Целью стратегического проекта является развитие в ЮУрГУ научного направления «Экосреда постиндустриальной агломерации», включающего фундаментальные геохимические исследования с построением экологического профиля города, разработку комплексов цифрового мониторинга состояния атмосферного воздуха, современных технологий переработки отходов различного происхождения, методов очистки воды и воздуха, а также технологий альтернативной энергетики, которые должны обеспечить углеродную нейтральность экономики России в перспективе ближайших нескольких десятилетий.
Несколько групп стратегического проекта занимаются разработкой технологий очистки сточных вод.
Фотокатализаторы
Органические загрязнители подразделяются на естественные и искусственные. Природные достаточно успешно разлагаются микроорганизмами окружающей среды. Искусственные, например, фенол и его производные, красители, продукты нефтехимических производств разлагаются очень медленно, иногда в течение десятков лет. Существующие методы очистки не разлагают загрязнения, что приводит к их накоплению в окружающей среде. Коммерческие фотокатализаторы представлены наноразмерными частицами, что делает практически невозможным их извлечение из очищенной воды. В данном подпроекте исследованы композиционные материалы, в которых наноразмерные фотокаталитически активные частицы внедрены в объем гранулы силикагеля диаметром около 1,5 мм. Показано, что композитные гранулы успешно окисляют модельные органические загрязнители - красители метиленовый синий, метиловый оранжевый и метиловый фиолетовый. Гранулы легко удаляются из очищенной воды.
Подпроект «Эко-инновационные водные системы и материалы» направлен на создание высокоэффективных композитных материалов на основе отходов производства и технологий очистки как производственных, так и городских поверхностных сточных вод с использованием композитных сорбентов и макрофитов. Одним из направлений подпроекта является создание высокоэффективных экологичных и экономичных материалов, таких как грунтобетон на основе силикатсодержащих строительных отходов. В настоящее время установлены составы грунтобетона для использования его в качестве тротуарной плитки, для покрытия временных дорог, подземной части зданий, включая фундаменты, стены подвала и цоколи. Установлено, что при длительном твердении во влажных условиях в грунтобетоне на основе глинистого грунта продолжаются процессы химического взаимодействия, приводящие к упрочнению материала. Потенциально технология может быть использована такими предприятиями, как ООО «Новосмолинский Завод Строительных Материалов», фабрика плитки IRIS, Завод «Стройтехника».
В исследованиях о возможности использования осадков очистных сооружений водопровода в строительной керамике установлено, что осадки эффективнее всего обезвоживать замораживанием/оттаиванием, а полученный сухой осадок применять как модифицирующую осадку строительной керамики. Выявлено, что применение осадка позволяет снизить себестоимость строительной керамики, улучшить ее технологические и эксплуатационные свойства. Введение осадка переводит глиняную шихту в группу нечувствительных к сушке, что позволяет ускорить сушку кирпича, снизить количество брака, плотность керамического кирпича, увеличить прочность или снизить температуру обжига кирпича.
Целевая аудитория потребителей «продукта» – предприятия, производящие строительную керамику, и станции водоподготовки с открытым забором воды. Подписано соглашение о сотрудничестве с ООО «КЕММА».
Группой ученых под руководством Дмитрия Ульриха проведены исследования, направленные на разработку технологий очистки производственных и городских поверхностных сточных вод от тяжелых металлов на основе биоинженерных сооружений. По результатам проведенных исследований определены наиболее эффективные сорбенты из числа природных материалов (торфа и глины) и отходов промышленности (шлаки), но и разработаны композиты на их основе. Эффективность очистки сточных вод от тяжелых металлов композитными сорбентами составляет от 82-99%. В настоящее время данными аспирантами продолжаются многолетние исследования по биоаккумуляции тяжелых металлов из сточных вод растениями-макрофитами. Эти технологии могут быть предложены предприятиям горной и металлургической промышленности и администрациям городов.
Южно-Уральский государственный университет – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».