Программно-целевое финанцирование

BR28713197 «Каспийский центр устойчивых инноваций: научно-академическое продвижение альтернативных решений для перехода региона к более экологичному будущему».

Программа направлена на решение задач социально-экономического развития в масштабах Республики Казахстан, указанных в Поручении Главы государства К.К. Токаева на заседании Национального совета по науке и технологиям при Президенте РК от 12.04.2024г., №24-01-12.1, (п. 4.4 «Развивать исследовательский компонент вузов в рамках программно-целевого финансирования, в том числе для поэтапной реализации создания центров академического превосходства»).

Цель:  Разработать инновационные технологии, направленные на создание новых материалов и устройств по очистке сероводородсодержащих и сернистых газов, инновационных композиционных материалов на основе полипропилена для обеспечения безопасности в урбоэкосистемах с созданием научно-исследовательского и технологического центра для обеспечения интегрированного и устойчивого инновационного развития Прикаспийского региона.

Задачи программы

1.Разработать инновационную технологию утилизации сероводородсодержащих газов, нефтяных шламов с получением серных композиционных материалов.

-проанализировать влияние состава технологического газа, существующих способов утилизации и разработка новых функциональных материалов;

-изучить влияние состава бинарной смеси аминового раствора и жидкой углеводородной фракции на эффективность удаления кислых компонентов;

-разработать технологическую блок-схему по очистке кислых компонентов из газов;

-создать гелиоустановку для утилизации серосодержащих отходов и нефтяных шламов со стадиями обезвоживания, термолиза и обезвреживания;

-разработать методику плавления серы, учитывающую оптимальные температурные и временные параметры;

-создать лабораторию по подготовке, переработке и утилизации серных отходов для получения серных композиционных материалов, серной кислоты и др.;

-произвести оценку эффективности разработанных технологий; внедрить в производство получение энергетического топлива на месторождениях, серных композиций для стройиндустрии.

2.Разработка технологий по сокращению объема потребляемых ресурсов, повторного применения биоматериалов, способствующих улучшению состояния окружающей среды для достижения задач ЦУР (2,6,11,12,13,15).

-промониторить источники образования выбросов загрязняющих веществ и образуемых отходов в условиях урбоэкосистемы;

-проанализировать химический состав воды и почвы на содержание серных соединений, тяжелых металлов и нефтепродуктов;

-разработать концепцию новых технических решений по очистке сероводородсодержащих природных и сточных вод физико-химическими методами с использованием сорбентов;

-сформулировать рекомендации по выращиванию растительных культур в беспочвенных условиях (гидропоника, аэропоника и аквапоника) в регионах с засушливым климатом;

-создать лабораторию экологии и охраны окружающей среды;

-создать инновационные технологии и разработки эффективных решений в области охраны экосистем.

3.Создание инновационных решений и разработка технологий в робототехнике и мехатронике, направленных на улучшение производительности, эффективности и безопасности.

-разработать алгоритм для управления роботами в условиях ограниченного объема данных в динамически меняющихся средах для создания адаптивных моделей;

-спроектировать структуру, интерфейсы и аппаратно-программные компоненты датчиков для роботов, учитывающих их функциональные задачи, совместимость и интеграцию;

-создать сенсорные системы для работы робота в различных условиях;

-создать прототипы роботов, интегрирующих мехатронические и электронные компоненты с определением задач системы и проектирования архитектуры;

-создать лабораторию индустриальной робототехники;

-разработать методические рекомендации для интеграции механических и электронных компонентов в роботах.

4.Разработка инновационных композиционных материалов на основе ПП, в том числе наполненного добавками различной природы.

-промониторить существующие технологии переработки ПП с целью выявления их ограничений и возможностей оптимизации;

-исследовать состав и определить характеристики видов ПП, целлюлозных добавок, лигнина и других гетерополимеров;

-выявить потенциал вторичных и биополимерных добавок для создания экологически устойчивых и экономически выгодных композитов на основе ПП;

-определить перспективные направления исследований по разработке композиционных материалов, их применение в промышленности;

-разработать методы введения наполнителей в полимерную матрицу с исследованием реологических свойств и морфологии композитов для различных температур;

-разработать механизм управления степенью кристалличности полимера для применения ПП в качестве сырья для 3D-печати;

-разработать рекомендации по использованию природных добавок для модификации свойств ПП;

-сформировать подходы к созданию математических моделей, описывающих механизмы взаимодействия ПП с различными наполнителями;

-создать лабораторию, оснащенную оборудованием для исследования полимерных материалов, обеспечивающих полный цикл разработки, анализ, тестирование новых композиционных материалов;

5.Разработка технологии получения ценных компонентов из растительного и животного сырья биотехническими методами.

-провести анализ влияния стимуляторов роста растений на продуктивность и устойчивость растений к неблагоприятным условиям;

 -провести анализ состава рыбных кормов с использованием микроорганизмов и вторичного сырья для получения корма по новой технологии;

-изучить параметры энергии прорастания при воздействии стимуляторов роста изучаемых растений и живых рыбных кормов;

-разработать инновационные технологии получения высококачественного растительного сырья и семян, рыбных кормов с использованием полезных микроорганизмов;

-создать лабораторию биотехнологии по изучению состава лекарственного и эфиромасличного сырья, морфологических, биохимических, физиологических свойств микроорганизмов с получением высококачественных семян и их сырьевой массы в аридных условиях;

-оценить экономическую эффективность разработанных инновационных технологий;

-внедрить в производство разработанные агротехнические технологии возделывания льна, технической конопли и камыша, приготовления корма для молоди и взрослой особи осетровых и других видов рыб, основанного на использовании микроорганизмов и вторичного сырья.

TRL задач 1-5 на этапе подачи заявки (2025 г.):

Категория А: TRL-2. Техническая концепция – Определены основные элементы разрабатываемой технологии. Определены этапы проводимого эксперимента. Определены средства и инфраструктура, которые используются.

Результат: Будут опубликованы научные статьи с описанием результатов изучения объектов исследования.

TRL задач 1-5 на промежуточном этапе реализации программы (2026 г.):

Категория А: TRL-4. Подтверждение концепции путем разработки макетного образца технологии -Поддержка вторичных данных дополняет ранее полученные исходные данные. Интегрированные базовые компоненты метода и процесса создания работают хорошо и устойчивы.

Результат: Будет получен лабораторный прототип технологии и объекты авторского права.

TRL задач1-5 на завершающем этапе реализации программы (2027 г.):

Категория В: TRL-7. Демонстрация прототипа системы в составе действующих систем в реальных эксплуатационных условиях -Тестирование полномасштабного полнофункционального прототипа в условиях, соответствующих реальности.

Результат: Созданные лаборатории будут площадками раскрутки научных проектов для достижения ими предпроизводственных уровней.

Для решения указанных стратегических задач научно-техническая программа состоит из 5 направлений:

Направление 1. Разработка инновационной технологии утилизации сероводородсодержащих газов, нефтяных шламов с получением серных композиционных материалов;

Направление 2. Разработка технологий по сокращению объема потребляемых ресурсов, повторного применения материалов, биоматериалов, технологий, способствующих улучшению состояния окружающей среды для достижения задач ЦУР (2,6,11,12,13,15);

Направление 3. Создание инновационных решений и разработка технологий в робототехнике и мехатронике, направленных на улучшение производительности, эффективности и безопасности;

Направление 4. Разработка инновационных композиционных материалов на основе ПП, в том числе наполненного добавками различной природы;

Направление 5. Разработка технологии получения ценных компонентов из растительного и животного сырья биотехническими методами.

В проекте задействованы 45 исследователей и соисполнители в лице НАО «Казахский национальный университет имени Аль-Фараби» (КазНУ) (направление 1), кафедра ЮНЕСКО по устойчивому развитию (г. Алматы), Nazarbayev University (NU) (направление 3), Лаборатория Advanced robotics and mechatronics systems (ARMS) (г. Астана).

Руководитель проекта, д.х.н., профессор Шамбилова Г.К. осуществляет стратегическую координацию через ведущих исполнителей проекта: Джексенов М.К., к.геогр.н. (задача 1), Есенаманова М.С., к.т.н. (задача 2), Шармұханбет С.Р. PhD (задача 3), Искаков Р.М., д.х.н., Кадашева Ж.К., PhD (задача 4), Сағындыкова С.З., д.б.н. (задача 5). Ведущие исполнители курируют выполнение указанных задач.