ҚазҰУ ғалымдары күкірті көп көмірді микроорганизмдер арқылы тазартуды ұсынды

   Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің ғалымдары Қазақстандық көмірдің құрамындағы күкіртті жергілікті микроорганизмдердің көмегімен жою тәсілін ұсынды. Бұл тәсіл микробтық консорциумды құруға және оның жұмысын оңтайландыруға арналған қолданбалы ғылыми жоба өтінімінде сипатталған. Зерттеудің мақсаты — күкірт мөлшері азайтылған отын алу мүмкіндігін қарастырып, көмірді жағу кезінде түзілетін күкіртті шығарындыларды төмендету жолдарын бағалау.

   Жоба Қазақстандық күкірті көп көмірлерді тиімді биодесульфуризациялау үшін микробтық консорциумды жобалау мен оңтайландыруға бағытталған. Өтінімде оны іске асыру мерзімі 2024 жылғы қаңтардан 2026 жылғы желтоқсанға дейінгі 36 ай деп белгіленген. Зерттеу қоршаған ортаны қорғауға және табиғи ресурстарды тиімді пайдалануға бағытталған. Ғалымдар микроорганизмдердің қасиеттерін зерттеп, оларды көмір өңдеуге қолданудың жолдарын қарастырады.

    Жұмыстың өзектілігі күкірті көп отынды пайдаланудың қоршаған ортаға әсерімен байланысты. Көмір жанғанда оның құрамындағы күкіртті қосылыстар күкірт оксидтеріне, соның ішінде күкірт диоксидіне айналады. Мұндай шығарындылар ауаны ластап, қышқылды жаңбырдың түзілуіне ықпал етеді. Жоба авторлары күкіртті көмір жағылғанға дейін азайтуды осы экологиялық жүктемені төмендетудің бір жолы ретінде қарастырады. Күкірттің мөлшері мен кездесетін түрлері көмірдің шығу тегі мен қасиеттеріне қарай өзгереді.

  Зерттеу бағдарламасына Қарағанды, Қияқты, Егінсай, Құсмұрын, Приозернов және Шөптікөл көмірлерінің үлгілері енгізілген. Олар Қарағанды, Ұлытау, Қостанай және Павлодар облыстарындағы кен орындарын қамтиды. Әртүрлі үлгілерді салыстыру шикізаттың құрамы мен құрылымы биологиялық тазарту тиімділігіне қалай әсер ететінін анықтауға мүмкіндік беруі тиіс. Әр үлгі бойынша күкірттің жалпы мөлшерін және оның жекелеген түрлерінің арақатынасын бағалау жоспарланған.

   Көмірде күкірт органикалық қосылыстардың, сульфидтер мен сульфаттардың құрамында кездеседі. Өтінімде күкіртті минералдардың бірі — пиритке де назар аударылған. Күкірттің әртүрлі түрін жою үшін тиісті механизмдерді зерттеу қажет. Сондықтан жоба көмірдің геохимиялық сипаттамасын анықтауды оның құрамындағы күкіртті қосылыстарды өзгерте алатын микроорганизмдерді зерттеумен ұштастырады. Мұндай талдау өңдеуге жарамды дақылдарды және олардың жұмыс істеу жағдайларын таңдауға негіз болады.

   Негізгі идея — көмірлі ортадан тікелей бөлініп алынатын микроорганизмдерді пайдалану. Авторлардың болжамынша, жергілікті штамдар осы ортаның жағдайларына жақсы бейімделгендіктен, биодесульфуризацияға, яғни күкіртті биологиялық жолмен жоюға қолайлы болуы мүмкін. Дақылдарды бөліп алу, олардың қандай микроорганизмдерге жататынын анықтау және морфологиялық, физиологиялық, функционалдық қасиеттерін зерттеу қарастырылған. Бактерияларды сәйкестендіру үшін 16S рРНҚ генін секвенирлеу әдісін қолдану көзделген.

    Іріктеу кезеңінде штамдардың белсенділігін күкірттің әртүрлі көздері бар қоректік орталарда бағалау жоспарланған. Іріктелген дақылдар кейін көмір үлгілерімен жүргізілетін зертханалық тәжірибелерге пайдаланылмақ. Өңделген көмір қоректік ортадан бөлініп, жуылып, қайта талданады. Бастапқы және өңделген материалды салыстыру арқылы күкірт мөлшерінің, химиялық құрамның және көмір құрылымының өзгерісін анықтау көзделеді. Бұл салыстыру биологиялық өңдеу нәтижесін бағалауға қажет.

    Шикізатты сипаттау үшін оның ылғалдылығын, күлділігін, ұшпа заттар мөлшерін және жану жылуын анықтау қарастырылған. Құрылымы мен химиялық байланыстарын зерттеуге инфрақызыл және рамандық спектроскопия, рентгенографиялық әдістер мен микроскопия қолданылмақ. Сонымен бірге өңдеу кезінде түзілетін қосалқы өнімдерді және биосурфактанттарды талдау жоспарланған. Биосурфактанттар — бактериялардың тіршілік әрекеті барысында түзіліп, көмір бөлшектерімен әрекеттесуге қатысуы мүмкін беттік белсенді заттар.

    Процесті оңтайландыру кезінде температура, ортаның қышқылдығы, өңдеу ұзақтығы, бактериялық дақылдың мөлшері және көмір бөлшектерінің өлшемі салыстырылады. Өтінімде шикізатты алдын ала өңдеу мен биохимиялық процестерді ынталандыру тәсілдері де қарастырылған. Осы кезеңнің міндеті — зерттелетін көмір үлгілері үшін микробтық тазарту барынша тиімді болатын жағдайларды таңдау. Ол үшін тәжірибелердегі параметрлерді өзгертіп, алынатын көрсеткіштерді бағалау көзделеді.

    Зертханалық тәжірибелерден кейін араластырғышы бар бес литрлік биореакторда сынақ жүргізу қарастырылған. Сипатталған сызба бойынша бір килограмм көмір мен 2,5 литр бактериялық ерітінді пайдаланылады. Мұндай тәжірибелер өңделетін материалдың мөлшері артқан кезде жүйенің жұмысын бағалауға қажет. Жобада процестің көлемін ұлғайтудың биологиялық және инженерлік шарттарын зерттеу жеке міндет ретінде қойылған. Реактордағы өңдеу барысында көмір үлгілерін алып, оларды талдау жоспарланған.

    Алынатын отынның қасиеттерін жану сипаттамалары, күлділігі және күкірт диоксидінің шығарындылары бойынша бағалау көзделген. Бұл үшін термогравиметриялық талдау және оны масс-спектрометриямен ұштастыру қарастырылған. Зерттеудің экономикалық бөлігі инвестициялық және пайдалану шығындарын есептеуді, сондай-ақ биодесульфуризацияны басқа технологиялармен салыстыруды қамтиды. Осы деректер ұсынылған тәсілді іс жүзінде қолдану мүмкіндігін бағалауға негіз болуы тиіс.

    Өтінімде негізгі зертханалық алаң ретінде ҚазҰУ Экология мәселелері институтының «ҚАЗАҚ-НЕМІС-ҚЫТАЙ» халықаралық қолданбалы микробиология ғылыми зертханасы белгіленген. Көмірді талдау мен сипаттау жұмыстарына Астанадағы Көмір химиясы және технология институтының қатысуы қарастырылған. Бағдарламаның халықаралық бөлігі Германиядағы Ахен қолданбалы ғылымдар университетімен және Қытайдағы Шэньси ғылым және технология университетімен ынтымақтастықты қамтиды. Бұл байланыстар көмір мен микроорганизмдердің өзара әрекетін зерттеуге бағытталған.

    Күтілетін нәтижелер қатарында көмірді биологиялық жолмен күкіртсіздендірудің зертханалық және технологиялық регламенттері, процестің сипаттамасы және күкірт мөлшері төмендетілген көмір алуға арналған ұсынымдар бар. Жоба технологиялық тұжырымдаманы таңдаудан эксперименттік әзірлемеге өтуді көздейді. Ұсынылған жұмыс жергілікті микроорганизмдердің мүмкіндігін және оларды қолдану шарттарын анықтауға бағытталған. Тәсілдің экологиялық әсері мен экономикалық тиімділігі тәжірибе арқылы тексерілуге тиіс көрсеткіштер ретінде белгіленген.