторгом России, оно называется «Агентство по технологическому развитию АТР». У этого агентства на площадке ГИСП существует система подачи заявок. Любой производитель России или российский потребитель химии (косметики, фармацевтики, чего угодно) заполняет простую форму заявки, в которой формулирует потребность в определенном продукте. Ее рассматривает специальная экспертная группа, состоящая из пяти ученых, представителей Российского союза химиков, представителей научной и образовательной общественности. Они принимают решение о том, какая из заявленных потребностей действительно критична, а где нужно просто посмотреть чуть дальше своего города (в этом случае мы просто сводим заинтересованных производителя и потребителя — так часто бывает). Где-то 30–40% заявок — это действительно критические вещи, которые в стране отсутствуют. И вот мы как экспертная группа объединяем эти потребности и формируем запрос. Этот запрос публикуется на специальном портале, на сайте ГИСПа, где проходят торги в открытой форме: каждая научно-образовательная организация может предложить лучшую цену и лучшие условия. И дальше победители получают грант на создание технологии и пилотной партии. В случае малотоннажной химии условия конкурса настроены так, что победитель получает деньги и на технологию, и на то, чтобы создать производственные мощности, которые потом обеспечат потребность в этом продукте всей страны. Мы примерно с лета собираем такого типа заявки и потребности в отдельный список. Это очень хорошее мероприятие, которое должно позволить ежегодно разрабатывать и запускать до сотни веществ, если не изменятся размеры финансирования. Причем они могут измениться и в большую, и в меньшую сторону, но сто веществ в год — это в любом случае очень неплохая история.
Второе мероприятие, которое проходит тоже в рамках реализации указов президента, — это мероприятие, которое проводит Минобрнауки России. Впервые был объявлен конкурс на создание молодежных лабораторий по тематикам малотоннажной химии. Конкурс проработан совместно с Экспертным советом Государственной думы. Там есть Комитет промышленности и торговли, и в нем существует Экспертный совет по химической промышленности. В него входят представители Минобрнауки, Минпромторга, соответствующего департамента, РСХ, всех структур РАН. Это экспертное сообщество разработало тематики, по которым можно было подать заявку на создание молодежной лаборатории по малотоннажной химии. Мы составили список технологических процессов, которые обеспечивают производство около 70% востребованной химической продукции, которой нам не хватает в малых объемах в стране, и именно по этим тематикам объявили конкурс лабораторий. В результате была создана 21 лаборатория, тогда как заявок было подано почти 150.
— Семь заявок на одно место? Очень высокая конкуренция!
— Да, был очень серьезный конкурс. Мы в нашем ИрИХ тоже выиграли одну лабораторию, чем очень гордимся. В Сибири выиграли почти все ведущие центры, которые занимаются малотоннажной химией: теперь в Новосибирске и в Бийске есть такие лаборатории. Среднее число сотрудников в одной лаборатории составляет 10 человек, поэтому всего на страну получается 210 молодых ученых, задачей которых будет в первую очередь создание технологий малотоннажной химии.
Механизм работы лабораторий следующий. Как только появляется заказ на новую технологию, Экспертный совет определяет, к какому пулу технологий он относится, и делает запрос в конкретную лабораторию. Понятно, что эти лаборатории станут первым этапом развития. В моем представлении они должны «вырасти» до соответствующих инжиниринговых центров. Наверное, это смогут не все 21 лаборатория, но, в принципе, я уверен, что как итог появится порядка десятка инжиниринговых центров по всей стране, а если через год конкурс повторят или, допустим, запустят еще одну лабораторию, я думаю, мы принципиально изменим всю эту карту.
Кроме того, сейчас разрабатывается еще механизм разового субсидирования технологий, которые уже близки к запуску и которые можно будет запустить, например, уже на следующий год. В этом году Министерство рассматривает порядка 10 таких технологий, которые в 2025 году начнут поставлять продукцию, и Министерство готово их поддержать.
Думаю, важно сказать, что в развитии всех этих инициатив Государственная дума показала себя очень эффективным координирующим и надзорным органом. Точкой сборки для всего исполнения послужила именно экспертная группа Комитета Государственной думы. Так получилось, потому что ее возглавляет Мария Василькова — депутат с огромным опытом взаимодействия с Минпромторгом, человек, который выступает координатором проекта федерального Центра химии в городе Усолье-Сибирское. Соответственно, она эту тематику и проблематику очень хорошо знает. Государственная дума выступила своего рода локомотивом, драйвером, который «потащил» весь этот проект наверх. Очень важно, что сейчас возникли уже и законодательные инициативы. Я назову одну из них. Мы сейчас пытаемся все-таки сдвинуть совершенно неповоротливую структуру под названием Ростехнадзор, чтобы они смягчили требования к аттестации и аккредитации химических технологий. В случае маленьких производств жесткие требования очень часто тормозят развитие. Сейчас мы начали формировать ряд законодательных инициатив, облегчающих работу в этой сфере.
— Ты упомянул сейчас Усолье-Сибирское. Там была огромная крупнотоннажная советская химия, сейчас вы пытаетесь что-то решить с экологическими последствиями и создать что-то новое? Можешь рассказать про этот проект?
— Вчера, выступая на выставке «Россия», Виктория Абрамченко на вопрос журналиста о том, «какой экологический проект в России и какое экологическое событие в России в 2023 году она бы назвала лучшим», сразу без запинки сказала, что, с ее точки зрения, главным успехом в экологии РФ стало то, что удалось спасти Усолье-Сибирское. Я был очень рад это слышать, как и вся наша команда. На сегодняшний день вопрос о том, как ликвидировать накопленный экологический ущерб, уже решен: приняты меры, они уже понятны и ясны, прошли Главгосэкспертизу. Важно то, что сейчас мы решаем вторую половину поручения президента. Когда президент писал поручение, касающееся Усольской площадки, он дал четкую задачу, что нужно ликвидировать накопленный ущерб и создать новое экономическое ядро города. И вот сейчас мы — большая команда, в которую входит и Минпромторг, и Госдума, и Минобрнауки, и наш институт, и правительство Иркутской области, и мэрия города, и огромное количество бизнес-структур (Росатом, Росхим и другие), — решаем вопрос о создании там нового большого, мощного химического производства, но на принципиально новых экологических условиях. Понятно, что наша главная задача — сделать все, чтобы «Усолье», в смысле та катастрофа, которая там произошла, больше не повторилась. Это значит, что производство должно быть циклическим и безотходным: отходы должны тоже перерабатываться во что-то или утилизироваться, но никак не оставляться на хранение. Отдельно поговорим сейчас о главном вызове для Сибири и в целом для России — человеческом капитале. Важным для Усольского проекта стало то, что мы были готовы к «повороту» нашей страны на Восток. Мы понимали, что этот поворот неизбежен, еще 3–4 года назад. Мы всегда знали, что рынок Европы меньше, чем рынок Азии. Мы прекрасно понимали, что происходит в Китае: слом одной парадигмы и замена ее другой. Китай пытается избавляться от химических производств, потому что их строили, к сожалению, в спешке, и они далеко не так экологичны, как должны бы были быть. Сейчас Китай закрывает многие химические производства, а собственных компетенций для их замены высокотехнологичными и экологичными производствами у них не хватает. И вот на этом, понятно, стоит сыграть. На том, что ресурс у нас, на том, что переработку можно делать у нас. Это все положено в основу проекта, но, безусловно, главная идея проекта — обеспечение технологического суверенитета. То есть понятно, что обеспечить внутреннюю потребность в определенной номенклатуре продукций нам важнее, чем продать ее вовне. Ситуация выглядит так, что внутреннее потребление растет, а внутренних мощностей для обеспечения этого потребления в стране сильно не хватает. Поэтому мы выбрали некоторые отрасли, в которых на сегодняшний день игроков просто нет, и сейчас их развиваем.
— Например?
— Я не буду рассказывать очень подробно, потому что все проекты сейчас находятся в стадии глубокой проработки и защищены, но рынки, на которые уже точно было обращено внимание и которые будут находиться под пристальным надзором, — это рынок фосфора, хлоридов и оксихлоридов фосфора. Вся эта фосфороорганика нужна для флегматизаторов горения, антипиренов, антиоксидантов для моторных масел. Это просто огромный рынок, и у нас все это привозное. А у фосфора есть своя особенность: он требователен к количеству энергии, то есть такие технологии очень энергоемкие. Естественно, регион, который профицитен по электроэнергии и имеет самую дешевую электроэнергию в мире, конечно, здесь выглядит логично.
— Конечно.
— Второе направление — это восстановление производства эпихлогидрина и эпоксидных смол. У нас их нет, и сейчас только появляются зачатки небольших опытных заводов, а до этого мы везли все это из Европы, из Китая. А эпоксидная краска, между прочим, не только в строительстве и в гражданском применении нужна, но и, например, в военном производстве. Поэтому хлоргидрин и соответствующие эпоксидные смолы — это второй большой рынок. В целом, «Усолье-Сибирский химфармзавод» — один из самых «глубоких» в стране по уровню переработки. Он не завозит полусубстанции или субстанции, которые потом фасуют в лекарства, а из базовых химикатов сам варит фармсубстанции. Такого почти нет в стране, поэтому мы будем развивать это и несколько других направлений, например получение вискозной целлюлозы.
— Давай поговорим еще немного о тебе. Для директора ты очень молодой.
— Да, и хочу поделиться радостной для меня новостью. Я недавно получил звание заслуженного деятеля науки Сибирского отделения РАН, «Золотую сигму». Первый в истории Сибирского отделения человек, который получает «Золотую сигму» до значка «Ветерана Сибирского отделения РАН». Такое впервые.
— Ага, и до получения звания члена-корреспондента РАН. Поздравляю! Скажи, пожалуйста, как ты пришел в химию? Чем занимаешься сейчас в науке, успеваешь ли совмещать с руководящей должностью?
— Я стараюсь заниматься наукой, я очень ее люблю. У меня есть научная группа, она очень молодая, не очень большая, но каждый год мы стараемся хотя бы одну статью в журнале Q1 опубликовать, ну или хотя бы пару статей в Q2. То есть у нас все-таки научное направление есть. В начале года нас напечатали в Organic Letters, буквально в первом номере, в январе. Это один из лучших журналов именно по органической химии.
— А тематика какая у тебя?
— Я всю жизнь интересовался ацетиленом, это традиционная тематика для нашего института. Я много занимаюсь синтетическими эквивалентами ацетилена, то есть заменой ацетилена на невзрывоопасные аналоги. И я являюсь специалистом по созданию и дальнейшей функционализации азотных гетероциклов: пиррола, индола. Они используются в фармацевтике в основе огромного количества лекарственных препаратов и средств. Кроме того, органическая электроника очень часто использует именно индольные остовы в своей основе. Создание подходов функционализации структур на основе пиррола и индола, в также подходы на основе ацетиленовой химии — зона моих научных интересов.
В химию я пришел, потому что у меня была совершенно великолепная, талантливая учительница химии в школе. Я всегда любил гуманитарные дисциплины и историю. Я ее до сих пор люблю. По мнению семьи и учителей, я должен был стать либо журналистом, либо кем-то из похожей сферы. Но в химию меня направил талант нашей учительницы химии Ирины Федоровны Ивлевой. Она всех нас так заинтересовала предметом, что половина класса стала химиками, биологами, медиками, фармацевтами. Она действительно великолепный специалист и сейчас продолжает преподавать. Личность педагога — это первый важный момент.
Второй — это, конечно, попадание в прекрасный коллектив. Я стал аспирантом академика Бориса Александровича Трофимова. Причем в тот момент, когда меня прикрепили к Трофимову, я даже не понимал, кто это. Я знал, что он мой коллега, но осознать масштаб личности тогда не мог. Борис Александрович — прекрасный ученый. Он один из тех, кого Даниил Гранин описывал в своем знаменитом романе «Зубр». Вот он фактически «зубр». Сама по себе эта характеристика — не всегда только положительная. То есть «зубр» — это еще и консерватор, который тяжело воспринимает любые изменения, ему сложно мириться с «реформацией». Это все тоже можно сказать про Бориса Александровича. Он в этом смысле очень консервативный человек. Чаще всего это спасение. Здание, стоящее на крутом фундаменте, едва ли сдует ветер. Но есть и противоположный пример — ветряная мельница. Иногда ветер принесет больше пользы, это тоже надо понимать. Сложная дилемма.
— Последний вопрос. Ты уже сказал, что любишь историю, а я активно занимаюсь историей науки. У вас институт с очень интересной историей. Иркутский институт химии носит имя Алексея Евграфовича Фаворского, великого химика, который, однако, вообще никогда не был в Иркутске. Почему так?
— Алексей Евграфович Фаворский мало того, что никогда не был в Иркутске, он еще и умер в 1945 году, а наш Институт создан в 1957 году. Институт создан одним из последних учеников Алексея Евграфовича, Михаилом Федоровичем Шостаковским. Шостаковский — коренной иркутянин, человек, который заканчивал Иркутский университет, потом поступил в аспирантуру уже в Москве и там учился у Алексея Евграфовича. Школа Алексея Евграфовича подарила стране много практикующих химиков, среди которых и Лебедев, и Порай-Кошиц, Назаров. Лебедев — это весь синтетический каучук нашей страны, Порай-Кошиц — все технологии красителей. Осташковский же предложил один из способов винилирования. Он вернулся в Иркутск, когда организовали Сибирское отделение РАН. Проработав около 15 лет в Иркутске, создав Институт, он передал его Михаилу Григорьевичу Воронкову, а сам переехал в Томск и создал еще один сибирский институт — Институт химии нефти, он тоже существует до сих пор.
Таким образом, Шостаковский — отец-основатель двух сибирских институтов. Но имя Алексея Евграфовича Фаворского мы получили намного позже, в 2000 году. На рубеже веков. И получили мы его по совокупности заслуг. Дело в том, что Алексей Евграфович — это фактически «синоним» ацетиленовой химии. Не Фаворский открыл ацетилен, но он впервые стал систематически изучать ацетилен как реагент. Поэтому для всего мира, и здесь никто не оспаривает первенство Фаворского в этом, химия ацетилена и химия Фаворского — это синонимы. Просто так сложилось, что мы стали самой большой ветвью этого направления. Поэтому в тот момент, когда все-таки мы захотели получить какое-то имя, стало понятно, что мы вполне можем претендовать на получение имени Алексея Евграфовича, потому что другого столь крупного наследника славы ацетиленовой химии страны на тот момент не было. Я сразу хочу оговориться, это не значит, что только мы занимаемся ацетиленом. Есть прекрасные специалисты в Санкт-Петербурге — в школе и лаборатории профессора Павлова, — есть еще школы в Москве. Ацетиленом в стране занимаются, просто самыми крупными и титульными были мы. Поэтому Президиум РАН принял такое решение. На тот момент в Иркутске был только Восточно-Сибирский филиал академии наук СССР, в котором был небольшой отдел химии, из него и вырос наш институт.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.