ЕВРОПАКАТ-9
Очередной Европейский Конгресс по катализу - ЕвропаКат-9 - состоялся в период с 30 августа по 4 сентября 2009 года в г. Саламанка (провинция Кастилия-и-Леон, Испания). Выбор места проведения конференции можно назвать традиционным для этих форумов: не столичный город с богатой историей, в котором расположен один из старейших и наиболее уважаемых университетов страны. Такой выбор имеет очевидные достоинства: он позволяет участникам (в большинстве - иностранцам) получить более широкое представление о стране-организаторе, ее истории, традициях, культурном разнообразии. С другой стороны, для организаторов это хорошая возможность получить дополнительную поддержку (материальную, информационную, даже политическую) провинциальным научным и учебным центрам.
Испания встретила жаркой, солнечной погодой, которая не могла не радовать российских участников.
Саламанка: вид на собор с моста
Заседания проходили в удобном и современном конгресс-центре, расположенном в двух шагах от университета и исторического центра.
Конгресс-центр Саламанки
Еще один традиционный момент, который следовало бы отметить, это "присвоение" каждому мероприятию такого уровня как Европейский или Всемирный конгрессы по катализу, некого девиза, или, как теперь говорят, слогана, выражающего если не содержание, то вектор, или "нерв" текущего момента. На этот раз он звучал так: "Катализ для устойчивого мира". Можно английскому варианту девиза дать и несколько иной перевод: "Катализ ЗА устойчивый мир", т.е. как один из путей к нему. И то, и другое предполагает по крайней мере наличие концепции такого "устойчивого мира". Понятно, что она может быть только комплексной, и катализ может играть свою роль в обеспечении лишь технологической и экологической составляющей того устроения мира, которое признается "устойчивым". К сожалению, как показывают недавние события, в современном мире нет единого представления о том, что это такое. Даже внутри относительно узких "элит" - политической, экономической, научной - не выработано консенсуса по наиболее животрепещущим вопросам. В такой ситуации наполнение содержанием мероприятия под упомянутым девизом неизбежно отражает лишь какую-то часть общей картины. А какую именно - можно понять из того, какие приоритеты были приняты организаторами и программным комитетом при отборе докладов, в первую очередь - пленарных лекций.
Можно с уверенностью сказать, что в этом плане позиция организаторов находится полностью в русле основной концепции правительства Объединенной Европы - Еврокомиссии. Как известно, именно она является основным проводником идей снижения выбросов парниковых газов, перехода на альтернативные источники сырья и энергии, всемерного снижения давления (в том числе - химического) на среду обитания. Несмотря на высокую затратность всех этих направлений, можно согласиться с тем, что для густонаселенной Европы с высокой концентрацией производcтва и потребления и, что становится все более очевидным, не вполне устойчивой природной средой, они действительно актуальны.
Следует отметить также, что Европейские конгрессы по катализу с самого начала их истории являются форумами практически всемирными, т.к. при отборе докладов не делается никаких различий с точки зрения того, из страны какой части света - внутри или вне Европейского континента - они представлены. В данном случае, по результатам предварительной регистрации 14% из 1068 участников представляли страны других регионов мира.
Оргкомитетом было получено 1382 заявки на доклады. Из них принято 1255 (более 90%), в том числе 190 - как устные и 1065 - как стендовые сообщения. Кроме того, опять же - традиционно, каждый сессионный день начинался заказной пленарной лекцией. На них следует остановиться особо, т.к. именно выбор тематики пленарных лекций отражает наиболее полно приоритеты организаторов.
Первая пленарная лекция была прочитана проф. Э. Иглесия (Калифорнийский Университет, Беркли, США). Она была посвящена размерным эффектам в катализе, причем автору удалось избежать насыщения слайдов словами с приставкой "нано", что несомненно способствовало более предметному обсуждению материала. Основной акцент был сделан на металлические и оксидные системы и активацию молекул низших углеводородов, что продолжает быть весьма актуальным в плане поиска путей наиболее эффективного использования природных энергетических и сырьевых ресурсов. В отличие от большинства выступлений на подобную тему, в этой лекции не было представлено большого количества экспериментальных данных, полученных с использованием современных физических методов. Речь шла главным образом о соотношениях между энергетикой взаимодействия молекул алканов (в основном - метана и пропана) с металлическими и оксидными кластерами и ее проявлениями в кинетике реакций.
Вторая пленарная лекция была посвящена новому видению производства химических продуктов с позиций "зеленой химии". Это направление сейчас завоевывает все больше приверженцев среди специалистов-синтетиков и каталитиков. Вопрос заключается в том, насколько серьезные изменения требуются для перестройки реально действующих технологических процессов, чтобы они отвечали концептуальным требованиям "зеленой химии". Именно этому вопросу уделил основное внимание докладчик - проф. Г. Ченти (Университет Мессины, Италия). Основную идею его лекции, по-видимому, можно сформулировать так: устойчивость в химической технологии эквивалентна разумности - оптимизация масштаба производства с учетом необходимости перемещения сырья и продукции, максимальная интеграция процессов и аппаратов, полнота использования сырья, материалов и энергии, внутренние рециклы.
Более предметно - на примере альтернативных традиционным способов получения конкретных продуктов - реализация принципов "зеленой химии" была рассмотрена в лекции проф. Р. Шелдона (Дельфтский Технологический Университет, Нидерланды). Хотя она и не имела статуса пленарной, но заслуживает особого - хотя бы краткого - упоминания, т.к. прочитана она безусловным классиком "зеленой химии", была блестящей по форме и чрезвычайно богатой по содержанию.
Несмотря ни на что, остается очевидным тот факт, что основная часть энергопотребления и производства химической продукции в современном мире так или иначе связана с переработкой углеводородного сырья. И с этим связаны многие "вызовы" для катализа как в настоящее время, так и в ближайшем будущем. Именно это было предметом третьей пленарной лекции (Марчелло Регутто, Shell Global Solutions). Были рассмотрены основные тенденции и перспективы развития процессов переработки как длинноцепочечных, так и низших углеводородов.
Также вопросам каталитической химии углеводородов была посвящена следующая пленарная лекция проф. И. Лерхера (Мюнхенский Технический Университет, Германия). В ней, однако, внимание было сосредоточено на активации алканов в би- и многофункциональных каталитических системах, способных вести процесс по т. наз. концертным механизмам. В первую очередь речь идет о цеолитах, в которых большую роль играют процессы физической адсорбции, воздействие электростатических полей на молекулы реагентов, поляризация связей в них в сочетании с химическими превращениями, катализируемыми кислотными центрами различных типов. Наряду с этим, автор подчеркивает, что функционализация алканов всегда требует присутствия центров окислительновосстановительного типа.
Наконец, процессам переработки биомассы в химические продукты была посвящена последняя пленарная лекция П. Галлезо из Института каталитических и экологических исследований (ИКЭИ, Лион, Франция). Специально подчеркнуто, что эти процессы "автоматически" соответствуют концепции устойчивости: используется возобновляемое сырье; при его получении потребляется, а не выбрасывается СО2; и-за того, что сырье по химической форме ближе ко многим целевым продуктам, чем, например, углеводородное, возможно уменьшение числа стадий синтеза и количества побочных продуктов.
Кроме того, возможно получение продуктов, не имеющих синтетических аналогов, обладающих свойством биоразразлагаемости в окружающей среде и несущих в своей структуре "биометки" (например, хиральность). Автор рассматривает два направления переработки биомассы : высокотемпературное (при такой переработке в значительной мере уничтожается биологическая идентичность исходного сырья, а конечные продукты получаются главным образом через углеводороды) и низкотемпературное (позволяет получать широкий спектр продуктов тонкого органического и биохимического синтеза). В лекции рассмотрены как примеры конкретных синтезов на основе компонентов биомассы, так и общие подходы к построению системы технологий, "дружественных" окружающей среде и удовлетворяющих условию "устойчивости".
Пьер Галезо, активный участник объединенной Российско-французской лаборатории по катализу
На сегодня переработка природного возобновляемого сырья - одно из безусловно приоритетных направлений в области химических и смежных технологий в Европе. По этой причине различным его аспектам было посвящено большое число выступлений: ключевые лекции, устные и стендовые доклады. Так, ключевая лекция
Дмитрий Мурзин, в настоящий момент профессор университета Турку, Финляндия, ранее работал в Карповском институте физической химии, Москва.
На сегодня это одна из "горячих" тем в катализе, поскольку глицерин является почти неизбежным побочным продуктом переработки продуктов биологического происхождения (жиров) в компоненты дизельного топлива.
Естественно, абсолютное большинство докладов было представлено на секциях. Работа параллельных (в данном случае четырех) секций давно уже рассматривается как неизбежное зло, позволяющее заслушать огромное число докладов в разумное время. Надо отдать должное докладчикам и в первую очередь председательствующим на заседаниях: работу секций удалось хорошо синхронизировать, так что при достаточно близком расположении рабочих залов конгресс-центра удавалось посетить большую часть интересующих докладов, даже разнесенных пространственно. К сожалению, на мероприятиях, проводимых в нашем Отечестве, иногда приходится только мечтать о такой организационной культуре, с конгресс-центрами у нас проблемы.
По тематике все представленные работы были распределены на 13 секций, в том числе достаточно традиционных : дизайн каталитических систем, их дезактивация и регенерация, применение каталитических процессов в различных технологических областях. Среди более новых, но также переставших быть экзотикой, высокопроизводительные экспериментальные методы и аппаратура (довольно интересный взгляд на это направление был представлен в ключевой лекции д-ра К. Миродатоса, Институт Катализа и окружающей среды, Лион, Франция).
Др. Клод Миродатос, Институт катализа, Лион, также активный участник Российско-французской лаборатории по катализу.
Как обычно, большой интерес вызывают работы, в которых излагаются новые, в том числе комплексные подходы к исследованию катализаторов в процессе их работы. На обсуждаемом Конгрессе работала специальная секция; ее название можно дословно перевести как "Катализатор на работе" ("Catalyst at work"). Видимо, все уже устали от обсуждения того, что называть "in situ", а что "operando", и было решено пользоваться более простым выражением, которое трудно интерпретировать двояко. Среди докладов в данном направлении можно было бы отметить серию сообщений о разработке новых прецизионных спектральных методов, представленную проф. Б. Векхузеном и его сотрудниками (Университет Утрехта, Нидерланды), ключевую лекцию дра А. Брукнер (Лейбницевский Институт катализа, Росток, Германия) и обзорный доклад проф. Дж.М. Томаса (Кембриджский Университет, Великобритания) по применению электронной микроскопии в катализе.
В отличие от предыдущей конференции Европакат-8, для работ по фотокатализу на текущем Европакате не была выделена отдельная секция. Однако это можно рассматривать скорее как положительный аспект организации конференции: вливание работ по фотокатализу в практически все секции способствовало интеграции и большему вниманию к ним со стороны специалистов, занимающихся "традиционным" катализом. О растущем значении таких работ свидетельствует лекция лауреата премии Будара 2009 года Авелино Кормы "Designing mono and multifunctional catalysts and processes", в которой существенное внимание было уделено дизайну наноразмерных фотокатализаторов.
На конференции были представлены устные и стендовые доклады по большинству направлений развития современного фотокатализа. Распределение количеств работ по темам показано в следующей таблице.
Основные темы работ по фотокатализу и очистке воды на Европакат-9
| Тема | Кол-во устных докладов | Кол-во стендовых докладов |
|---|---|---|
|
Окисление в жидкой фазе для очистки воды |
5 |
25 |
|
Окисление в газовой фазе |
1 |
11 |
|
Восстановление катионов Сr(VI), Hg(II) |
0 |
2 |
|
Восстановление СО2 |
0 |
1 |
|
Выделение водорода из воды |
2 |
6 |
|
Самоочищающиеся поверхности |
0 |
2 |
|
Деструкция отравляющих веществ |
1 |
1 |
|
Дезинфекция |
1 |
0 |
|
Фотокаталитические синтезы катализаторов |
1 |
0 |
|
Фотокаталитические синтезы органических веществ |
0 |
2 |
|
ВСЕГО ПО ФОТОКАТАЛИЗУ |
11 |
50 |
|
Очистка воды с помощью процесса Фентона |
2 |
1 |
|
Очистка воды с помощью мокрого окисления |
0 |
3 |
|
ВСЕГО ПО НЕФОТОКАТАЛИТИЧЕCКОЙ ОЧИСТКЕ ВОДЫ |
2 |
4 |
Большая часть представленных исследований ведется по направлению приготовления фотокатализаторов и их применения для глубокого окисления (минерализации) загрязнителей воды и воздуха. Вторая по значимости тема -разложение воды с использованием энергии света.
Живой интерес вызвал доклад, посвященный применению координационных полимеров в качестве фотокатализаторов окисления. Были получены многообещающие начальные результаты, но остался вопрос о стабильности таких катализаторов в условиях окисления.
Ряд работ был посвящен фотокатализаторам на основе диоксида титана, модифицированных углеродом, в том числе углем. В нескольких работах было зафиксировано увеличение скорости окисления органических веществ в результате модифицирования углем. Положительный эффект для газофазного окисления от сочетания угля и TiO2 наблюдается при низком содержании угля на уровне нескольких процентов.
Среди немногих работ по процессам очистки воды с помощью нефотокаталитических методов следует отметить работу о разрушении фенола с помощью реагента Фентона и пероксида водорода, генерируемого in situ из кислорода и муравьиной кислоты на палладиевом катализаторе. Вследствие непрерывного добавления Н2О2 в реакционную смесь достигается высокая степень очистки воды.
Нельзя не отметить отдельно работы по выделению водорода из воды под действием света. Непосредственное разложение воды с выделением водорода в одностадийном процессе может обладать большей эффективностью по сравнению с двухстадийным процессом, состоящим из выработки электроэнергии солнечными батареями и затем электролиза воды. От Института катализа была представлена работа по разложению воды в системе диоксид титана неорганические переносчики заряда. Также были представлены работы по выделению водорода с участием органического донора электрона (глицерин) и неорганических доноров электрона S2/SO32. В качестве фотокатализаторов используют Ga2O3, Pt/TiO2, допированный медью CdS, Cd1xZnxS.
Исходя из количества работ по фотокатализу на Европакат-9 (около 60) в сравнении с общим количеством работ (несколько сотен), можно заключить, что эта область привлекает значительное внимание. По сравнению с конференцией Европакат-8, где были представлены 64 работы по фотокатализу, количество работ практически не изменилось.
Презентация В.А. Садыковым одного из немногих устных докладов от России.
Традиционно, достаточно большая доля представленных на конгрессе работ была посвящена энергетической тематике, в частности, получению водородсодержащего газа из различного углеводородного сырья. Интересен тот факт, что многие работы затрагивали получение водорода из возобновляемых источников, например, таких, как биоэтанол. Как это ни странно, но, основываясь на представленных результатах большинства работ, наиболее часто используемым активным компонентом для этой реакции есть и пока остается родий или кобальт, другие новые композиции так или иначе синтезируются с использованием этих металлов. Среди исключений устный доклад от Института катализа В. Садыкова, представляющий результаты исследований в рамках национальных и международных проектов по созданию блочных катализаторов для процессов трансформации углеводородов и кислородсодержащих соединений в синтезгаз, где показана высокая эффективность и стабильность к зауглероживанию нанокомпозитных активных компонентов, включающих наночастицы сплавов никеля и платины на сложных оксидных носителях (перовскитах, флюоритах) с высокой кислородной подвижностью.
Достаточно большой блок работ был посвящен проблеме переработки глицерина, что показательно для Европы, столкнувшейся с переизбытком этого продукта переработки масел растительного происхождения в биодизельное топливо. Один из предложенных путей утилизации глицерина, это получение водорода или синтез газа.
Для кого-то главный редактор, а для кого-то просто Мария.
Опять же традиционно большое количество работ было посвящено исследованию каталитических процессов паровой конверсии СО и избирательного окисления СО. Основное количество работ, так или иначе, представляли результаты, полученные на катализаторах, содержащих в своем составе оксид церия, который, по-видимому, является ключевым компонентом этих систем, способным обеспечивать высокие значения активности и селективности протекания этих процессов. На конгрессе данная проблема была освящена в ключевой лекции Марии Флитцани Стефанопулос (ун-т Тафта, США), главного редактора журнала Applied Catalysis B (Environmental) под названием "Au ions in oxide matrices: the making of a good watershift catalyst".
Профессор Дж Килнер: вот так и работают катодные материалы на основе перовскитов
По электрокатализу и топливным элементам (Тема 9) программа Конгресса была достаточно скромна, что, очевидно, объясняется большим количеством специализированных конгрессов и конференций по данному направлению (Solid State Ionics, Fuel Cell Forum, Electrochemical Society Meetings и т.д.). Две ключевые лекции "Катоды для среднетемпературных топливных элементов" и "Каталитические процессы в твердоэлектролитных топливных элементах" были представлены, соответственно, региональным редактором журнала Solid State Ionics Джоном Килнером (Империал Колледж, Лондон, известным специалистом в области изучения кислородной подвижности в оксидах методом ВИМС) и проф. Михаелом Стоукидесом (Греция), известным своими исследованиями влияния поляризации на протекание каталитических реакций в топливных элементах (эффект НЕМКА).
Просто Мария и просто Михаил во время welcome reception во дворе университета.
Организаторы конгресса представили также интересную и отчасти забавную культурную программу, включая выезд на ближайшее ранчо и заезды в телегах для осмотра стада быков и коров, перегоняемых пикадорами с места на место для динамики действия. Поскольку в данном месте Испании была засуха, пастбище, тщательно огороженное колючей проволокой, было абсолютно выжжено, что хорошо видно на снимке. Конечно, животные были бодры и энергичны, поскольку рядом располагались кормушки с травой и поилки.
Так нас и возили …
Лихой пикадор
Поскольку ранчо делало основной бизнес на туристах, то после прогулки на тракторных тележках кормили и поили также и участников Конгресса.
Теперь можно и подкрепиться…В глубине Иван Кожевников, Соединенное Королевство!
В Испании все есть, даже шоколадные фонтаны бьют.
В целом, возвращаясь к девизу Конгресса, можно сказать, что была представлена достаточно наглядная картина того, как каталитическое сообщество отвечает вызовам "текущего момента". Если эти вызовы подкрепляются адекватной материальной и моральной поддержкой со стороны различных бюджетов (государственных, межгосударственных, региональных) и заинтересованного бизнеса, то у соответствующей части этого сообщества возникают не только дополнительные побудительные мотивы, но и конкретная "ответственность за соответствие". И это наблюдается не только в Европе и других традиционных с точки зрения развития катализа регионах. Например, вполне ясно выраженной становится тенденция увеличения представительства участников (в т.ч. с устными докладами) из стран Ближнего и Среднего Востока, в первую очередь из Ирана.
Как говорил классик, "... о том, что близко, мы лучше умолчим". И всё же: по числу зарегистрировавшихся участников Конгресса (около 30 чел.) Россия оказалась далеко не в конце списка, а заняла достойное место между Португалией и Турцией.
Часть Российской команды Конгресса по катализу с примкнувшими к ним другими участниками.
Еще одна часть немного припоздала к общей съемке.
Алексей Пестряков и Оксана Таран
Правда, из наших соотечественников среди пленарных и ключевых лекторов оказался лишь уже упомянутый Д.Ю. Мурзин, представляющий к тому же университет финского города Турку. Разговоры о первенстве курицы и яйца идут давно, но они похожи на блуждание в трех соснах: и так понятно, что при неработающих перерабатывающих отраслях промышленности не будет достаточной поддержки такой, в общем-то, прикладной области исследований как катализ. А без достаточно развитой инфраструктуры исследований (от фундаментальных и поисковых до самых прикладных) невозможно эти самые отрасли запустить в масштабе страны. И в чем на самом деле загвоздка, все мы более-менее знаем. Но всё тот же классик! "Ходить бывает склизко по камешкам иным ..."
Авторы
Михаил Синев (Институт химической физики, Москва)
Александр Воронцов, Павел Снытников, Владислав Садыков (Институт катализа)
Выполнено исследование каталитических свойств четырех серий ферросфер с содержанием железа 25-65 мас. % в процессе окислительной димеризации метана при температурах 600–750 °С, в составе реакционной смеси CH4:O2:N2 -
82:9:9 об. %. 
Место проведения