В марте на базе нашего университета прошел научно-технологический форум «ПАРМА-ТЕХ». В рамках события состоялось два масштабных мероприятия для юных исследователей — конференция школьников «Химия и экология» и конкурс для старшеклассников «ХимИнновация». Среди участников — ребята из Политехнической школы ПНИПУ, которые не только представили перед экспертным жюри собственные инновационные продукты, но и одержали победу. Свои исследования ученики проводят в рамках проектной деятельности при поддержке программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Напомним, что с 2022 года в Политехнической школе ведется активное погружение старшеклассников в академическую среду. За два прошедших сезона они под руководством ученых и студентов вуза провели более 50 научных исследований и инициировали свыше 50 передовых разработок, которые решают реальные задачи производства и имеют потенциал для внедрения в практику. Сейчас над созданием востребованных технологий и продуктов работают 104 ученика.

Форум «ПАРМА-ТЕХ» стал для юных политехников возможностью рассказать о своих открытиях, проведенных экспериментах и опытах, а также результатах проектирования профессионалам в области химии, экологии и инноваций. Обратную связь от высококвалифицированных специалистов получил 51 начинающий исследователь.

По итогам конкурса «ХимИнновация» жюри высоко оценило работы учеников из Политехнической школы.

Так, дипломами I степени отмечены следующие ребята:

• Дарья Вяткина, Виктория Красноперова, Елизавета Цирюльникова (Политехническая школа ПНИПУ) и Арина Пермякова (Школа № 96) с проектом «Изучение свойств микроорганизмов для возможности применения их в качестве стимуляторов роста растений»;
• Полина Главатских, Софья Ахметова, Юнона Константинова, Екатерина Шадрина (Политехническая школа ПНИПУ) с проектом «Разработка системы обнаружения аномалий в процессе трехмерной печати металлами на основе данных сварочного источника с использованием нейронных сетей».

Серебряными призерами стали:

• Анна Брант, Софья Мансурова, Евдокия Мешалкина, Ярослав Уланов (Политехническая школа ПНИПУ), Мария Митюшкина (СОШ № 24) и Анна Пермякова (Гимназия № 5) с проектом «Вовлечение отходов полипропилена в переработку в процессе каталитического крекинга»;
• Георгий Новоселов, Екатерина Новоселова (Политехническая школа ПНИПУ), Дмитрий Керженцев и Александр Оборин (Лицей № 4) с проектом «SmartFarm модульные гидро- и аэропонные системы»;
• Андрей Дидык, Дмитрий Бельтюков, Артем Костарев, Егор Попов, Данил Бабкин (Политехническая школа ПНИПУ, г. Пермь), Никита Ашихмин (Култаевская средняя школа), Гордей Малых (Гимназия № 4 имени братьев Каменских), Софья Климовских, Сабина Мустафаева, Макар Наводничий, Никита Миночкин (Лицей № 4), Данил Фролов (Уникальная школа «Петролеум+») с проектом «Разработка и создание игрового приложения с наградами в виде нативных монет».

Третье место в конкурсе заняли ученицы Политехнической школы ПНИПУ Ирина Терлецкая, Софья Гилева и Арина Пешина с проектом «Наращивание биомассы и выделение гидрофобинов для улучшения свойств эфиров жирных кислот, полученных из чистого масла или жиросодержащих отходов, а также изучение влияния обжарки растительного масла на его показатели и качество».

На конференции «Химия и экология» обучающиеся Политехнической школы также показали отличные результаты. Так, дипломом III степени отмечены Дарья Высокова и Дарья Чеботарева, которые представили проект «Синтез N-антипирилзамещенных-1Н-пиррол-2,3-дионов и их нуклеофильные превращения с мочевиной», а также Полина Аристова с докладом на тему «Оценка биологической активности почв, загрязненных нефтяными углеводородами». С полным списком победителей и призеров направлений форума, организованных для старшеклассников, можно ознакомиться здесь.

Ученики Политехнической школы рассказали о своих разработках, направленных на улучшение экологической ситуации, повышение эффективности химического производства и внедрение новых технологий в агропромышленный сектор.

Например, глобальная цель одного из проектов-победителей старшеклассников — решение проблемы загрязнения окружающей среды полипропиленом, который часто встречается в составе пластиковых упаковок. Команда ученицы 10 инфохимического класса Политехнической школы Анны Брант предложила использовать отходы от него для получения бензина в ходе каталитического крекинга — процесса, при котором тяжелые фракции нефти разбиваются на более мелкие под воздействием высоких температур и специального катализатора. В качестве такого вещества школьники планируют применять именно полипропилен.

— При его добавлении в переработку ожидается следующая зависимость: по мере его растворения будет увеличиваться выход бензина. Таким образом, мы можем получать больше топлива, при этом не повышая выбросы углекислого газа в атмосферу. В рамках проекта уже проведены различные исследования, включая литературный отчет, расчет количества полипропилена, растворяемого в вакуумном газойле (типичном сырье каталитического крекинга) и измерение его физико-химический свойств (плотность, динамическая вязкость, коксуемость) в лабораторных условиях на базе ХТФ, — рассказывает Анна Брант.

Еще один проект учеников связан с модернизацией сферы традиционного земледелия и инженерных агротехнологий. Так, команда Георгия Новоселова из 10 инфохимического класса презентовала на конкурсе «ХимИнновации» разработку компактной энергоэффективной и автоматизированной системы гидро- и аэропоники для выращивания растений без использования почвы. Она представляет собой вертикальную установку с аппаратом подачи питательных растворов и датчиками, которые измеряют уровень влажности, pH и освещения.

— Выращивание сельскохозяйственных культур становится более сложным в условиях изменения климата. Мы стремимся создать доступную конструкцию, которая не требует особых больших затрат на повышение экологичности земледелия. Более того, установка управляется дистанционно через мобильное приложение. Такой продукт подходит при домашнем использовании, но особенно востребован для применения в более крупных масштабах: фермами, ресторанами и магазинами, а также городскими агропромышленными компаниями, — поясняет Георгий Новоселов.

На повышение рациональности использования природных ресурсов направлен проект команды Натальи Бегашовой, ученицы 10 инфохимического класса Политехнической школы, в рамках которого ребята создают экологически чистое удобрение, обладающее устойчивостью к быстрому вымыванию из почвы. В его основе лежит струвит (неорганическое соединение, состоящее из магния, аммония, фосфата и воды) и полезные бактерии.

— Готовый продукт представляет собой гранулы с оптимальным сочетанием компонентов, которые передают питательные вещества растениям и обеспечивают защиту от быстрого разложения. Так, с ростом цен на традиционные удобрения наш продукт становится альтернативой, позволяющей значительно сократить финансовые затраты и одновременно минимизировать ущерб природе. Это актуально как для индивидуальных пользователей (садоводов и огородников), так и для крупных сельскохозяйственных предприятий. На данный момент мы с ребятами уже нашли соотношение торфа и струвита, соответствующее нормам ГОСТа, и сейчас планируем подбирать необходимое количество бактерий и цеолита — природного минерала, похожего на губку, который хорошо удерживает влагу и другие полезные вещества, — рассказывает Наталья Бегашова.

Ученики Политехнической школы стремятся создавать в рамках проектной деятельности технологии и приборы, которые имеют реальный потенциал внедрения в индустриальную сферу. Так, команда Ивана Воронина, обучающегося 10 физико-математического класса, активно работает над системой по устранению дефектов при 3D-печати металлами, которые часто возникают в том числе в процессе химического производства. Как подчеркивают ребята, проблемы в области применения аддитивных технологий нередко появляются из-за неоднородности температурного режима и колебаний высоты наплавленных слоев деталей. Это приводит к браку, увеличивает заводские затраты на исправление ошибок и ограничивает массовое применение установок. Школьники трудятся над созданием программно-аппаратного комплекса, с помощью которого можно проводить мониторинг и коррекцию параметров в реальном времени, что позволит повысить качество изделий и снизить процент неточностей:

— Наша система контроля состоит из пирометра (прибора, который отслеживает температуру) и лазерного датчика, позволяющего контролировать геометрию слоя. Комплекс дает возможность автоматически следить за процессом и генерировать отчеты для оптимизации производства. Более того, установка представляет собой отечественный аналог зарубежных изобретений, который отличается ценовой доступностью и удобством использования за счет встроенного веб-интерфейса. Она может найти применение не только в химической промышленности, но и аэрокосмической отрасли, машино- и автомобилестроении и других сферах. Сейчас мы находимся на завершающем этапе разработки программного обеспечения. Код успешно прошел тестирование с оборудованием, данные корректно считываются приборами и обрабатываются. Далее предстоит разработка защитного корпуса, системы охлаждения для обеспечения надежной работы устройства и ряд других действий по совершенствованию продукта, — комментирует Иван Воронин.

Проекты, которые ребята презентовали на форуме «ПАРМА-ТЕХ», находятся на стадии детальной проработки. Школьники стремятся сделать их реалистичными и рентабельными:

— Одной из важной части выступления стала экономика проекта. Мы изучили все потенциальные затраты, выручку и прибыль с него за год, чтобы понять целесообразность его внедрения в производство, — добавляет Иван Воронин.

Школьники поделились своими впечатлениями от участия в мероприятии:

— Выступление вызвало волнение и вдохновение, стало шансом продемонстрировать наши идеи широкой аудитории, приобрести новые знания, завести полезные знакомства и обогатить наш опыт, — сказал Георгий Новоселов.

— Несмотря на переживания перед конференцией, мы верили, что сможем достичь отличных результатов. За помощь и поддержку хотим поблагодарить наших кураторов — студентов ПНИПУ — и руководителя Алину Сергеевну Олькову, ассистента кафедры «Химические технологии» ПНИПУ, — отметила Анна Брант.

— Я впервые участвовал в мероприятии такого масштаба. Главной целью было в первую очередь подробнее узнать о других актуальных проектах, а также приобрести опыт выступления перед публикой, — дополняет Иван Воронин.

Поздравляем учеников с отличными результатами и желаем успехов в дальнейшей реализации инновационных проектов!