Кафедра ТЦКМ. Научные исследования

НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КАФЕДРЫ ТЕХНОЛОГИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Отличительной особенностью кафедры является не только многоплановая научная работа (и осуществление в рамках кафедры полного цикла – от фундаментальных и теоретических исследований до их широкой практической реализации на предприятиях отрасли, включая обучение персонала на предприятиях), но и неразрывная связь обучения и научных исследований. Эта связь проявляется не только в вовлечении студентов в научные исследования, начиная со II — III курсов, но и в создании ряда принципиально новых курсов, базирующихся на результатах научной школы кафедры, а также в участии преподавателей кафедры в написании многотомника «Технология целлюлозно-бумажного производства».

На базе сформулированной в докторской диссертации Э.Л. Акима релаксационной теории строения целлюлозы, фундаментальных и теоретических работ, создана принципиально новая научная школа в области структурной физико-химии целлюлозы, композиционных материалов на ее основе и синтетической бумаги. Эта научная школа получила признание в мире и России. Результаты научных исследований легли в основу более 450 научных работ, в том числе свыше 20 книг и 200 изобретений. Было выполнено свыше 30 кандидатских диссертаций, три питомца школы стали докторами наук. Были разработаны теоретические основы создания целлюлозных композиционных материалов с заданными свойствами и принципы экологически чистых технологий их производства. Сегодня эта школа является крупнейшей в области технологии целлюлозно-бумажного производства и экологической реконструкции действующих предприятий.

Под руководством этой научной школы был реализован ряд крупных комплексных проектов. Новые виды целлюлозных композиционных материалов и синтетической бумаги, новые ресурсосберегающие технологии их производства в период с 1966 года по настоящее время были реализованы в промышленных масштабах на ряде предприятий химической и целлюлозно-бумажной промышленности (Владимирский химический завод, Переяславльский химический завод, Светогорский ЦБК, Красногородская ЭБФ и др.).

В 1982-83 гг. при кафедре создается «Отраслевая лаборатория новых методов проектирования и целлюлозных композиционных материалов» Минлесбумпрома СССР. В 1982 г. в Госплане СССР прошло специальное совещание и выставка по работам ЛТИ ЦБП (фактически – кафедры) в области создания новых видов синтетической бумаги и целлюлозных композиционных материалов, их производства и применения в народном хозяйстве. После этого по решению Госплана СССР ЛТИ ЦБП выделяется около 1 млн. долларов на развитие материальной базы. Приобретается уникальное оборудование – пилотная установка фирмы «Диксон» и универсальная испытательная установка «Инстрон-1121». При кафедре создается Межвузовская лаборатория физико-механических испытаний целлюлозных композиционных материалов. Создаются уникальные экспериментальные и исследовательские установки, новые приборы. Именно наличие парка лабораторных и пилотных установок позволяло и позволяет ученым кафедры в короткие сроки реализовывать свои разработки в промышленности.

«Проект «Лиственница».

В 2010 году ОАО «Группа «Илим» и СПб ГТУ РП приняли участие, и вышли победителями в открытом конкурсе совместных проектов (в рамках Постановления Правительства РФ от 09.04.2010 года № 218), получив финансовую поддержку Министерства образования и науки Российской Федерации.

Крупнейший за последние десятилетия в Лесном Секторе России совместный проект ОАО «Группа «Илим» (Получатель субсидии) и СПбГТУ РП (Исполнитель) «Разработка инновационной технологии комплексной переработки древесины лиственницы (с выводом на мировые рынки нового вида товарной целлюлозы)» явился логическим этапом развития долгосрочного сотрудничества крупной целлюлозно-бумажной корпорации и ведущего отраслевого российского вуза в сфере разработки современной конкурентоспособной продукции и технологий.

Кафедра Технологии целлюлозы и композиционных материалов ВШТЭ (ранее Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров) имеет многолетний, начиная с 1991 года, опыт взаимодействия с Компанией International Paper.

Развитие кооперации СПб ГТУ РП и ОАО «Группа «Илим»

ОАО «Группа «Илим» осуществляет свою деятельность с 2007 года как совместное российско-американское предприятие на базе объединения целлюлозно-бумажных активов трех комбинатов, расположенных в Архангельской и Иркутской областях в партнерстве с крупнейшей целлюлозно-бумажной компанией мира International Paper. Как крупнейшая целлюлозно-бумажная компания мира, активно инвестирующая в Россию, International Paper является членом Консультативного Совета по иностранным инвестициям (Консультативный совет по иностранным инвестициям в России (КСИИ) создан в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 30 декабря 2009 г. N 1141 «О Консультативном совете по иностранным инвестициям в России»).

Консультативный совет по иностранным инвестициям в России является постоянно действующим органом, осуществляющим предварительное рассмотрение и подготовку предложений по проблемам, связанным с инвестиционной привлекательностью экономики Российской Федерации, а также возникающим у иностранных организаций-инвесторов при реализации инвестиционных проектов на территории Российской Федерации. Председателем Совета является Председатель Правительства Развитие кооперации СПб ГТУ РП и ОАО «Группа «Илим»ОАО «Группа «Илим» осуществляет свою деятельность с 2007 года как совместное российско-американское предприятие на базе объединения целлюлозно-бумажных активов трех комбинатов, расположенных в Архангельской и Иркутской областях в партнерстве с крупнейшей целлюлозно-бумажной компанией мира International Paper. Как крупнейшая целлюлозно-бумажная компания мира, активно инвестирующая в Россию, International Paper является членом Консультативного Совета по иностранным инвестициям (КСИИ).(Консультативный совет по иностранным инвестициям в России (КСИИ)создан в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 30 декабря 2009 г. N 1141 «О Консультативном совете по иностранным инвестициям в России» Консультативный совет по иностранным инвестициям в России (КСИИ), является постоянно действующим органом, осуществляющим предварительное рассмотрение и подготовку предложений по проблемам, связанным с инвестиционной Российской Федерации).
В рамках данного проекта на кафедре ТЦКМ СПб ГТУ РП за период 2010-2012 были созданы пять современных научно-исследовательских лабораторий по технологии комплексной химической переработки древесины (биорефайнинг древесины), которые в настоящее время одновременно используются как в учебном процессе, так и для разработки современной конкурентоспособной продукции и технологий.

Реализованный при финансовой поддержке (150 млн. руб.) Министерства образования и науки Российской Федерации совместный проект «Разработка инновационной технологии комплексной переработки древесины лиственницы (с выводом на мировые рынки нового вида товарной целлюлозы)» полностью отвечает государственной стратегии инновационного развития Российской Федерации в рамках Комплексной программы развития биотехнологий в РФ на период до 2020 года (БИОТЕХ — 2020), утвержденной Председателем Правительства РФ 24.04.2012 № 1853п-П8, а именно, разделов 3.11 «Развитие принципов биорефайнинга на основе производства целлюлозы» и 5.9 «Биологические компоненты кормов и премиксов», направленных на создание отечественного конкурентноспособного промышленного производственного комплекса, в том числе в направлении создания новых конкурентноспобных биотехнологических производств, а также в целях реализации экономической и инвестиционной политики государства, направленной на снижение доли сырьевого экспорта в экономике страны и внедрение современных инновационных технологий.

Соответственно, кооперация между ОАО «Группа «Илим» и СПб ГТУРП развивается в рамках этих стратегических направлений:

развитие научно-технических и технологических направлений получателя субсидии. Технологический процесс осуществляется по Постоянному технологическому регламенту производства волокнистых полуфабрикатов из древесины лиственницы и её смеси с другими видами древесного сырья, а также маловостребованных пород лиственной древесины.

Разработаны и внедрены стандарты организации «Целлюлоза сульфатная беленая из древесины хвойных пород», «Целлюлоза сульфатная вискозная для химической переработки из древесины лиственницы», «Целлюлоза сульфатная беленая из древесины лиственницы для производства санитарно-гигиенических изделий и различных видов бумаги и картона». Стандарты разработаны в соответствии с требованиями Федерального закона от 27.12.2002 года № 184-ФЗ «О техническом регулировании».

разработка новых технических решений на основе результатов, полученных по проекту.

Разработанные в рамках проекта способы получения ВП – целлюлозы из древесины лиственницы и её смеси с другими видами древесного сырья, а также маловостребованных пород лиственной древесины являются оригинальными, не имеют аналогов. Это подтверждено тем, что по 19 поданным ОАО «Группа «Илим» заявлениям на выдачу патентов получено 18 патентов на изобретение и 1 патент на полезную модель.

Влияние реализации продукции на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сферы. Организация производства новых инновационных продуктов – товарной целлюлозы из лиственницы и её смеси с другими видами древесного сырья, а также маловостребованных пород лиственной древесины, продуктов ее конечной переработки и выпуск уникальных продуктов лесохимии создает предпосылки изменения структуры производства в восточных регионах Российской Федерации на основе принципов рационального природопользования.

Реализация проекта позволяет эффективно вовлекать в глубокую переработку значительные дополнительные объемы сырья за счет технологического освоения древесины лиственницы и её смеси с другими видами древесного сырья, а также маловостребованных пород лиственной древесины. Прогнозируется создание научно–технических и технологических предпосылок для создания новых производств в регионах с лиственничной сырьевой базой, а также маловостребованными породами лиственной древесины в Иркутской области и Красноярском крае и, соответственно, увеличение вклада целлюлозно-бумажной промышленности России в развитие «зеленой» экономики».

Основные области применения волокнистых полуфабрикатов (целлюлозы) из древесины лиственницы и её смеси с другими видами древесного сырья, а также маловостребованных пород лиственной древесины – использование при производстве санитарно–гигиенических изделий, при производстве тароупаковочных видов бумаги и картона, а также для химической переработки. В настоящее время в России производство целлюлозы для химической переработки практически отсутствует. Образцы целлюлозы для химической переработки, полученные при проведении опытных работ на филиале в г. Братске, прошли успешные испытания у предполагаемых потребителей. Получены положительные заключения об их свойствах. Такая целлюлоза может быть использована для переработки в эфиры целлюлозы – в вискозное и триацетатное волокно, карбоксиметилцеллюлозу и др.

В 2015 году был продолжен выпуск новых объемов хвойной целлюлозы для стратегического важного китайского рынка, тем самым реализуется стратегия наращивания экспортного потенциала целлюлозно-бумажных производств, изменение структуры производства в сторону продукции с высокой добавленной стоимостью.
Чтение лекций для молодых ученых и специалистов (студентов и аспирантов) Головного исполнителя НИОКТР компетентными сотрудниками Получателя субсидии; Специализированные программы для бакалавров, магистров и аспирантов, обновленные и дополненные по результатам, полученным в ходе работы над совместным проектом, успешно используются в учебном процессе. В учебном процессе активное участие принимают компетентные сотрудники ОПО «Группа «Илим», участвуя в чтении лекций студентам старших курсов, магистрам и аспирантам, профессорско-преподавательскому составу университета.

Проведение стажировок и практик молодых ученых и специалистов (студентов и аспирантов) Головного исполнителя НИОКТР у Получателя субсидии и их результаты. Ежегодно проходят стажировку и практику студенты, магистры и аспиранты СПбГТУ РП на филиалах ОАО «Группа «Илим», а также профессорско-преподавательский состав по вопросам организации R&D в условиях международной корпорации.Регулярно проводятся встречи студентов и аспирантов как с руководством проекта со стороны ОАО «Группа «Илим», так и с руководством кадровых служб.

Совместные мероприятия Головного исполнителя НИОКТР и Получателя субсидии по обеспечению реализации проекта. В 2015-2016 годах были продолжены совместные мероприятия Головного исполнителя НИОКТР и Получателя субсидии по обеспечению реализации проекта. Так, СПб ГТУ РП осуществил разработку научного обоснования стратегии развития Группы Илим. На основании результатов Проекта «Лиственница», системного анализа мировых тенденций развития лесного комплекса и потребляющих отраслей, их приложения к ОАО «Группе «Илим», с учетом ее конкурентных преимуществ и специфических особенностей, были предложены варианты стратегии развития ОАО «Группы «Илим» в контексте тенденций развития мирового лесного сектора и мировых рынков лесных товаров.
В вышедшей под эгидой ФАО ООН монографии «Прогноз развития Российского Лесного сектора до 2030 года» «THE RUSSIAN FEDERATION FOREST SECTOR OUTLOOK STUDY TO 2030» указывается, что Национальная Исследовательская Программа Российской Лесной Технологической Платформы, (разработанная в России во взаимодействии с Европейской Лесной Технологической Платформой), рассматривает проект «Разработка инновационной технологии комплексной переработки древесины лиственницы с выводом на мировые рынки нового вида товарной целлюлозы» как одну из важнейших в ряду «прорывных инноваций», охватывающих как технологии, так и материалы, а также принципы их совместного использования.
Проведение совместных (Головного исполнителя НИОКТР и Получателя субсидии) публичных мероприятий с представлением полученных результатов реализации проекта;
В 2015-2016 годах на ряде крупнейших Международных и Российских научных и научно-технических конференций были представлены доклады с изложением основных научных и технико-экономических результатов проекта «Лиственница»:

ХХ юбилейная конференция Института Адама Смита, Прага, 1-2 декабря 2015 г;
IX Международный Форум «Зеленая экономика», Санкт-Петербург, Константиновский дворец, 23 ноября 2015 г;
Конференция «Биоэнергетика в ЛПК: перспективы развития», Лесной Форум 2015, Санкт-Петербург, 29 сентября 2015;
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ХИМИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, Санкт-Петербург, 9-12 ноября 2015 г;
XIV Роговинские чтения, Москва, 12 ноября 2015 г;
«Биомасса: Топливо и Энергия» , Москва, 15-16 апреля 2015;
Адам Смит 2015, Москва, 14-16 апреля 2015.
Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов: III Международная науч.-техн. конф. /Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, Архангельск, 11 сентября 2015 г
Биотопливо и биоэнергетика, Москва, Апрель 2016
Конференция «Леса России: политика, промышленность, наука, образование», Лесотехнический Университет им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург, 13-15 апреля 2016 г.

Открытость и публичность представления результатов реализации проекта в ходе совместной работы ОАО «Группа «Илим» и СПбГТУ РП были публично отмечены в Женевском исследовании по сектору лесного хозяйства и лесной промышленности № 27 «Ежегодный обзор рынка лесных товаров, 2010-2011 годы», изданном ОРГАНИЗАЦИЕЙ ОБЪЕДИНЕННЫХ НАЦИЙ, Женева, 2011 год, ECE/TIM/SP/27, ISSN.1020-296Х. в разделе, озаглавленном «8.3.3 Осуществляемые в России проекты направлены на увеличение вклада целлюлозно-бумажной промышленности в развитие «зеленой» экономики».

По результатам проекта в части проведения научно-исследовательских работ и создания перспективного вида продукции подготовлена диссертация. 8 декабря 2015 года успешно проведена защита на соискание ученой степени кандидата технических наук Кузнецова А.Г. на тему: «Разработка путей крупнотоннажного использования арабиногалактана – продукта глубокой переработки древесины лиственницы», по специальности 05.21.03 – технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины.

Другие результаты развития кооперации

(с учетом особенностей проекта).

Организована работа по повышению квалификации кадров ОАО «Группа «Илим». Так, в 2016 году прошла специальное обучение группа менеджеров Центрального офиса Группы.

Развитие созданного производства. В соответствии с Отчетами ОАО «Группа «Илим», об объемах производства высокотехнологичной продукции, созданной (разработанной) в рамках комплексного проекта, и о ходе реализации комплексного проекта и объемах выпускаемой продукции по Договору с Минобрнауки России от «07» сентября 2010 г. №13.G25.31.0014. за Отчётные периоды с октября 2014 г. по декабрь 2016 г., в 2014-2016 годах выпущено свыше 1млн. тонн продукции по разработанной инновационной технологии на филиале ОАО «Группа «Илим» в г. Братске. Доля экспорта (Китай, Швейцария) составила свыше 85%. Развитие созданного производства возможно не только на Братском филиале, но и, в перспективе, в случае его реконструкции, и на Усть-Илимском филиале ОАО «Группа «Илим».

Другие направления научных исследований

1. Создание биоразлагаемых композиционных материалов на основе продуктов глубокой переработки древесины.

Назначение: биоразлагаемый композиционный материал предназначен для производства биоразлагаемой упаковки.

Краткое описание: Опытная выработка проводилась в СПбГТУРП на пилотной экструзионно-ламинаторной установке. В качестве бумаги основы используется мешочная бумага Сегежского ЦБК, Для получения полимерного покрытия предложен гранулированный полипропилен марки 1365S Нижнекамского нефтеперерабатывающего комбината.

2. Разработка производства мелованной бумаги высокого качества с использованием лиственной целлюлозы

Назначение: Производство конкурентоспособной мелованной бумаги.Краткое описание: Производство беленой химико-термомеханической массы (БХТММ) из лиственной целлюлозы, путем химико-термомеханической обработки древесной щепы, обеспечивающей получение полуфабриката повышенной прочности. При изготовлении бумаги-основы предложено использование комплексной системы удержания, обеспечивающей оптимальное обезвоживание/удержание, высокие физико-механические, оптические и печатные свойства.

3. Системный анализ формирования алюминий-содержащих загрязнений сточных вод на производствах ЗАО «Интернешнл Пейпер»

Назначение: Выявление причин превышения содержания алюминия в стоках, выявление основных источников загрязнений и разработка рекомендаций по сокращению поступления алюминия в стоки.

Краткое описание: Проведен системный анализ имеющихся на предприятии данных, накопленных на предприятии за последние годы, а также проведены необходимые экспериментальные определения содержания алюминия в сточных водах различных производств, входящих в состав комбината, в сырье и в конечной продукции.

МЕЖДУНАРОДНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФАО ООН

Научная деятельность университета и кафедры ТЦКМ неразрывно связана с участием в разнообразных международных программах. Большое внимание университет уделяет взаимодействию с международными структурами – прежде всего со структурами Организации Объединенных Наций, а также с неправительственными организациями: международным советом лесных и целлюлозно-бумажных ассоциаций, с Европейской лесной технологической платформой и т.д. Университет имеет представительство в Консультационном Комитете по бумаге и древесным продуктам продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО ООН). Этот комитет представляет собой единственную структуру в рамках Организации Объединенных Наций, разрабатывающую стратегические вопросы развития лесного комплекса.

Кафедра ТЦКМ ВШТЭ тесно взаимодействует с Лесным Комитетом — совместной структурой ФАО ООН и ЕЭК ООН. В 2016 году также как и ранее ученые университета продолжили участие в подготовке международного издания «Ежегодный обзор рынка лесных товаров». Профессор Э.Л. Аким является заместителем руководителя коллектива, готовящего к изданию книги по лесному комплексу и автором главы по целлюлозно-бумажной промышленности этого обзора. Подготовлен для ФАО ООН Ежегодный доклад о состоянии российского лесного сектора. В условиях интеграции российской целлюлозно-бумажной промышленности, ее отраслевой и вузовской науки в мировую экономическую систему университет имеет связь с крупнейшими корпорациями мира, национальными и международными лесными и целлюлозно-бумажными ассоциациями.

Подробнее с деятельностью организации ФАО ООН можно ознакомиться, перейдя по ссылке: http://www.fao.org/index_ru.htm

ДРУГИЕ ВИДЫ МЕЖДУНАРОДНЫХ НАУЧНЫХ РАБОТ

Кафедра ТЦКМ ВШТЭ имеет широкие международные связи со странами, где ведется подготовка специалистов лесотехнических специальностей.

Всю свою историю кафедра ТЦКМ вела и продолжает вести работы по международным контрактам:

В 1994-95 годах была выполнена работа с Международной Компанией H.B.Fuller по оценке клеепригодности картона.

В 1995-м году компания International Paper пригласила группу российских ученых на разработку стратегии экологической реконструкции трёх предприятий компании International Paper. В эту группу, вместе с проф. Э.Л.Акимом, проф. И.Ф.Зориным, входили и Лауреаты Государственной премии РФ Яков Викторович Никитин и Нина Кирилловна Григорьева. На следующий год эту же группу пригласили снова на один из заводов на реализацию предложенных идей.

В 2009-2010 годах по гранту «Внедрение новых видов биотоплива, как фактор устойчивого развития лесного комплекса и рационального использования лесных ресурсов» (Королевство Нидерланды), в марте 2009 г. была успешно проведена международная научно-практическая конференция, широко освещавшаяся в средствах массовой информации. В конференции приняли участие около 100 человек, изданы двуязычные труды данной конференции.

СОТРУДНИЧЕСТВО С КРУПНЫМИ КОМПАНИЯМИ

ОАО «Светогорск» -«International Paper»

Кафедра ТЦКМ ВШТЭ осуществляет ряд контрактных работ с ОАО «Светогорск» — ЗАО «International Paper», связанных с разработкой и реализацией новых технологий, осуществлением экологической реконструкции предприятия, подготовкой и осуществлением аккредитации предприятий на соответствие системам международных стандартов ИСО-9000 и ИСО-14000.

Реализован цикл работ по биорефайнингу древесины осины. В 2006-2009 годах кафедра ТЦКМ вузом провела большой комплекс работ по научному и кадровому сопровождению крупнейшего за последние десятилетия инвестиционного проекта в Лесном комплексе России – созданию на ЗАО «InternationalPaper» принципиально нового производства белёной химико-технологической древесной массы (БХТММ). В рамках реализации этого проекта была разработана и реализована инновационная технология очистки сточных вод производства БХТММ, позволившая пустить это производство без дополнительной нагрузки на окружающую среду. Ведется большая работа по сокращению алюминий-содержащих загрязнений сточных вод с разработкой рекомендаций применительно к ЗАО «International Paper».

Более подробную информацию о компании ОАО «Светогорск» — «International Paper» можно найти, перейдя по ссылке:http://www.internationalpaper.com/RUSSIA/RU/Company/Facilities/Svetogorsk.html

ОАО «Группа Илим»

Кафедра ТЦКМ продолжает взаимодействие с крупнейшей Российской Лесопромышленной компанией «Группа Илим» (совместная российско-американская компания) по комплексным вопросам поэтапной эколого-технологической реконструкции предприятий.

В 2010 — 2014 годах выполнены совместные работы СПб ГТУРП и «ОАО ИЛИМ» по проекту «Разработка инновационной технологии комплексной переработки древесины лиственницы (с выводом на мировые рынки нового вида товарной целлюлозы)». Проект осуществлялся в рамках постановления правительства России от 9 апреля 2010г. №218, на принципах частно-государственного партнерства с общим объемом финансирования свыше 300 млн. рублей

Крупнейший в Лесном комплексе России Проект «Лиственница» вышел победителем открытого публичного конкурса по отбору организаций на право получения субсидий на реализацию комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства в целях государственной поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений и организаций реального сектора экономики. Проект осуществлялся при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации. Инициатором проекта «Разработка инновационной технологии комплексной переработки древесины лиственницы (с выводом на мировые рынки нового вида товарной целлюлозы)» выступило ОАО «Группа «Илим». Партнером по комплексному проекту создания высокотехнологичного производства являлся наш ВУЗ, в те годы «Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров».

Более подробную информацию о компании ОАО «Группа Илим» можно найти, перейдя по ссылке: http://www.ilimgroup.ru/

ООО «Канализация. Водоснабжение. Инжиниринг» (К.В.И.)

ВШТЭ совместно с компанией КВИ осуществляет широкую кооперацию с ведущими мировыми компаниями в области решения экологических проблем.

Более подробную информацию о компании КВИ можно найти, перейдя по ссылке: http://www.kwe.ru/