Региональные конкурсы РНФ: исследования ученых Татарстана для экономики, экологии и промышленности
Региональные конкурсы РНФ направлены на развитие социально-экономического потенциала территорий. В новой рубрике мы расскажем о приоритетных направлениях научно-технологического развития для разных субъектов Российской Федерации и о том, как наука помогает решать конкретные задачи регионов. В первом выпуске журнала «Открывай с РНФ» за 2026 год мы представляем Республику Татарстан — один из наиболее экономически развитых регионов России с сильной университетской средой и мощной индустриальной базой. Здесь научные исследования тесно связаны с потребностями реального сектора экономики: от нефтехимии и машиностроения до экологии, медицины и создания новых материалов. Материалы опубликованы в корпоративном журнале «Открывай с РНФ» (№ 33).
Эльвира Зиганшина: «Производство биопластика с помощью микроскопических водорослей даст толчок к развитию экономики замкнутого цикла в регионе»
Идея проекта
Сегодня темпы производства и потребления пластика стремительно растут, при этом доля биоразлагаемого пластика в России невелика, а переработка не является комплексным решением. Учитывая, что проблема пластиковых отходов в России стоит очень остро, мы задались целью выяснить, какие фотосинтезирующие микроорганизмы могут создавать разлагаемые в природе полимеры.
Наша команда много лет занимается развитием экологических микробных биотехнологий, в частности для повышения качества воды с участием отдельных фотосинтезирующих микроорганизмов, выделенных из различных водных объектов Республики Татарстан и других регионов России. Мы уделяем внимание не только очистке вод с применением зеленых водорослей, но и составу получаемой водорослевой биомассы. Далее анализируем, какие коммерчески значимые вещества способны накапливать различные представители водорослей в заданных им условиях в фотобиореакторах, при росте на различном сырье: сточных водах агро- и аквахозяйств, производственных стоках.
Мы задались целью расширить спектр изучаемых ценных веществ и сосредоточились на группе полигидроксиалканоатов как на одних из ожидаемых на рынке биоразлагаемых пластичных полимерах. Клетки водорослей способны накапливать полигидроксиалканоаты как резервный источник углерода.
Задачи региона
Сегодня водные объекты Республики Татарстан — это ресурс для обеспечения деятельности многих отраслей экономики и основа здоровьесбережения. При этом в республике отмечается растущий спрос на биотехнологии, направленные на решение пластикового загрязнения. Научная база создаваемой биотехнологии, где микроводоросли выступают как быстрорастущие организмы с малыми потребностями во внешних ресурсах, поможет в будущем значительно укрепить устойчивость сельского хозяйства региона. Это станет возможным благодаря переработке сточных вод агросектора в полезные функциональные продукты, особенно в биопластик, что также позволит улучшить состояние водоемов и повысить качество воды.
В долгосрочной перспективе производство биопластика с помощью микроскопических водорослей даст толчок к развитию экономики замкнутого цикла, которая строится на эффективном применении отходов и экологической модернизации промышленного сектора страны, а также усилит устойчивость сельского хозяйства и обеспечит производство новых продуктов. Ожидаемые итоги работы проекта будут полезны для обновления существующей системы управления отходами. Они позволят накопить важные данные для продвижения и реализации водорослей как стабильного, возобновляемого и доступного сырья для получения ценных веществ, например полигидроксиалканоатов, белков, липидов, крахмала.
Команда
Наша команда включает как специалистов с большим опытом исследований микробного метаболизма и биотехнологий, так и молодых специалистов, в частности магистрантов. В рамках проекта они с интересом выполняют работы, и часть из них войдет в магистерские диссертации.
Уже более десяти лет мы активно изучаем разнообразие и метаболизм фотосинтезирующих микроорганизмов, и я думаю, что этот фундамент позволит нам успешно поработать в новой для нас тематике.
Перспективы
Научные результаты проекта позволят создать научную базу для решения проблемы качества воды и пластикового загрязнения, что способствует экологизации региона, в первую очередь. Новые результаты раскроют возможности рационального использования водных ресурсов региона и России и станут важным шагом для биотехнологических разработок с применением фотосинтезирующих микроорганизмов, полезных для получения соединений хозяйственного назначения.
Наше исследование позволит сформировать направления биотехнологий с использованием отобранных ценных продуцентов биоразлагаемых полимеров в сфере формирования биоэкономики региона, развития отрасли производства полимерных материалов, в частности упаковочного и разового назначения.
Алмаз Гайсин: «Наш метод сварки позволяет снизить энергозатраты, уменьшить количество вспомогательных материалов и упростить технологические цепочки»
Идея проекта
Идея возникла на стыке фундаментальных исследований в области низкотемпературной плазмы и практических задач промышленной сварки алюминиевых изделий. В ходе предыдущих работ по плазменно-жидкостным системам мы столкнулись с тем, что традиционные методы сварки алюминия и его сплавов зачастую требуют сложной подготовки поверхности, применения защитных газов, флюсов и высоких энергетических затрат. Это снижает технологическую гибкость и экономическую эффективность процессов.
В связи с этим сегодня мы занимаемся разработкой и исследованием нового подхода — плазменно-жидкостной сварки, при которой источником энергии служит устойчивый электрический разряд, формируемый в системе «жидкий электрод — металл». Такой разряд обеспечивает локальный и управляемый ввод энергии, сочетая эффекты нагрева плазмой и активного влияния на поверхность жидкого металла. Мы изучаем физические процессы образования расплавленного металла, особенности переноса тепла и массы, а также влияние режимов разряда на структуру и свойства сварных швов из алюминия и его сплавов.
Задачи региона
Республика Татарстан — один из ключевых промышленных регионов России, где широко представлены авиа- и машиностроение, транспортное машиностроение, приборостроение и предприятия, использующие алюминиевые конструкции. Повышение надежности и технологичности сварки алюминия напрямую связано с задачами импортозамещения, технологического суверенитета и повышения конкурентоспособности региональной промышленности.
Разрабатываемая плазменно-жидкостная технология потенциально позволяет снизить энергозатраты, уменьшить количество вспомогательных материалов и упростить технологические цепочки сварочного производства. Это особенно важно для малых и средних предприятий, а также для высокотехнологичных производств с ограниченными ресурсами. Кроме того, проект способствует развитию в регионе компетенций в области плазменных технологий, формированию научно-технологического задела и подготовке кадров для высокотехнологичных отраслей, что соответствует стратегическим приоритетам социально-экономического развития Республики Татарстан.
Команда
Команда проекта формировалась на базе научной школы по плазменно-жидкостным системам, сложившейся в нашем университете. В состав коллектива вошли исследователи с опытом в области физики плазмы, материаловедения, сварочных процессов и экспериментальной диагностики, а также аспиранты и магистранты, активно вовлеченные в выполнение научных задач проекта.
Особое внимание в проекте уделяется работе с молодыми специалистами. Проект предоставляет им возможность участвовать во всех этапах исследований — от постановки физических экспериментов и разработки экспериментальных установок до анализа результатов и публикации научных работ. Молодые ученые получают доступ к современной экспериментальной базе, осваивают междисциплинарные подходы и формируют компетенции, востребованные как в академической среде, так и в высокотехнологичной промышленности региона.
Перспективы
Результаты проекта планируется использовать для создания прикладных технологических решений в области сварки алюминиевых изделий для авиационной, транспортной и машиностроительной отраслей Республики Татарстан. Полученные экспериментальные данные и физико-технологические модели станут основой для разработки опытно-промышленных образцов оборудования и технологических регламентов плазменно-жидкостной сварки.
В долгосрочной перспективе проект закладывает основу для появления в регионе новых высокотехнологичных производственных решений и малых инновационных предприятий, ориентированных на плазменные и плазменно-жидкостные технологии.
Гульнара Гайнанова: «Проект работает сразу на две ключевые задачи региона: устойчивое развитие нефтехимического комплекса и внедрение более безопасных химических технологий»
Идея проекта
Идея проекта выросла из вполне практической задачи: современная нефтедобыча все чаще идет с использованием сильно минерализованной воды. По этой причине нефть труднее подготавливать и транспортировать, возникают устойчивые водонефтяные эмульсии, а оборудование быстрее разрушается из-за коррозии и активности микроорганизмов. Нужны новые реагенты, которые работали бы сразу в нескольких направлениях, но при этом были бы безопаснее, доступнее и экологичнее.
Наш коллектив подошел к этой задаче не с нуля. В рамках цикла предыдущих исследований с помощью физико-химических методов мы изучили самоорганизацию «семейств» молекул поверхностно-активных веществ, которые отличаются друг от друга только длиной углеводородного радикала, — гомологических серий катионных амфифилов. Сравнение гомологических рядов помогает понять, как изменение структуры влияет на то, как эти молекулы образуют агрегаты в растворе.
Полученные результаты позволили перейти к целенаправленному конструированию функциональных систем с прогнозируемыми свойствами. В нашей лаборатории ранее были разработаны и запатентованы морфолиниевые ПАВ, которые защищают металлы от разрушения. Мы создали новые амфифилы с карбаматным фрагментом, который со временем может безопасно разлагаться в окружающей среде. Полученные соединения способны подавлять рост микроорганизмов, защищать металл от коррозии и образовывать наноконтейнеры — очень маленькие «капсулы», которые могут «захватывать» и переводить труднорастворимые соединения в водную фазу.
Задачи региона
Наш проект направлен на решение реальных проблем нефтедобывающих регионов, прежде всего Республики Татарстан, где важно поддерживать эффективность разработки месторождений при усложнении условий добычи.
Новые супрамолекулярные системы на основе биоразлагаемых ПАВ помогут одновременно облегчить извлечение нефти, разрушать стойкие водонефтяные эмульсии и защищать оборудование от коррозии и микробного повреждения. Это не только снижает технологические потери и затраты, но и уменьшает экологическую нагрузку за счет сокращения расхода реагентов и повышения их биоразлагаемости. В итоге проект работает сразу на две ключевые задачи региона: устойчивое развитие нефтехимического комплекса и внедрение более безопасных химических технологий.
Команда
Команда проекта выстроена по принципу преемственности: старший научный сотрудник — младший научный сотрудник — студент. Такая модель обеспечивает передачу опыта и знаний, помогает молодежи постепенно включаться в исследовательскую работу, осваивать приборную базу и учиться корректно интерпретировать и представлять полученные результаты. Для молодых кандидатов наук это, в свою очередь, возможность развивать навыки научного руководства, координации работы студентов и оценки качества их исследовательской деятельности. Участие в проекте также дает молодым ученым шанс освоить широкий спектр физико-химических методов, публиковать результаты в ведущих научных изданиях и представлять их на конференциях.
Перспективы
В проекте мы прошли весь путь от направленного синтеза и изучения физико-химических свойств до проверки работы этих систем в условиях, приближенных к реальным пластовым водам. Разрабатываемые биоразлагаемые моно- и дикатионные морфолиниевые ПАВ могут стать основой для создания новых средств защиты металлов от коррозии, сочетающих эффективность с экологической безопасностью.
При этом проект дает в качестве конечного продукта не только конкретные соединения, но и новый научный результат, включающий фундаментальные и прикладные знания. В частности, мы получили глубокое понимание того, как амфифилы самоорганизуются в растворе, взаимодействуют с нерастворимыми в воде веществами, подавляют рост микроорганизмов и препятствуют разрушению материалов. Это создает научную базу для разработки новых функциональных систем для промышленного применения.
***
Республика Татарстан — один из наиболее экономически развитых регионов России с сильной университетской средой и мощной индустриальной базой. Здесь научные исследования тесно связаны с прикладными задачами экономики — от нефтехимии и машиностроения до экологии, медицины и новых материалов.
***
Интервью вошли в специальную рубрику «Мнение» корпоративного журнала «Открывай с РНФ» (№ 33).
В новом выпуске грантополучатели РНФ представили ход и результаты проектов в области медицинских биотехнологий.