Ученые из Тулы провели исследование, которое уже называют мировым открытием: в его основе — обычная глина

Биогеохимики ТГПУ имени Л. Н. Толстого создали уникальный сорбент

Высшая школа неизбежно меняется, следуя запросам рынка труда. Ему нужны не просто теоретически подкованные молодые люди, а те, кто к получению диплома хорошо представляют тренды сферы, в которой планируют строить карьеру. А еще располагают практическим багажом, который раскрывает их потенциал работодателю. В Тульском педагогическом университете имени Льва Толстого придумали, как замотивировать студентов на первые шаги в науку. А в результате совершили открытия мирового уровня.

От виртуальных игр до новых лекарств

В ТГПУ имени Л.Н. Толстого молодых специалистов готовят на 14 факультетах. И вне зависимости от выбранного направления — будь то естественные науки или лингвистика — теорию сопровождает мощный практический блок. Так у каждого студента появляется возможность заниматься собственными исследованиями и разработками.

— И это не привычные всем нам семинары и лабораторные работы: наши студенты разрабатывают VR-игры по орфографии для школьников, системы мониторинга и методики внедрения цифровой реальности в школьные уроки, участвуют в процессе создания импортозамещающих лекарств. Мы сознательно укрепляем образовательный процесс научно-исследовательской деятельностью, — пояснил ректор вуза Константин Подрезов.

На этом практический подход вуза себя не исчерпывает. Разработки студентов и молодых ученых идут не «в стол», а получают реальное применение. Некоторые — прямо в стенах университета.

— В этом плане очень показательна работа Центра передовых технологий. Здесь работают лаборатории, связанные с исследованиями в таких перспективных направлениях как фармакология, кремний-органическая химия, биогеохимия. Студенты могут выбрать то, что им ближе, и выступить в качестве полноправных соавторов интересных разработок или даже научных открытий, — прокомментировал ректор университета.

Минус один пробел в мировой науке

Глава тульского вуза неслучайно упомянул Центр передовых технологий. Именно здесь, в Студенческом конструкторском бюро, недавно вывели данные, которые прежде не могли зафиксировать и описать в других научных работах. Они позволят создать новый сорбент, способный очищать воду и почву от тяжелых металлов.

Как о создании сорбента будущего задумались именно в Туле? В чем польза этого исследования и почему работа ученых вуза имеет мировое значение? Об этом рассказала научный сотрудник лаборатории, руководитель студенческого конструкторского бюро Мария Герцен.

— Исследование мировой значимости сделали в Туле: почему именно местный вуз занимался изучением этой темы?

— Тульская область — крупнейший промышленный регион. На производствах частично используют тяжелые металлы, также образуются содержащие их отходы. Приоритетными загрязнителями в нашем регионе являются свинец, цинк, медь и железо. Это сказывается на экологии, может влиять на здоровье жителей. Чтобы этого избежать, необходимо оздоравливать почву, которая является основным аккумулятором металлов.

— Что предложила ваша команда?

—Фактически, мы подсмотрели как матушка природа лечит свои «раны» и повторили эти процессы на новом уровне.

Дело в том, что в почве содержится большое количество разнообразных компонентов. В их числе глинистые минералы и органическое вещество почвы — гумус. Они могут связывать тяжелые металлы. Мы решили объединить свойства этих компонентов и получили органоглину — новый сорбент на основе процессов, которые реально происходят в природе. При этом он поглощает не только тяжелые металлы, но и опасные органические загрязнители.

— Почему к этому решению удалось прийти только сейчас?

— Это естественный процесс развития науки. Мы постоянно познаем новые законы природы и используем их для ее сохранения. Подобная научная работа находится на стыке многих наук — органической и неорганической химии, физической химии, минералогии, почвоведения, микробиологии. Это непростой синтез, очень трудоемкий и тонкий анализ.

— Но глину и раньше применяли как сорбент. В чем уникальность вашей работы?

— Модификация глины органическими веществами существует давно. Но в основном, органоглины как сорбент использовали для очистки почв и грунтов от органических загрязнителей. Мы впервые подобрали такие модификаторы, которые позволяют органоглинам поглощать тяжелые металлы.

В будущем мы хотим использовать в качестве модификаторов, например, экстракты растений, при этом усилить глину бактериями. Это значительно снизит стоимость и повысит эффективность сорбентов. И одна из главных задач — внедрить разработки в реальный сектор экономики, чтобы на практике сделать нашу окружающую среду более здоровой.

— На каком этапе проект находится сейчас?

— Еще несколько лет назад наш университет проигрывал в плане оборудования ведущим российским и зарубежным вузам. Но при поддержке экс-губернатора области Алексея Геннадьевича Дюмина и его команды, сейчас мы имеем все для проведения самых современных исследований. Мы осваиваем новое оборудование, сотрудничаем с коллегами из Пущино, Москвы, Ростова-на-Дону, с исследователями из Индии и Китая.

Выделить цитату: «Мы первопроходцы в своем исследовании, поэтому можно сказать, что занимаемся новым направлением в науке».

Мы провели масштабные экспериментальные работы и регистрируем три продукта интеллектуальной собственности, чтобы официально закрепить наш приоритет. Мы также хотели бы привлечь к обработке результатов и расчетным операциям нейросети, чтобы оптимизировать и ускорить наши исследования.

— Как нейросети могут помочь в таком вопросе?

— Например, мы получаем изображение на сканирующем электронном микроскопе. Благодаря этим снимкам можно понять, где находятся скопления тяжелых металлов. Но эти химические процессы сложно увидеть в объемной плоскости. Обученные нейросети могут достроить изображение на основании законов химии и термодинамики. Это бы значительно упростило и автоматизировало весь процесс анализа.

— Что в ближайшей перспективе ожидаете от своего открытия?

— Будем продолжать эксперименты. Хотим проанализировать, как будут сорбироваться одновременно несколько тяжелых металлов, тяжелые металлы и органические загрязнители, чтобы создать универсальный сорбент.