Аспиранты химического факультета Томского госуниверситета Елена Евдокимова и Александр Зубков разрабатывают технологию получения силикагеля, который используется в производстве шин, резины и пластиковых окон, как осушитель и сорбент для промышленных процессов и в быту. Ученые предлагают получать силикагель из дешевого природного материала — диатомита. Разработка потребует меньше этапов производства, материал получится более прочным и пористым, а также дешевым. Исследования поддержаны в рамках проекта УМНИК.
Силикагель — высушенный гель оксида кремния — используется в разных бытовых областях: для защиты от повышенной влажности товаров, для осушки воздуха, промышленных газов и в производстве пластиковых окон, для упаковки лекарств, как наполнитель в производстве шин, особых сортов резины, пластмасс и во многом другом. Сегодня силикагель производят из кварцевого песка по технологии, включающей много этапов и высокие энергетические затраты, поясняет Елена Евдокимова. В своём проекте, победившем в конкурсе УМНИК, Елена предлагает разработать технологию получения силикагелей из дешёвого природного материала — диатомита.
Материал представляет собой осадочную породу из оксиднокремниевых панцирей диатомовых микроорганизмов. Команда проекта создаст технологию по получению различных типов силикагеля, в частности, кускового силикагеля, который используется в качестве гигиенического наполнителя для домашних животных, и порошкового силикагеля — наполнителя для резинотехнических изделий и шин. Именно эти два сегмента рынка силикагелей являются сегодня самыми большими и полностью зависят от импорта.
— Бóльшая часть силикагелей завозится из-за рубежа, российские силикагели для многих применений уступают или по цене, или по качеству. Мы проработаем полный цикл производства силикагеля: от сырья до продукта, готового к продаже. Проведём эксперименты, на основе которых будет разработан лабораторный регламент, который ляжет в основу новой технологии получения силикагелей, — рассказывают авторы проекта.
Россия обладает крупнейшими в мире запасами диатомита, что делает этот проект привлекательным для промышленности. Диатомит, который станет компонентом силикагеля, придаст ему дополнительные уникальные свойства: иерархическую пористую систему, увеличенную сорбционную емкость, прочность и другие характеристики. Упрощенная технология производства и низкая стоимость сырья позволят получить доступный и одновременно качественный силикагель.
— Наша технология будет включать меньше технологических этапов, что позволит снизить количество отходов и значительно уменьшить энергетические затраты. Мы проводим серии опытов по вскрытию диатомита с получением жидкого стекла с последующим синтезом силикагелей с использованием метода «золь-гель», — говорит Елена Евдокимова.
Ранее коллектив лаборатории каталитических исследований ТГУ уже использовал диатомит для получения высокопористого материала, а также работал над получением силикагеля из кремнийсодержащих отходов горнодобывающей промышленности. Кроме того, учёные предлагали технологию получения силикагеля при переработке диатомит-содержащих отходов пищевых предприятий, в частности, пивзаводов, где диатомит используется как сорбент при фильтрации пива.
Проект молодых ученых ТГУ одержал победу в региональной программе УМНИК Фонда содействия инновациям.