III International Scientific Conference on “Sustainable and Efficient Use of Energy, Water and Natural Resources”

Europe/Moscow
Saint-Petersburg

Saint-Petersburg

Lomonosov Hall (The ITMO University)
Jiří Jaromír KLEMEŠ (SPIL, NETME Centre, FME, Brno University of Technology, VUT BRNO), Petar Varbanov (Brno University of Technology, FME, NETME Centre, SPIL), Sergey Romanenko (SEWANconf.ru), Stanislav Boldyryev (Tomsk Poltechnic University)
Description

Sponsors

       


The ITMO University and the Tomsk Polytechnic University invite you to take part in the 3rd International Scientific Conference “Sustainable and Efficient Use of Energy, Water and Natural Resources” on April 19-24, 2021 in St. Petersburg.

The aim of the conference is to create an effective platform for discussing practical and theoretical issues of energy conservation and resource efficiency. The target audience of the conference is the representatives of the organizations from scientific and educational communities, the representatives of state authorities and industrial and commercial companies.

The target audience of the conference is the representatives of organizations  from the scientific and educational complex as well as the representatives of state authorities and production companies.

The main Conference topics are

  • Energy Saving and Energy Efficiency
  • Environmentally-Friendly Energy Conversion and Supply
  • Environmental Protection Systems
  • Clean Technologies
  • Clean water
  • Sustainable Use of Natural Resources
  • Sustainable cold chains
  • Food Biotechnology for Human Health

Within the framework of the Conference it is also planned to hold the Workshop “Methodology of Energy Efficiency and Resource Saving Management” for the students and post-graduate students whose scientific activities are connected to this topic.

Important dates

Registration of the Young Scientist Workshop participants – April 04, 2021.

Consideration of abstracts – March 01, 2021

The conference will be held on –  April 1924, 2021.

Presentations guideline

The scientific program will consist of plenary (40 minutes) and keynote lectures (20 minutes), oral (15 minutes) and poster presentations. The organizing committee will provide for both full-time and on-line participation.

Publication policy

Selected conference materials will be published in the journals indexed in the world's reference databases (Scopus, Web of Science, etc.).

Registration
Registration form
Participants
  • Abdullah Shehada
  • Afanasii Protazanov
  • Aigul Saduakassova
  • Aigul Valeeva
  • Aisulu Tasbolat
  • Albert Kaltaev
  • Aleksander Andreev
  • Aleksandr Baranov
  • Aleksandr Kovanov
  • Aleksandr Moshnikov
  • Aleksandr Strelnikov
  • Aleksandr Tskhai
  • Aleksandra Buldysko
  • Aleksandra Maiurova
  • Aleksandra Valueva
  • Aleksei Khimenko
  • Aleksei Krasilnikov
  • Aleksei Rakitin
  • Aleksei Rogolev
  • Aleksey Divnenko
  • Aleksey Fedorov
  • Aleksey Khalyavin
  • Aleksey Kruglov
  • Alena Gorbunova
  • Alena Parfyonova
  • Alena Petrova
  • Alena Zhulanova
  • Alexander Fedorov
  • Alexander Grimitlin
  • Alexander Rybin
  • Alexander Semenov
  • Alexander Shemetev
  • Alexander Tolstykh
  • Alexander Tunik
  • Alexandr Gavrilenko
  • Alexandr Gavrilenko
  • Alexandr Pozdnyakov
  • Alexandr Sanin
  • Alexandra Kolomiitseva
  • Alexandra Matvienko
  • Alexandra Patenyan
  • Alexandra Plesu Popescu
  • Alexey Tereshin
  • Alfred Faizulin
  • Alina Chetyrkina
  • Alina Khamzina
  • Aminat Ahmedova
  • Amir Musinov
  • Anastasia Andreeva
  • Anastasia Ivanova
  • Anastasia Nedomovnaya
  • Anastasia Novikova
  • Anastasia Pavlova
  • Anastasia Polezhaeva
  • Anastasia Rif
  • Anastasia Saproshina
  • Anastasia Semenova
  • Anastasia Tyurina
  • Anastasiia Elnikova
  • Anastasiia Kantsulina
  • Anastasiia Kochurova
  • Anastasiia Yeremenko
  • Anastasiya Tverdaya
  • Anastasya Yakkola
  • Anatoliy Andreev
  • Anatoly Popov
  • Andrei Pechurin
  • Andrew Zaitsev
  • Andrey Bruk
  • Andrey Fedoseev
  • Andrey Lisovtsov
  • Andrey Makarchev
  • Andrey Manuilov
  • Andrey Nikitin
  • Andrey Temerov
  • Angelina Baskovtseva
  • Angelina Dmitrieva
  • Anna Atanovа
  • Anna Cherencova
  • Anna Kuznetcova
  • Anna Lapina
  • Anna Ledovskaia
  • Anna Makarova
  • Anna Nikitina
  • Anna Pashkova
  • Anna Tarasova
  • Anna Vasilenok
  • Anton Gerasimov
  • Anton Khrekin
  • Anton Khryanin
  • Anton Mosalev
  • Anton Tikhiy
  • Arsenii Morozov
  • Artem Dysin
  • Artem Guzhechenko
  • Artem Petrovskiy
  • Arthur Khasanov
  • Aset Ferzauli
  • Azamat Ipmagambetov
  • Aziza Oripova
  • Baurzhan Duisebayev
  • Beishenbek Ordobaev
  • Birlant Dzhamaldinova
  • CAMILA CIDON
  • cassendra bong
  • Chew Tin Lee
  • Damir Tolepbergenov
  • Daniel Nsengumuremyi
  • Daniela Muñoz Osorio
  • David Artemyev
  • Denis Filyukov
  • Denis Kravchenko
  • Devard Stom
  • Dmitrii Antonov
  • Dmitrii Gusak
  • Dmitrii Manshin
  • Dmitrii Strebkov
  • Dmitry Golubev
  • Dzhemma Shushpanova
  • Ekaterina Krynkina
  • Ekaterina Kupressova
  • Ekaterina Popova
  • Ekaterina Sokolova
  • Ekaterina Tambulatova
  • Ekaterina Tiurikova
  • Ekaterina Tyurikova
  • Ekaterina Yushkova
  • Ekatherina Ishutina
  • Elena Bendenko
  • Elena Boytsova
  • Elena Bykovskaia
  • Elena Gnezdilova
  • Elena Gryaznova
  • Elena Kiprushkina
  • Elena Klevanova
  • Elena Kuprina
  • Elena Pinigina
  • Elena Rogozina
  • Elena Romanenko
  • Elizaveta Kuznetsova
  • Ershat Shafhatov
  • Eugenia Taubert
  • Evgeniia Gordeeva
  • Evgeniy Nikolaev
  • Evgeniy Petrenko
  • Evgeniya Kravtsova
  • Evgeniya Kudryavtseva
  • Evgeny Buzoverov
  • Evgeny Petrov
  • Evgeny Petrov
  • Fedor Naumov
  • Firuza SHERMATOVA
  • Galina Goncharova
  • Galina Nyashina
  • Gennadiy Obraztsov
  • Georgiy Borschev
  • Georgy Dzhabarov
  • Georgy Lebedev
  • Georgy Trifonov
  • GHIZLANE FATTAH
  • Gor Shushanyan
  • Grigorii Lakienko
  • GULCHERE SADYKOVA
  • Gulnaz Dimukasheva
  • Gulnur Sakhabutdinova
  • Habiba Sehlaoui
  • Hon Huin Chin
  • IGOR BARANOV
  • Igor Ogorodnikov
  • Ilia Zubkov
  • Ilya Lesin
  • Ilya Novikov
  • Irina Dmitrieva
  • Irina Drozdova
  • Irina Kirillova
  • Irina Krivosheeva
  • Irina Pospelova
  • Irina Pospelova
  • Irina Shestopalova
  • Irina Timofeeva
  • Irina Ulanova
  • Irina Ushaeva
  • Irina Vdovina
  • Iuliia Sankina
  • Ivan Cheltybashev
  • Ivan Postnikov
  • Ivan Tkhorzhevskiy
  • Jiří KLEMEŠ
  • John Murray
  • Juris Burlakovs
  • Karina Sirotina
  • Kirill Dosaev
  • Kirill Larionov
  • Kirill Petrov
  • Klara Tarantseva
  • Konstantin Slyusarskiy
  • Kristina Paushkina
  • Kristina Stepanova
  • Kristina Tonkova
  • Ksenia Ivanova
  • Ksenia Machekhina
  • Ksenia Pichugina
  • Ksenia Riaskova
  • Ksenia Vershinina
  • Kseniia Domnina
  • Kseniia Kuznetsova
  • Kseniya Semenova
  • Lada Kalashnikova
  • Larisa Belykh
  • Leonid Romanenko
  • Leonid Ulyev
  • Leonid Ulyev
  • Lev Ivanov
  • Lidia Kontrosh
  • Liliia Sulkarnaeva
  • Liliya Merinova
  • Limei Gai
  • Liudmila Krupskaya
  • Liudmila Kulagina
  • Luis B. Sánchez
  • Mahdi Deymi-dashtebayaz
  • Mahmood Hashim
  • Maksim Ivanov
  • Malika Assilova
  • Margarita Volf
  • Maria Nosova
  • Maria Oglezneva
  • Maria Petrova
  • Maria Potudanskaya
  • Maria Victoria Migo-Sumagang
  • Marianna Kremenevskaya
  • Mariia Daniliuk
  • Mariia Volkovich
  • Marina Kustikova
  • Marina Maksimova
  • Marina Zolotareva
  • Mariya Golenko
  • Mariya Osintseva
  • Mariya Vasileva
  • Mark Akhmetshin
  • Mark Semenovykh
  • Mary Alnakoud
  • Marzhan Sadenova
  • Maxim Kuznetsov
  • Mehdi Mehrpooya
  • Meruyert Utegenova
  • Michel Innocent PEYA
  • Mihail Saksonov
  • Mikhail Batyuk
  • Mikhail Komarevtsev
  • Mikhail Nizovtsev
  • Mikhail Vasilev
  • Mishel Davydenko
  • Mohamed Handawy
  • Mr. Sheikh Omar BALDEH
  • Mushtaq AL-Furaiji
  • Nadezhda Karpova
  • Nadezhda Maksimenko
  • Nadezhda Popova
  • Naryzhny Valerievich
  • Natalia Dinkelaker
  • Natalia Efimova
  • Natalia Habibova
  • Natalia Rastanina
  • Natalia Shishova
  • Natalia Vasilevskaya
  • Nataliia Kurnikova
  • Nataliy Муращенкова
  • Natalya Sharova
  • Natalya Vetrova
  • Nelli Molodkina
  • NGREMALE HERVE
  • NGREMALE HERVE
  • Nikita Fridrikh Dinkelaker
  • Nikita Martyushev
  • Nikita Titov
  • Nikita Zaitsev
  • Nikola Vladimir
  • Nikolay Laptev
  • Nikolay Tsvetkov
  • Oksana Engoyan
  • Oksana Liashenko
  • Oksana Medvedeva
  • Oleg Korovin
  • Oleg Popov
  • OLEG TBVETKOV
  • Oleg Volokitin
  • Olga Bityutskaya
  • Olga Egorova
  • Olga Gaidukova
  • Olga Golovanova
  • Olga Gudilova
  • Olga Konicheva
  • Olga Nechaeva
  • Olga Nevidimova
  • Olga Pinchuk
  • Olga Ponomareva
  • Olga Prituzhalova
  • Olga Rumiantceva
  • Olga Sakharova
  • Olga Vyatchina
  • Ostap Losev
  • Othmane LABIED
  • Pavel Demidov
  • Pavel Kuznetsov
  • Pavel Senachin
  • Petar Varbanov
  • Polina Barbanel
  • Polina Plotnikova
  • Polina Zhusterova
  • Rafael Faizullin
  • RAJNI KANT
  • Raliya Yulmetova
  • Razan Harbah
  • Regina Romanova
  • Rimma Ilyasova
  • Robert Shadrin
  • Roman Efimov
  • Roman Krumer
  • Roman Krumer
  • Romin Sanavbarov
  • Ruba Hussaineh
  • Sabina Fakhrtdinova
  • Saidmuhammad Mirzoev
  • Sandro Nižetić
  • Sangya Singh
  • Sergei Korobkov
  • Sergei Korobkov
  • Sergey Fedosov
  • Sergey Gastev
  • Sergey Golobokov
  • Sergey Krents Krents
  • Sergey Murik
  • Sergey Perevalov
  • Sergey Pleshanov
  • Sergey Romanchikov
  • Sergey Romanenko
  • Sergey Rykov
  • Shyryn Batyrbekova
  • Sofia Antipova
  • Sofia Chubova
  • Sofy Kosolapova
  • Stanislav Boldyryev
  • Stanislav Chicherin
  • Susanna Kerimbekova
  • Svetlana Banar
  • Svetlana Bendenko
  • Svetlana Davydenko
  • Svetlana Fedorova
  • Svetlana Gustyakova
  • Svetlana Timofeeva
  • Svetlana Tungatarova
  • Svetlana Vozykova
  • Sviatoslav Makarov
  • Svyatoslav Tsibulskiy
  • Tach Kiyatkhanov
  • TAMMINA PATRUDU
  • Tatiana Avdeenkova
  • Tatiana Didenko
  • Tatiana Ivanova
  • Tatiana Meledina
  • Tatiana Nikishova
  • Tatiana Semenova
  • Tatyana Brostilova
  • Tatyana Gil
  • Tatyana Ivanenko
  • Tatyana Sautkina
  • Ulbosyn Kyzdarbek
  • Umidillo Khamdamov
  • Valentin Shekhovtsov
  • Valentina Khoreva
  • Valentina Kolodyaznaya
  • Valentina Kosterova
  • Valeriy Perminov
  • Valery Filippov
  • Vanessa Kalero
  • Varvara Tsvetkova
  • Vasilina Kostiuk
  • Vasily Kozhevnikov
  • Vera Ivanova
  • Vera Ulyasheva
  • Veronica Tarbaeva
  • Veronika Nikitina
  • Veronika Tereshko
  • Victoria Gerasyutenko
  • Viktoria Murashko
  • Viktoria Zakharova
  • Viktoriia Pozdniakova
  • Violetta Savoskula
  • Vitalii Peniavskii
  • Vladimir Gubin
  • Vladimir Ivanov
  • Vladimir Kuryakov
  • Vladimir Lebedev
  • Vladimir Lebedev
  • Vladimir Mitropov
  • Vladimir Polin
  • Vladimir Voronov
  • Vladislava Saramotina
  • Vyacheslav Malichenko
  • Vyacheslav Manohin
  • Wojciech Kowalski
  • Xuexiu Jia
  • Yana Malkova
  • Yee Van Fan
  • Yufei Wang
  • Yulianna Borisova
  • Yuliya Broyko
  • Yuliya Petrova
  • Yuri Abzaev
  • Yuri Klimenko
  • Yurii Laptev
  • Yurii Zarichnyak
  • Yuriy Krivtsun
  • Yuriy Rakhmanov
  • Yuriy Zhukovskiy
  • Yury Krivoshein
  • Yury Shirokov
  • Yury Turov
  • Yury Дубровин
  • ZHANSERIK SHOSHAY
  • Zulfiya Shakiryanova
  • Виктор Глебов
  • Владимир Матвиенко
  • Юрий Кустиков
    • 09:00 10:00
      Registration
    • 10:00 10:30
      Young Scientist Workshop: Welcome words
    • 10:30 11:40
      Young Scientist Workshop: Lechure 1
    • 11:40 12:00
      Coffee break 20m
    • 12:00 13:00
      Young Scientist Workshop: Lechure 2
    • 13:00 14:00
      Lunch 1h
    • 14:00 17:00
      Young Scientist Workshop: Soft skills
    • 10:00 11:00
      Young Scientist Workshop: Breakfast with the host scientist
    • 11:15 12:00
      Young Scientist Workshop: Lechure 3
    • 12:15 13:00
      Young Scientist Workshop: Lechure 4
    • 13:00 14:00
      Lunch 1h
    • 14:00 17:00
      Young Scientist Workshop: Soft skills-2
    • 09:00 10:00
      Registration
    • 10:00 13:00
      Plenary: 1
      • 10:20
        School of Biotechnology and Cryogenic Systems, ITMO University: People, Planet, Profit 40m

        ITMO University is one of the lead Universities in the Russian Federation. Ranking of THE 501-600, QS World University Rankings – 360.
        ITMO University includes 5 schools: Internet Technologies and Programming, Computer Technologies and Controls, Photonics, Biotechnology and Cryogenic Systems (SBCS), Economics, Management and Innovations, and 43 international research laboratories with international staff serving over 12 500 students, 2400 foreign students from 87 counties and about 1290 PhD-students. ITMO University offers 146 master programmes ,45 PhD programmes; over 20 Master programmes are taught in English.
        University planning to implement the "science-education-business" collaboration model.
        Saint-Petersburg State University of Refrigeration and Food Engineering (was founded in 1931) became a part of the ITMO University in 2012 as the School of Biotechnology and Cryogenic Systems.
        Among the School’s industrial partners are more than 50 Russian and international companies such as Karavai, Leipurien Tukku, Fazer, Baltika Brewery, Danone, Galaktika, Petmol, Coca-Cola, Heiniken, Russian Standard, Electronics RUS, Daikin, KRION, Mitsubishi Electric, Gazprom, etc.
        We cooperate with many renowned universities worldwide, including the TU Dresden, Hamburg University of Technology, the Technische Universität Ilmenau, Leipzig University, University of Central Florida, Illinois State University, Saint Louis University, South-Eastern Finland University of Applied Sciences, Lahti University, Aalto University, Harbin University of Science and Technology, Lanzhou University, the University of Liège, etc.
        Among the School's key research areas are:
        • developing technologies for improving the quality of life (People, Profit)
        • increasing energy efficiency of biomass processing and reducing human impact on the environment (Profit, Planet)
        • creating functional materials for biotechnologies (People Planet)
        Project names:
        Development of a technology for mutual integration of the local Energy Hub and engineering systems of the building
        Selection and substantiation of technology for changing the thermophysical parameters of liquefied natural gas to reduce losses from evaporation during its accumulation, storage and transportation
        Affordable WBC is the basis of population health
        Natural Gas Liquefier Upgrade
        Creation and study of the properties of thermoelectric materials based on transition metal silicides and magnesium silicides
        Decrease in thermal conductivity in environmentally friendly thermoelectrics due to low-dimensional effects and nanostructuring
        Environmentally friendly technologies of energy saving and increasing the efficiency of low-temperature systems
        Mini-channel technologies in refrigeration technology
        Heating and cooling systems using renewable energy sources
        Management of municipal solid waste in St. Petersburg and the Leningrad region using micro-gas turbine technologies
        Solid-state coolers and energy converters based on functional multiferroid and thermoelectric structures
        Improving the efficiency of energy systems by using thermal energy storage batteries
        Development of an integrated adaptive system for distributed indoor climate control
        Development of adaptive air regulation technology for transformable rooms
        Development and research of the principles of building a digital freon analyzer
        Deep processing of wheat to obtain bioethanol
        The use of ultrafine humato-sapropel suspensions in the fight against mycotoxins
        Processing of hogweed to obtain useful chemical compounds
        Development of technology for complex processing of residual brewer's yeast
        Biotechnology of low-temperature storage using gas-selective membranes
        Natural immunostimulating additives in beekeeping, their effect on the survival of bees and the quality of honey
        Resource-saving technologies for biomodification of the properties of food raw materials and the creation of functional food products based on it
        Development of Edible Food Coating for Cheese
        Technology for processing waste from cutting aquatic organisms to obtain valuable biologically active substances
        Technology of ecological rehabilitation of the environment in aquaculture by wastewater treatment
        Development of an Insect Based Absorption Agent (LuciaCesar)
        The role of biologically active substances of natural origin in the development and nutritional prevention of non-communicable diseases
        Development of a closed-cycle technology for chia seeds (Salviahispanica L.) as a functional food ingredient
        Biomonitoring and control of chemical contamination of wild food products
        Determination of the biodegradability of packaging materials under composting conditions
        Development of functional food products based on secondary raw materials of the dairy industry
        Resource-saving environmentally friendly technologies of bioactive food ingredients with desired properties from biological resources and secondary raw materials of plant and animal origin
        Reducing thermal conductivity in environmentally friendly thermoelectric materials due to low-dimensional effects and nanostructuring
        Obtaining secondary raw materials and energy resources based on the principles of circular economy
        Developing Functional Foods for Healthy Aging based on secondary milk processing products. Functional Nutrition for active and healthy longevity (FulLife)

        Speaker: Olga Rumiantceva (University ITMO)
      • 11:00
        Coffe -Break 30m
      • 11:30
        Impacts of COVID-19 on Energy and Environmental Emissions in Various Parts of the World: the EU, Singapore and Russian Federation. 45m

        The COVID-19 pandemic, which swept over most countries worldwide, brought considerable challenges to many areas of human activities. Besides the crucial challenges – medical services and treatments, they have also been societal, political and economic issues to be dealt with.
        Even under this critical situation, when the priorities considerably shifted in the fight for the survival of the population, the environmental impact should not be neglected. As many studies and advanced research developments have been demonstrating, the pandemic can be used as an inhibitor for a positive change and if properly managed as an innovation accelerator that triggered the six innovation wave.
        However, the impact on the environment has varied in different parts of the world based on specific conditions. This contribution has been overviewing three parts of the world: The European Union, which despite its variety of presently 27 countries act legally and politically as one unit; the Russian Federation and a sample of a highly developed city-state in South East Asia – Singapore.
        Based on the previous research results (see the list of references), environmental footprints based on integrated environmental methods, including Life Cycle Assessment are exploited for the quantification. They include waste, especially plastic waste needed for fighting the COVID-19, disinfection requirements, profound impact of the logistic and the rise of new, technologically advanced, human activities, mainly related to the e- prefix.
        The conclusions are stemming from summarising the experience gathered in different countries and provided some assessment for the final, hopefully, phase of the battle with the virus and the starting points for the recovery, which should use the “creative destruction" opportunity to boost the innovation wave.
        Acknowledgements
        This research was supported by the EU project “Sustainable Process Integration Laboratory – SPIL”, project No. CZ.02.1.01/0.0/0.0/15_003/0000456 funded by EU “CZ Operational Programme Research, Development and Education”, Priority 1: Strengthening capacity for quality research has been acknowledged and by Tomsk Polytechnic University Competitiveness Enhancement Program grant Number VIU-RSCABS-199/2020, executed via the collaboration contract No.9627 with the Tomsk Polytechnic University from 17/09/2020.
        References
        Klemeš, J.J., Fan, Y.V., Tan R. Jiang, P., 2020. Minimising the present and future plastic waste, energy and environmental footprints related to COVID-19, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 127, 2020, 109883.
        Fan Y.V., Jiang P., Hemzal M., Klemeš J.J., 2021. An update of COVID-19 influence on waste management. Science of The Total Environment, 754, 142014.
        Klemeš, J.J., Van Fan, Y., Jiang, P., 2020. The energy and environmental footprints of COVID-19 fighting measures–PPE, disinfection, supply chains. Energy, 118701
        Klemeš, J.J., Van Fan, Y., Jiang, P., 2020. COVID‐19 pandemic facilitating energy transition opportunities, International Journal of Energy Research, DOI: 10.1002/er.6007
        Jiang P., Fu X., Fan Y.V., Klemeš J.J., Chen P., Ma S., Zhang W., 2021. Spatial-temporal potential exposure risk analytics and urban sustainability impacts related to COVID-19 mitigation: A perspective from car mobility behaviour, Journal of Cleaner Production, 279, 123673.
        Jiang P., Fu X., Fan Y.V., Klemeš J.J., 2021, Impacts of COVID-19 on energy demand and consumption: Challenges, lessons and emerging opportunities, Applied Energy. Doi: 10.1016/j.apenergy.2021.116441
        Chofreh A.G., Feybi A.G., Klemeš J.J., Moosav S.M.I, Davoudi M., Zeinalnezhad M., 2020, Covid-19 shock: Development of strategic management framework for global energy, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 110643, doi: 10.1016/j.rser.2020.110643.

        Speaker: Jiří Jaromír KLEMEŠ (SPIL, NETME Centre, FME, Brno University of Technology, VUT BRNO)
      • 12:15
        "Comfort" for Vaccines 45m

        CAREL и факультет Энергетики и Экотехнологий Университета ИТМО —
        Проблемы хранения термолабильных препаратов на примере вакцин.
        CAREL – итальянская компания -производитель компонентов оборудования HVAC/R, используемого в том числе в медицинских учреждениях:

        • изотермические увлажнители воздуха для систем вентиляции и медицинских кондиционеров

        • автоматика для управления вентиляционными агрегатами и центральными кондиционерами

        • автоматика для управления холодильным оборудованием, в частности – медицинскими и фармацевтическими холодильниками, холодильными камерами
        • SCADA-cистемы мониторинга: микроклимата в зданиях, работы инженерных систем, лабораторной и медицинской техники, передача данных в сервисные компании и т.п.
        Speaker: Andrey Bruk
    • 13:00 14:00
      Lunch 1h
    • 14:00 17:00
      Clean water: 1 1223 (Lomonosov st. 9)

      1223

      Lomonosov st. 9

      Convener: Aleksandr Tskhai (главный научный сотрудник Института водных и экологических проблем СО РАН, профессор Алтайского государственного технического университета им. И.И.Ползунова)
      • 14:00
        A Modified Water Scarcity Pinch for Regional Water Use Optimisation 20m

        Water scarcity has become one of the chronic environmental issues that threaten human lives in various areas in the world. Various frameworks and approaches have been developed to determine the water scarcity, and most of the results propose to reduce the scarcity by lowering water consumption and increase reuse. However, in addition to the water scarcity caused by over-exploitation of water resources, growing cases have indicated that the shortage of available water resources has become the major cause of water scarcity. This type of water scarcity increasingly occurs in countries with non-increasing (and even decreasing) water consumptions. These countries are often developed countries with the economy operating in tertiary sectors or advanced secondary sectors, and the population in these countries tends to maintain or increase with a very low rate. In these cases, the potential of compressing the industrial and residential consumption has become limited, and the overall water consumption usually main at a stable level or even decrease. On the other hand, with the decrease in water consumption, water suppliers might increase the water price to maintain a reasonable benefit. The burden of water scarcity is shifted to the user, who contributed to water-saving and water-use efficiency improvement. Mitigating this type of water scarcity faces new challenges and conflicts. This work provides an analytical review of the current issues and future potentials to alleviate the water scarcity in countries with non-increasing water consumptions and provides suggestions for water management policies. Significant remarks are that multi-user (industries, residences, wastewater treatment plants, etc.) water integration is still of great potential to maximise the water usability. Rainwater harvesting and storage are promising to increase water availability. Water infrastructures needed for regional water integration and rainwater utilisation should be further designed and developed.

        Keywords: Water Scarcity, Water Integration, Rain Water Harvesting, Water Infrastructure
        Acknowledgement
        The EU supported project Sustainable Process Integration Laboratory – SPIL funded as project No. CZ.02.1.01/0.0/0.0/15_003/0000456, by Czech Republic Operational Programme Research and Development, Education, Priority 1: Strengthening capacity for quality research has been gratefully acknowledged.

        Speaker: Xuexiu Jia (Sustainable Process Integration Laboratory – SPIL, NETME Centre, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology - VUT Brno, Technická 2896/2, 616 69 Brno, Czech Republic)
      • 14:20
        The primary producer of the sea ecosystem under the influence of dredging. 15m

        The technogenic transformation of the water ecosystems under the dredging is one of the actual problems for the near-shore waters. The main primary producer and the base of food webs in the seas are microscopic algae which are suspended in waterbodies. The phytoplankton of Luga Bay (the second bay of the Gulf of Finland) was investigated during the period of Ust-Luga commercial seaport construction in the condition of continual dredging. By the results of the investigation, the fast recovery of the phytoplankton structure after the dredging was shown. The trend of changing phytoplankton structure and quantitative characteristics was not found. This indicates the stable state of Luga Bay ecosystem's primary producer and the preservation of its productional resources.

        Speakers: Dr Oksana Liashenko (ITMO University), Dr Gennadij Liashenko (Saint-Petersburg branch of VNIRO)
      • 14:35
        Combined toxic effect of potassium butyl xanthate and oil on duckweed (Lemna minor) 15m

        Potassium butyl xanthate (PBX) is widely used as a reagent in ore dressing by flotation. For this reason, it is present in the wastewater of these industries [Goryachev, 2014; Ignatkina, 2014]. Oil products are found even more often in a wide variety of waste waters. They, like flotation reagents, have a depressing effect on aquatic organisms. At present, biotesting methods are widely used to assess the quality of water bodies and predict the consequences of pollution. They allow an integral assessment of the quality of the environment. This is their important advantage over analytical chemistry methods. The latter are intended, as a rule, to determine individual compounds or certain groups of them [Zhmur, 2018]. The study of the combined action of oil and flotation reagent by biotesting methods in a multifactorial experiment makes it possible to reveal the nature of this interaction (additive, antagonistic or synergistic) [Zholdakova, 2012; Gelashvili, 2016].
        The purpose of this work is to study the isolated and combined effect of potassium butyl xanthate and oil on an aquatic plant – duckweed (Lemna minor).
        Concentrations of PBX and oil in experiments with isolated action on small duckweed were 10.0; 50.0; 100.0; 500.0; 1000.0 mg / l. The toxicity of the samples was assessed by the increase in the number of L. minor fronds in the samples [GOST 32426-2013]. The study was carried out in three independent experiments, three replicates each. Statistical data processing was performed using the Microsoft Office software package.
        The toxic effect of PBX and oil in the concentration range of 10.0-1000.0 mg / l on the increase in the number of duckweed fronds was quantitatively determined.
        Using probit analysis, the concentrations of PBX and oil were found that inhibit the studied reaction parameters by 25% (ICR25), 50% (ICR50), 75% (ICR75). Concentrations of PBX solutions causing an inhibitory effect on the increase in the number of duckweed fronds by 25%; 50% and 75% were 3.8mg / L; 21.9mg / L and 46.8mg / L, respectively. Concentration of oil emulsion causing similar effects - 9.4 mg / l; 53.6 mg / L and 500.0 mg / L, respectively.
        These concentrations served as three levels of variation of the PBX-oil factors in terms of a full factorial experiment.
        When designating the concentrations of the two substances included in the combination as x1 and x2, the toxic effect on small duckweed under the combined effect of the mixture was determined according to the results of nine experiments as the dependence y = f (x1, x2) and expressed as a second-order polynomial.
        When performing a full two-factor experiment with the combined action of oil and PBX, the regression equation was obtained:

        y=71,64+11,87x_1+18,62x_2+2,73x_1^2-2,82x_2^2-9,35x_1 x_2

        The analysis of the equation made it possible to conclude that the action of substances is unidirectional, interdependent (b12 ≠ 0), and the interaction is expressed quite strongly. Isolated introduction of oil with an increase in concentration from ICR50 to ICR75 causes an increase in the toxic effect by 15%, and PBX – by 16%, while with combined action – by 21%. Thus, we can conclude that the nature of the combined action of PBX and oil is interdependent, antagonistic, less than additive.

        This work was supported by the RFBR grant 19-29-05213 MK "Mechanisms of the complex interaction of soils with oil, oil products and surfactants in the processes of oil pollution and bioremediation". The studies were carried out using the Center for Collective Use of the Baikal Museum of the Irkutsk Scientific Center («Collection», http://ckp-rf.ru/ckp/495988/).

        Speakers: Michael Saksonov (Irkutsk State University), Alina Stom (Irkutsk State University)
      • 14:50
        Two-dimensional smart material with programmable ionic channels for water purification 15m

        Many materials with varied characteristics have been investigated for water purification and separation applications. Traditional membrane technology is a separation process that allows species to pass through the membrane depending on the pore size. This study offers a new design principle: controlling cations' transport with graphene oxide-polyethyleneimine (GO-PEI) membrane. The regulation mechanism relies on specific interactions between internal components of membrane and ions.
        The fundamental mechanism that opens the ionic channels for the transport of hydrated ions is replacing a fraction of protons in the interlayer PEI with K+ ions. The K+/H+ exchange can be treated as a stochastic process of competition between protons and potassium ions for the available sites on GO–PEI. In the regular state GO–PEI membranes are closed for the transport of hydrated ions due to strong repulsion between the cations and the positively charged PEI. However, the chains of carbonyl groups at the GO and PEI interface act as selective ionic channels, allowing dehydrated K+ to permeate through.
        It should be possible to design membranes with regulated selective K+ /Na+ pumping for the extraction of Li+ or separation of Cs+. Such membranes will allow building relatively simple artificial structures that reproduce such properties of living matter as switchable ionic permeability and selectivity and will lead to further advances for water purification.
        References:
        1. Wang, J. L. & Zhuang, S. T. Removal of cesium ions from aqueous solutions using various separation technologies. Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 18, 231–269 (2019).
        2. Gopinadhan, K. et al. Complete steric exclusion of ions and proton transport through confined monolayer water. Science 363, 145–148 (2019).

        Speaker: Anna Nikitina (ITMO University)
      • 15:05
        Natural and waste water treatment using an electrostatic field 15m

        The efficiency of purification of low-turbid waters directly depends on the intensification of the process of sedimentation of particles in the liquid. At present, in order to accelerate the precipitation process during settling, various weighting additives are used, for example, quartz sand with a particle size of 0,05 - 0,14 mm, iron powder, magnetite with a particle size of no more than 0,05 mm, etc. the process of formation of flakes and contributing to the speedy settling. It is also possible to intensify the flocculation process without the use of chemical reagents, which can represent another type of pollution or an environmental threat, by using environmentally friendly technology for electrophysical water purification, which minimizes the need for any additional production of materials intended for use in the treatment process.
        The problem of disinfecting liquids and gases by physical methods is currently still very important. The authors plan to use the electrostatic field created by devices such as capacitors to purify liquids and gases from pathogens.
        The proposed technical result consists in increasing the cleaning efficiency by accelerating the deposition of impurities in the liquid by introducing additional treatment of the liquid with an electrostatic field before it passes through a tube twisted into a spiral coil. The application of the electrostatic field provides orientation polarization of atoms and molecules, as a result of which there is an intensification of the process of deposition of impurities (deposition rate), a reduction in the time of separation of flakes together with impurities of treated water, which ultimately increases the efficiency of water clarification.
        This method is applicable for disinfecting both natural water and waste liquid.
        Advantages of the method include:
        insignificant dependence of its results on turbidity, pH enviroment, water stiffness;
        it can be carried out relatively easily;
        does not degrade the ecological condition of the environment;
        does not require permanent replenishment of chemicals;
        can be used in combination with other methods of purification of natural and waste waters that do not have a negative impact on the environment to achieve high purification results.
        It is assumed that the electrostatic field, constant or modulated in frequency or amplitude, affects microorganisms not only mechanically as charged particles, but also destroys them, making them not viable and biologically inactive. As a result of tests on experimental installations developed by the authors, with the help of biological analysis of samples, it is necessary to find out the fields of what intensity affect microorganisms.
        The authors aim to obtain an integral result without delving into the mechanism of interaction between the electrostatic field and microorganisms, since in this case it is practically necessary (important). This method can be applied, in our opinion, to the water and air environment, contaminated with pathogens; it can also be tested on air and water-air filters.
        As a result of previous studies of natural water purification, a device for intensifying the sedimentation of suspended particles in a liquid has been developed (patent for utility model №170333). Currently, the device has been improved in order to intensify the process of liquid purification and sedimentation of impurities, to provide a more effective way to improve water quality without the use of chemicals (utility model patent №200770).

        Speakers: Oksana Medvedeva (SSTU), Mrs Tatyana Sautkina (Yuri Gagarin State Technical University of Saratov)
      • 15:20
        Экогидрологический механизм распределения фитопланктона в водоеме 15m

        Объектом исследования является экосистема крупнейшего в Западной Сибири Новосибирского водохранилища. Цель работы – изучение механизмов формирования качества воды, протекающего в различных частях водохранилища по-разному. Новизна: моделирование экологических процессов в его различных акваториях и в водохранилище, в целом, на основе воспроизведения биогеохимических циклов лимитирующих элементов.
        Город Новосибирск является административным центром Сибирского федерального округа, который занимает более 25% площади территории России. Новосибирское водохранилище – это основной источник водоснабжения Новосибирска. Некоторые особенности формирования качества воды в Новосибирском водохранилище до сего момента не имели удовлетворительного объяснения.
        Например, обычно считается, что относительно мелкие и малопроточные участки водоемов более подвержены эвтрофикации. В таких местах вода лучше прогревается и биомасса фитопланктона значительно выше. В центральной части водохранилища глубина у левого берега значительно меньше, чем у правого, через который проходит основная часть руслового стока из Оби в сторону плотины. Однако, по данным многолетних наблюдений летом биомасса фитопланктона у правого берега в несколько раз выше, чем у левого берега.
        Другой эффект, нарушающий обычные представления. Обычно в период открытой воды биомасса фитопланктона в поверхностном слое воды существенно выше, чем на глубине, куда солнечная радиация проникает уже хуже. Однако в изученный период, в августе 1981 г., наблюдалось обратное соотношение: биомасса фитопланктона на глубине существенно превышала этот показатель в поверхностном слое.
        Чтобы разобраться в причинах этого факта была выполнена сравнительная оценка механизмов внутриводоемных процессов путем применения методов имитационного 3d-моделирования и воспроизведения циклов трансформации биогенных элементов.
        По результатам проведенного моделирования и анализа его результатов получены следующие выводы.
        Особенности водообмена под влиянием устойчивых ветровых течений в августе-сентябре становятся причиной превышения биомассы фитопланктона в глубоководной акватории, у правого берега, по сравнению с относительно мелкой акваторией, у левого берега, в Новосибирском водохранилище.
        «Запирание» термоклина и последующие колебания вертикального водообмена приводят к превышению биомассы фитопланктона в водной толще по сравнению с поверхностным слоем в приплотинной акватории.

        Speaker: Prof. Aleksandr Tskhai (главный научный сотрудник Института водных и экологических проблем СО РАН, профессор Алтайского государственного технического университета им. И.И.Ползунова)
      • 15:35
        Study of the influence of groundwater impurities on the iron oxidation rate 15m

        The present work is devoted to the study of the process of iron oxidation in groundwater. The main impurity of most groundwater is iron compounds due to geological features. Therefore, the main stage in water treatment technologies is the stage of iron removal which includes several stages: oxidation, precipitation and filtration. The limiting stage is the oxidation or precipitation stage of iron. It depends on the composition of the groundwater. The relevance of this work lies in the determination of the time of iron oxidation in water of various chemical composition, which is important for technologists involved in the development of water treatment systems. This parameter depends on the iron concentration, the iron presence form in water and other impurities in groundwater.
        Therefore, the purpose of this work is to study the kinetics of the iron oxidation process depending on the composition of groundwater.
        Waters located at a depth from 25 to 200 m are characterized by the invariability of the chemical composition, regardless of the season, due to the maintenance of carbon dioxide equilibrium and the lack of interaction with atmospheric oxygen. When water comes to the surface, the equilibrium is disturbed and chemical reactions begin to actively proceed, which leads to a change in the water chemical composition. This is reflected in the change of pH, oxidation-reduction potential (ORP), the concentration of impurities and organoleptic characteristics. Therefore, the study of the effect of the impurities composition on the rate of iron oxidation was done on model solutions.
        It was shown that the pH of the initial solution, the content of hardness salts, the content of organic substances and ammonium ions affect on the iron oxidation. The effective values of the activation energy were determined for each influencing factor. A conclusion is made about the area of the process. The obtained experimental data can be used when choosing a method for removing iron to increase the efficiency of existing installations.
        Bibliography
        L. N. Shiyan, Е.А. Tropina, K. I. Machekhina, E.N. Gryaznova, V.V. An. Colloid Stability of Iron Compounds in Groundwater of Western Siberia // SpringerPlus Vol. 3 (2014), DOI: 10.1186/2193-1801-3-260, http://www.springerplus.com/content/3/1/260.

        Speaker: Ksenia Machekhina (Igorevna)
      • 15:50
        INVESTIGATION OF HEAVY METAL DISTRIBUTION INFLUENCE IN AQUATIC PLANTS OF OVERGROWN RESERVOIRS 10m

        The relevance of the research topic is determined by the increasing role of natural reservoirs and their vegetation in the processes of self-purification of ecosystems against the background of increasing pollution of natural environments. Due to the constant anthropogenic impact especially near landfills, many toxicants including heavy metals enter the environment. They cannot be removed either by chemical or biological transformation due to their resistance to the environment and lack of the possibility of decomposition. However, there are ways to remove them from the soil and water. Research shows that plants have the ability to accumulate heavy metals in themselves. This allows developing methods using plants to clean the soil from heavy metals. At present, the accumulative abilities of vegetation in the North-West of Russia with respect to heavy metals are poorly studied, including for coastal-aquatic vegetation, which is actively used in the more southern regions.
        Heavy metals are one of the most dangerous environmental pollutants. Arsenic, cadmium, mercury, lead, selenium, and zinc (As, Cd, Hg, Pb, Se, and Zn) are included in the list of particularly toxic metals. It is proved that after certain chemical reactions, these elements are distributed in the atmosphere, hydrosphere, and lithosphere of the Earth.
        It is known that a large amount of heavy metals is concentrated in the soil. Heavy metals are natural components of the Earth's crust. They cannot be degraded or destroyed. To a small extent, they enter our body through food, drinking water and air. As trace elements, some heavy metals (for example, copper, selenium, zinc) are necessary to maintain the metabolism of the human body. However, at higher concentrations, they can lead to poisoning. Heavy metal poisoning can be caused, for example, by contamination of drinking water (for example, lead pipes), high concentrations in the atmospheric air near sources of emissions, or through the food chain.Research accumulative ability of coastal aquatic plants held on two shallow waters of the Leningrad Region, with similar geographical, hydrological, and microclimatic features. At the same time, one of the reservoirs can be characterized as uncontaminated by heavy metals – Bolshoe Rakovoe Lake in the reserve "Rakovye Lakes", the other one – an artificial shallow reservoir formed on the site of an extensive peat processing zone – has a constant source of industrial pollution, including heavy metals, from the municipal solid waste landfill "Severnaya Samarka", directly adjacent to the water body. Both studied reservoirs have almost complete overgrowth of the surface with communities of aquatic and coastal plants and are in the stage of active overgrowth over the entire area.
        The main results of the study are the obtained data on the content of heavy metals in coastal and aquatic plants and the factors affecting it, as well as information on the accumulative activity of the examined plant species in the conditions of undisturbed shallow ecosystem of the lake, and in the conditions of pronounced pollution of bottom sediments of heavy metals from the landfill.
        Different ecological groups of plants differ somewhat in their ability to extract certain heavy metals from the soil. Studies have shown that heavy metals are better accumulated by submerged plants and vegetation of the edge of the floats. However, it is possible to distinguish individual species that within their ecological group showed greater importance in terms of accumulation – marsh whitefly and common reed.
        The obtained results indicate the ecochemical aspect of the importance of preserving the plant species diversity of ecosystems under the influence of industrial facilities, particularly, such as landfills. Also, the scientifically based use of the difference between the bioaccumulative capabilities of plants and the properties of certain plant species can increase the effectiveness of protective zones around landfills, as well as allow the formation of a database of plants that can accumulate relatively large concentrations of heavy metals, which will accelerate the development of technologies for cleaning polluted environments using phytoremediation in the North-West Region of Russia.

        Speaker: Ms Tatiana Semenova (PhD student)
      • 16:00
        Coffee break 10m
      • 16:10
        CaCl2-MIL-101(Cr) composite as adsorbent for potable water extraction from the atmosphere 10m

        For a long time, water sources determined the places of settlement of people, since it is prerequisite for the live. Currently, the development of the human society has led to a scarcity of fresh water resources around the world. By 2025, about 1.8 billion people will suffer from extreme water shortages (<500 m3 per year per capita), and two-thirds of the population will meet “high stress” conditions (between 500 and 1000 m3 per capita) [1]. However, the Earth's atmosphere is a huge reservoir of moisture (~13000 km3). The Adsorption method for Water Extraction from the Atmosphere (AWEA) involves the vapor adsorption on a solid adsorbent at night, when the relative humidity is high, and thermal desorption in the daytime, followed by vapor condensation on the cold surface of the condenser [2]. The employed adsorbent and the harmonization of its properties with the climatic conditions of the area where AWEA is realized are key-factors affecting the performance of AWEA. This research is focused on the study of novel composite sorbents based on inorganic hygroscopic salt – CaCl2 - inside pores of MIL-101(Cr) developed for AWEA in arid climatic regions. The composites were characterised by XRD, low temperature nitrogen adsorption, FTIR and SEM methods. Water adsorption equilibrium was explored by TG method, isosteric heat of adsorption was calculated. The effects of the salt content on the adsorption equilibrium were studied. CaCl2/MIL-101(Cr) demonstrated high specific water productivity of 0.82 gH2O/gcomposite per cycle under conditions of the arid climate typical of the Sahara Desert and Saudi Arabia regions, which exceeds the appropriate values for other adsorbents. It was shown that the water adsorption on the composite cannot be presented as a combination of the adsorption on the components; a synergistic effect was revealed. The performance of AWEA employing CaCl2/MIL-101(Cr) composite was evaluated in terms of the fractions of water extracted collected, and the specific energy consumption, demonstrating its high potential for AWEA.

        Acknowledges. This work was supported by Russian Foundation for Basic Research (project no. 18-29-04033).

        1. Damkjaer S., Taylor R. The measurement of water scarcity: Defining a meaningful indicator // Springer.
        2. Alayli Y., Hadji N.E., Leblond J. A new process for the extraction of water from air // Desalination. Elsevier, 1987. Vol. 67, № C. P. 227–229.
        Speaker: Irina Krivosheeva
      • 16:20
        Change in the electrical conductivity of the medium under the action of toxicants on Elodea сanadensis 10m

        The relevance of the work is determined by the increasing pollution of aquatic environments by toxic substances (including surfactants, hydrocarbons and their mixtures). As a result, it becomes necessary to develop methods for biotesting the quality of natural and waste waters that contain the above-mentioned substances, as well as to clarify the mechanisms of the toxic effect of pollutants. An important addition to obtain a more complete and objective characterization and forecast of the effects of pollutants is the study of the mechanisms of action of toxic substances.
        The study of the electrical properties of solutions in which test organisms are incubated makes it possible to determine the degree of membrane permeability, and the dynamics of changes in its parameters under the influence of damaging factors. A number of works have shown that when the permeability of the membranes of organisms in an aqueous medium is disturbed, the electrical conductivity of solutions begins to increase, and when the cell is completely killed, the electrical conductivity of the object differs little from the environment.
        Based on the analysis of literature materials, it can be expected that under the influence of surfactants and oil hydrocarbons, the barrier functions of the cell cytoplasm will change. In turn, this will cause disruption of concentration gradients and release of electrolytes from the cell. As a result, changes in the electrical conductivity of solutions will be recorded.
        Violation of the permeability of cell plasma membrane under the influence of unfavorable environmental factors, including pollutants and their mixtures, is one of the initial stages of the body's response to the action of damaging agents. Therefore, the conductometry method makes it possible to determine the toxic effect of pollutants in aquatic environments, their effect on the physiology of algae, and can be recommended as an express test for the detection of pollutants.
        The purpose of this communication was to study changes in the electrical conductivity of solutions under the action of surfactants and hydrocarbons on aquatic plants.
        Elodea canadensis was chosen as a test object. Tween-80 was taken from the surfactant, since it is used in the remediation of oil pollution. Hexane was taken as oil hydrocarbons.
        The electrical conductivity of water was measured with a portable conductometer Expert-002 (Econix-Expert, Russia) equipped with a built-in temperature compensation sensor. The conductivity value was adjusted to a temperature of 25 ° C.
        In the experiments, we used a weighed portion of E. canadensis 4 g per 200 ml of solution. Elodea was collected in the r. Angara in the region of the mountains. Irkutsk. The experiments were carried out in five biological replicates with three parallel ones. The materials have been statistically processed. The conclusions are made at a confidence level of 95%.
        The experiments showed that hexane in the concentration range of 50, 100, 150, 250 ml / L led to an increase in the release of electrolytes from E. сanadensis cells. At the same time, the concentration dependence was well traced: as the concentration increased, the electrical conductivity, and, consequently, the yield of electrolytes, increased. The effect of hexane was suppressed by the addition of Tween-80 at various concentrations (10, 50, 100, 250 ml / L). Pretreatment of E. canadensis for 30 minutes in a mixture of hexane 50 ml / L and Tween-80 in a 50:50 ratio significantly reduced the conductivity values to the control level and below. A similar situation was observed during pretreatment in Tween-80 for 30 minutes and further measurements in a hexane solution. In this case, the conductivity values were higher than the control.
        Other surfactants, depending on the chemical structure and concentration, showed similar effects in some cases, and in others, on the contrary, increased toxicity.
        At present, it is difficult to unambiguously interpret the multidirectional actions of surfactants in the system of aquatic plants - hydrocarbon. In subsequent experiments, an answer should be obtained about the mechanism of the observed effects.

        The reported study was funded by RFBR and MECSS, project 20-54-44012 «Study of the interaction of metals, phenolic compounds with hydrophytes in phytoremediation processes and waste recovery». The research was carried out using the Center for Collective Use of the Baikal Museum of ISC (http://ckp-rf.ru/ckp/495988/).

        Speakers: Kseniya Zyuzina (Irkutsk State University), Devard Stom
      • 16:30
        Загрязнения ионами тяжелых металлов поверхностных вод рек Сибирского региона 10m

        Химический состав вод является результатом сложных многоступенчатых процессов, происходящих как на водосборе, так и в самом водоеме. Основными природными источниками поступления элементов в водную среду являются выветривание горных пород на водосборе, высвобождение из донных отложений, выпадение из атмосферы, минерализация органического вещества на водосборе и в самом водоеме. Антропогенная деятельность приводит к повышению уровня содержаний металлов в природных водах вследствие как глобального рассеивания элемен¬тов, так и поступления с водосбора и в составе сточных вод. Особую опасность для водных экосистем и для здоровья человека представляют тяжелые металлы (ТМ). Они относятся к классу консервативных загрязняющих веществ, которые не разлагаются в природных водах, а только изменяют форму своего существования, сохраняются в ней длительное время даже после устранения источника загрязнения.

        Speaker: Ольга Голованова (ФГБОУ ВО «ОмГУ им. Ф.М. Достоевского»)
      • 16:40
        GROUNDWATER BALANCE SIMULATION FOR OPEN-PIT MINES IN THE SEMI-ARID AREAS: A CASE STUDY OF THE GANTOUR DEPOSIT, MOROCCO 10m

        Arid and semi-arid areas globally face the greatest pressures to deliver and manage freshwater resources. These areas are particularly vulnerable to climate variability or climate change, with consequences that may have very serious social and environmental effects. Accurately assessing and managing available and renewable water resources is more diffi-cult in semi-arid regions, compared with water-rich countries, since the science base is limited, data are scarce and the humid zone experience is inappropriate. Moreover, many arid regions are the focus of potential conflicts over water scarcity, making it necessary to develop strategies to support peace and security. Improved scientific understanding, cooperation and data sharing all provide ways of bettering water management and of supporting conflict resolution.
        The water balance simulation is a tool that may be useful in terms of risk assessment and scenario analysis procedures, that can help us identify the vulnerabilities to change, predict risk, assess the significance of the risk relative to the im-pact and uncertainties, and to propose and test adaptation strategies. Both climate and other factors need to be consid-ered in assessing sensitivity to change. Such a framework would be useful to focus and guide global change research. Such events have huge global economic and social impacts, and a classification and prediction capacity are a prerequi-site for adaptive management. The model provides estimations of recharge and evaporation rates and groundwater withdrawals due to meteorological data and hydrogeological parameterization required by groundwater flow models. An application of the model to a region of about 4000 Km2 in the central part of Morocco is presented here, as an ex-ample of monthly and annual water balance calculation and analysis.

        Speaker: Mr othmane Labied (University Mohammed VI Polytechnique; Université Paris II )
      • 16:50
        The use of a complex salt of osietilidene diphosphonic acid in the mechanism of phytoextraction of heavy metals in water bodies 10m

        Studies have shown that the use of chelating compounds in directed phytoextraction significantly increases the uptake of heavy metals by plants [1]. In the course of this study, laboratory experiments were carried out to obtain results on the possibility of using Eichhornia crássipes with the chelating phosphorus-containing agent of disameted potassium salt of oskietilidene diphosphonic acid (K2HEDP) to purify various heavy metal compounds Cd, Hg, Cu, Ni, Cr and Co from water [2]. For the intensification of cleaning processes artificial roots from polymeric materials are used, which create a considerable surface area. In particular, artificial roots contribute to the acceleration of biological decomposition through increased activity of micro-organisms settling on the surface of fibre [3].
        The experimental installation is a simulation of a closed water body consisting of 7 water-filled containers with a capacity of 40 litres each. Mat platforms with higher aquatic plants planted in them are placed in the tanks. Air temperatures and water are 26℃ and 18℃, respectively. Heavy metal salts at different concentrations were included in some containers: 60 mg/l (ZnSO4) and 60 mg/l (NiSO47H2O). Nanocarbon fibers were also added to honor the containers. Above containers there is a lighting system consisting of light-emitting diode phytolamps, which emit a sufficient amount of light for 16 hours a day.
        The main element of the bioplato is the higher aquatic plants of aquatic Eichhornia crássipes. Plants are not intricate in their care: they prefer sunlit areas or semi-shadows and high moisture levels. These plant species regenerate contaminated water bodies due to the good absorption capacity of the root system [4]. They are also uncomfortable in continental climates, grow relatively quickly (1,5-2 weeks) and have high aesthetics (they are also used for decorating water bodies) [5].
        The experiment consists of experience with the dissolution of heavy metal salts in water and further observation of the hypoacumulation capacity of plants depending on the presence or absence of an artificial root system, soaked in disubstituted potassium salt of osietilidene diphosphonic acid. The experiment was conducted over 18 days. The sampling was carried out in accordance with GOST 31861-2012 «Water. General sampling requirements». To determine the heavy metal content of all experiments, the samples were analysed using an atomic emission spectrometer with inductively bound plasma iCAP6300 Duo.
        The data obtained showed that the use of a double mass of carbon fiber to increase the absorption surface of the root zone in comparison with a single mass does not significantly affect the absorption of Zn ions. However, for Ni ions, an increase in the mass of carbon fiber had an effect  increased the absorption capacity of the roots of Eichhornia crássipes by 5%. Soaking artificial carbon fiber in a K2HEDP solution showed the opposite result. Phytoextraction is much worse. Moreover, a decrease in the mass of carbon fiber and, accordingly, the amount of a K2HEDP increase phytoextraction by 4-9% for Zn ions and by 12-24% for Ni ions. Thus, it can be concluded that the most effective use of a double mass of carbon fiber without soaking in the disubstituted potassium salt of osietilidene diphosphonic acid.
        This study is funded by the Russian Foundation for Basic Research under research project № 18-29-25068 and MUCTR project № 3-2020-039.
        References
        1. Lou Z., Zhao Y., Chai X., Yuan T., Song Y., Niu D. Landfill refuse stabilization process characterized by nutrient change. Environmental Engineering Science.  2009.  V.26, no.11.  P. 1655-1660.
        2. Lombnis, Peder & Singh, Bal. Varietal tolerance to Zinc deficiency in wheat and barley grown in chelatorbuffered nutrient solution and its effect on uptake of Cu, Fe, and Mn. Journal of Plant Nutrition and Soil Science.  2003.
        3. Titov A.F., Talanova V.V., Kaznina N.M. Physiological foundations of plant resistance to heavy metals. Publishing house of the Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. - 2011.
        4. Martyanychev A.V. Phytoextraction as a method of phytoremediation of agricultural soils // Vestnik NGIEI.  2013, No. 4 (23). 5. Vaganova, E.S., Davydova, O.A. Physicochemical aspects of self-purification of small rivers from heavy metals (by the example of the Ulyanovsk region) // Water: Chemistry and Ecology.  2012, No. 3.  P. 21–26.

        Speaker: Ms Tatiana Avdeenkova
    • 14:00 17:00
      Energy Saving and Energy Efficiency: 1 1224 (Lomonosov st. 9)

      1224

      Lomonosov st. 9

      ITMO University
      Convener: Stanislav Boldyryev (Tomsk Poltechnic University)
      • 14:00
        Design approaches for photovoltaic thermal collectors with incorporated phase change materials 20m

        This work reports comprehensive analysis and review of various designs related to the photovoltaic-thermal solar collectors with incorporated phase change material (PVT-PCM collectors). PVT-PCM collectors can produce both electrical and thermal output on the limited surface, however specific design strongly determines electrical and thermal performance of the specific PVT-PCM collector design. This work was mainly focused on the investigations of the experimentally tested solar collector designs in different climates. The various working fluids were also analysed such as water, air or nanofluids. The main characteristics of the usually implemented PCMs in the PVT-PCM collectors were also discussed in detail. The conducted review indicated the importance of the PVT-PCM designs with respect to the overall PVT-PCM solar collector efficiency (electric and thermal), and in general it directed necessity for optimization of the main collector design parameters (such as tube geometry and layout, absorbers, PCM layer, etc.). The economic and environmental evaluation of the PVT-PCM collector designs is weakly discussed in the existing research literature and more serious research work should be conducted in that direction to determine techno-economic and environmental more suitable PVT-PCM collector designs.

        Speaker: Prof. Sandro Nižetić (University of Split, Faculty of FESB)
      • 14:20
        The Effect of Increasing Share of Renewable Energy Associated with Growing Energy Demand 20m

        The establishment of renewable energy aims to support sustainable energy future, including towards low environmental footprint. This study assesses the effect of an increasing share of renewable energy associated with growing energy demand in environmental performance. The environmental sustainability is quantified by the GHG, SO2, NOx emission and water consumption expressed as eco-cost. The eco-cost of the global, EU and Russian Federation performance in 2009 and 2019 are compared. The energy consumption in term of eco-cost of the world (2.06 x 10^12 EUR in 2019) and the Russian Federation (7.15 x 10^10 EUR in 2019) shows an increasing trend (+ 23.5 % and + 9.5%) despite the share of renewable energy is increased. On the other hand, Europe was decreased by 2.05 x 10^11 EUR in 2009 and 1.65 x 10^11 EUR in 2019. It is progressing towards environmental footprint reduction, contributed by the marginal increase in energy demand (+ 0.4 %) and an increase in renewable energy share. This study suggests a significant reduction (≥ ~38 % - 52 %) on nonrenewable energy dependency is required to meet the global demand in 2050 (+ 50 % of in 2008) without a substantial increase in eco-cost to that of 2009 and 2019. Alternatively, energy efficiency needs to be increase accompanies by the reduction in energy consumption.

        Acknowledgements
        The financial support from the EU supported project Sustainable Process Integration Laboratory – SPIL funded as project No. CZ.02.1.01/0.0/0.0/15_003/0000456, by Czech Republic Operational Programme Research and Development, Education, Priority 1: Strengthening capacity for quality research is acknowledged.

        Speaker: Yee Van Fan (Brno University of Technology)
      • 14:40
        Fair Profit Allocation Between Plants in Total Site Water Integration- Game Theory Approach 20m

        Designing inter-plant water networks is aimed to minimise freshwater consumption, wastewater discharge or the total annualised cost in the overall system. In order to achieve the optimal design, it requires the collaboration between process plants in the site to facilitate the operation. This study considers the grand coalition with finite players (process plants), who agreed to take part in the Total Site Water Integration. The confidential data and information about the water qualities in different plants are to be shared among the plants. Each plant may sell their water sources to the other plants via centralised water mains, and the other plants have to pay a certain cost to buy the specific water source. The coordination of the resources has to be fixed in a revenue-sharing or cost-sharing contracts between plants. This work aims to apply the cooperative game theory approach to examine the possible coalitions between the plants and estimate the overall system’s profits. The ultimate goal is to identify the stable and fair profit distribution among the plants for the overall benefits of the system, specifically using the minimax core method.

        Speaker: Hon Huin Chin (Sustainable Process Integration Laboratory – SPIL, NETME Centre, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology – VUT Brno)
      • 15:00
        Modeling transient processes in ac circuits using matlab simulink and simintech 15m

        When designing power supply systems, an important stage is the calculation of short-circuit currents, as well as parameters of other emergency modes. Based on the results of such calculations, the selection of electrical devices is carried out, including switches, disconnectors, limiters, measuring current and voltage transformers, as well as the settings of relay protection devices. In addition to the design of power supply systems, transient analysis is widely used in the study of the operating modes of electrical energy converters. In many cases, an analytical calculation allows you to obtain only approximate values, since a number of assumptions are made. Therefore, when designing power supply systems, an urgent task is to simulate transient processes in alternating current circuits using specialized software. This article discusses the features of modeling using programs such as MatLab Simulink and SimInTech - the Russian analogue of MatLab. Simulation and circuitry models of the transient process for currents flowing through the RLC load are constructed, and the results obtained using various software are compared. The simulation model was based on the basic equations, compiled according to the laws of electrical engineering, namely: I and II Kirchhoff's law, Ohm's law, the law of electromagnetic induction, the equation of displacement currents. The schematic model in the MatLab Simulink simulation environment is built using the SimScape library and standard electrical elements. The schematic model in the SimInTech modeling environment is built using the elements of the EC-Dynamics library. Comparison of the simulation results showed that the relative error of the results when calculating the electrical circuit by various methods in various simulation environments does not exceed 0.01%, which indicates a high simulation accuracy and the adequacy of each of the collected models.

        Speaker: Maksim Ivanov
      • 15:15
        Повышение экологичности сжигания смесей в топках малого объёма за счёт включения органических компонентов 15m

        В современных условиях развития промышленности актуальной задачей становится повышение энергетической эффективности и экологической безопасности эксплуатации печей малого объема, которые широко используются в сельскохозяйственной промышленности, асфальтобетонных заводах и т.п. Решение данных задач экономически оправдано за счет усовершенствования технологии подготовки топлива, путем добавления в водоугольную смесь органических отходов животноводства и применение эффектов гидродинамической кавитации.
        В данной статье подробно рассматривается создание установки для подготовки к сжиганию жидкого топлива с возможностью утилизации отходов животноводческих предприятий за счёт использования процесса суперкавитации для смеси топлива с органикой при подготовке массы к сжиганию. При этом улучшаются параметры горения топливной смеси, в частности, снижаются потери теплоты за счёт недожога и, как следствие, уменьшение габаритов топки.
        Установка содержит последовательно устройство для подачи воды, угля и отходов животноводства, суперкавитационный реактор, смеситель, суперкавитационный гомогенизатор для повышения однородности с целью улучшения параметров горения, насос для подачи подготовленной суспензии с помощью потока воды.
        Данная технология обеспечивает следующие преимущества:
        1. За счёт применения в процессе подготовки топлива эффектов суперкавитации происходят микровзрывы частиц, обеспечивающие подогрев смеси и способствующие достижению оптимальных параметров горения, таким образом, исключается необходимость предварительного нагрева рабочей смеси.
        2. Увеличение полноты сгорания топлива объясняется горизонтальным расположением форсунок в плоскости топки под углом 10-45° относительно друг друга. Такое строение повышает траекторию движения частиц топлива, снижает недожог и увеличивает производительность процесса, что позволяет сократить габаритные размеры топки.
        3. Возможность утилизации органических отходов животноводческих производств, что весьма актуально.
        4. Снижение расхода угольного топлива, что также уменьшает нагрузку на окружающую природную среду.

        Speaker: Ms Irina Kirillova
      • 15:30
        Selection of the optimal fuel type for syngas production by the high-temperature co-electrolysis CO2 and H2O 15m

        Syngas is the main feedstock for methanol and synthetic liquid hydrocarbons production in the modern chemical industry. Reducing the cost of syngas production may significantly decrease the cost of final products. The high-temperature co-electrolysis of CO2 and H2O is a new and promising method of syngas production.
        The price of syngas, which is produced by using this technology, mainly depends on the price of electricity and fossil fuel. Thus, optimization of hot utility sources may substantially reduce the cost of synthesis gas, as well as make this technology more cost-effective.
        The aim of current research is to select the optimal type of fuel for the syngas production technology mentioned above, reducing the operating cost and carbon footprint.
        Flue gases, produced by burning of various fuels (natural gas, liquefied petroleum gases (LPG), coal etc.), are considered as sources of hot utility. Using Pinch approach, it was found that the load on hot utilities varies within the range from 4110 to 4075 kW while exploiting different types of fuel. However, the flow rates change in a wide range from 2.6 to 4.4 thousand tons per year due to their different calorific value, respectively.
        While comparing the prices of energy carriers, it can be found that despite the similar flow rate between natural gas and LPG, the cost of the latter is 6.5 times higher, but the cost of coal practically is identical to the price of natural gas that is 260 k$ per year with a two-fold difference in a flow rate. These flow rates were obtained for optimal heat exchange networks. An explicit tendency could be found towards its decrease from cheaper fuels to more expensive ones while estimating ΔTmin. Consequently, the high cost of LPG will add significant capital costs which are related to the big heat transfer area.
        The smallest carbon footprint is achieved when using the natural gas and optimal configuration of the heat exchanger network; the final emissions equal to 5 ktCO2/y. Fuel oil has the largest carbon footprint, which is 9.7 ktCO2/y. The carbon footprint of the process that uses LPG and coal is practically the same, despite the significant difference in their heat exchange networks.
        Thus, this technology is recommended for regions that have access to natural gas or coal. The use of LPG leads to a significant increase in the price of syngas.

        Speaker: Maxim Kuznetsov (Tarasovich)
      • 15:45
        Influence of aluminium heating appliances working conditions on its thermal power 15m

        Aluminium heating appliances with optimal ratio between thermal power and cost and aesthetic appearance are widely used. However, the technical data sheets do not indicate the influence of the device connecting methods and coolant flow rates. At best, the power reduction factors are given depending on the difference between the average coolant temperature and the air temperature in the room. When designing one-pipe heating systems, these factors determine the direction of the coolant’s movement, its distribution over sections and thermal power. Therefore, the study of aluminium heating appliances working conditions on its thermal power is an actual task.
        The article presents the results of research of radiator of the ROYAL Termo Evolution type, it was made on request from company specialising in heating systems design. It was found that the actual thermal power of the section with a diagonal «top-bottom» connection coincides with thermal power declared by the manufacturer in the calculated temperature conditions. With one-sided «top-bottom» connection it is 11% higher. The influence of the coolant flow rate is not observed. Under the same temperature conditions "bottom-down" connection scheme leads to thermal power decrease by 14% with the coolant flow rate up to 0.038 kg/s and by 33% with the coolant flow rate up to 0.06 kg/s
        Широкое распространение получили алюминиевые радиаторы, имеющие оптимальное отношение между тепловой мощностью и стоимостью, эстетичный внешний вид. Однако, в технических паспортах не указывается влияние способов подключения, расходов теплоносителя. В лучшем случае приводятся коэффициенты снижения мощности в зависимости от разности средней температуры теплоносителя и температуры воздуха в помещении. При проектировании однотрубных систем отопления эти факторы определяют направление движения теплоносителя, его распределение по секциям и, соответственно, тепловую мощность. Поэтому изучение влияния условий работы алюминиевого радиатора на его тепловую мощность является актуальной задачей.
        В статье представлены результаты исследований радиатора типа ROYAL Termo Evolution, выполненные по заявке фирмы, занимающейся проектированием систем отопления. В результате исследования установлено, что фактическая тепловая мощность секции прибора совпадает с указанной производителем при диагональном подключении «сверху-вниз» в расчетных температурных условиях. При одностороннем подключении «сверху-вниз» она выше на 11 % . Влияние расхода теплоносителя не отмечается. В этих же температурных условиях подключение по схеме «снизу-вниз» приводит к снижению тепловой мощности на 14% при расходе теплоносителя до 0,038 кг/с и на 33% при расходе до 0,06 кг/с.

        Speaker: Mikhail Komarevtsev
      • 16:00
        Coffee break 15m
      • 16:15
        Puffing and micro-explosion in composite droplets 15m

        Micro-explosion effects in composite droplets make it possible to improve integral characteristics of secondary atomization processes in the combustion chamber, increase completeness of fuel combustion, reduce ignition time delay, and diminish anthropogenic emissions [1]. The purpose of this work is experimental and theoretical researches of micro-explosion effects in composite (water/fuel) droplets.
        The experimental researches of micro-explosion effects of composite droplets was carried out by varying the temperature of the gaseous medium (473–773 K) [2]. The influence of the gaseous medium temperature and fuel/water concentration on the time delays of droplets fragmentation was investigated. Composite droplets were generated and placed on the holder using Finnpipette Novus electronic single-channel dispensers (ranges 0.1–50 µl variation step of the generated volume 0.01 µl). The initial droplet volume in the experiments ranged from 1 to 15 µl. This was in agreement with the range of radius variation from 0.5 mm to 1.5 mm. The studied composite droplets were placed on steel holder with a diameter of 0.2 mm, which was introduced into the high-temperature gas flow using a motorized manipulator.
        The problem of micro-explosion simulation in composite (water/fuel) droplets was examined with using model for puffing/micro-explosions in water/fuel emulsion droplets [3]. The developed mathematical apparatus can be helpful in developing high-temperature gas-vapour-drop technologies associated with ignition and combustion of liquid and slurry fuels.

        This study was supported by a Scholarship from the Russian Federation President (Project No. SP-447.2021.1).

        REFERENCES
        [1] S.S. Sazhin, Modelling of fuel droplet heating and evaporation: recent results and unsolved problems. Fuel, Vol. 196, pp. 69–101, 2017.
        [2] D.V. Antonov, M.V. Piskunov, P.A. Strizhak, Breakup and explosion of droplets of two immiscible fluids and emulsions. International Journal of Thermal Sciences, Vol. 142, pp. 30–41, 2019.
        [3] Z. Nissar, O. Rybdylova, S.S. Sazhin, M. Heikal, A.R.B.A. Aziz, M.A. Ismael, A model for puffing/microexplosions in water/fuel emulsion droplets. Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 149, 2020.

        Speaker: Dmitrii Antonov (Tomsk Polytechnic University)
      • 16:30
        Предотвращение отложений минеральных солей и коррозии металла в системах водопользования как способ энергосбережения 15m

        Образование отложений минеральных солей и коррозия металлов в системах водопользования является одним из основных факторов, препятствующих сокращению водопотребления и, как следствие, энергосбережения. Достаточно указать, что в подобных системах в теплоэнергетике отложения величиной 1-2 мм приводят к перерасходу топлива на 15%, и по причине коррозии ежегодно теряется до четверти производимой конструкционной стали.

        Существенное сокращение влияния этих негативных явлений, как правило, решается с помощью ингибиторов солеотложений и коррозии - химических реагентов на основе органофосфонатов (ОФ), и композиций, содержащих их комплексонаты, как правило, цинковые.

        ОФ в качестве ингибиторов солеотложений используются в количествах 1–5 мг/л, оказывают влияние на процессы зародышеобразования частиц твердой фазы, препятствуют их росту и образованию и снижают интенсивность отложений в 10-15 раз.

        Для снижения величины коррозии до нормативной (менее 100 мкм/год) используют композиционные составы, содержащие ОФ и комплексонаты ОФ, как правило, цинковые. Их эффективность обусловлена созданием защитной пленки на поверхности металла. При этом расход реагента составляет 10-50 мг/л.

        В данном работе с целью выяснения зависимости строения ОФ на их эффективность в качестве ингибиторов солеотложений на примерах оксиэтилидендифосфоновой (ОЭДФ), нитрилтриметиленфосфоновой (НТФ), диаминопропанолтетраметиленфосфоновой (ДПТФ) кислот изучены кинетические закономерности кристаллизации малорастворимых солей. Рассчитанные по уравнениям Гиббса–Фольмера, Христиансена–Нильсена, Оствальда–Фрейндлиха параметры зародышеобразования (удельная поверхностная энергия, порядок реакции, радиус критического зародыша) позволили определить эффективность ОФ с учетом их строения и количества функциональных групп. В ряду исследованных реагентов их можно расположить в порядке ДПТФ>НТФ>ОЭДФ.

        Для предотвращения коррозии конструкционных сталей (Ст.3, Ст.10, Ст.20) изучены композиционные составы на основе тех же ОФ при различных мольных соотношениях ОФ:Ме с цинком и щелочноземельными металлами. Определены мольные соотношения, позволяющие одновременно ингибировать образование отложений и коррозию металла.
        Установлено, что ингибирование коррозии обусловлено созданием защитной пленки на поверхности металла, состоящей из соответствующих комплексонатов и гидроксидов металла. По своей эффективности комплексонаты щелочноземельных металлов не уступают цинковым аналогам, что позволяет не только уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду, но и повысить экономическую целесообразность их применения.

        Speaker: Mr Афанасий Андреевич Протазанов (Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный лесотехнический университет)
      • 16:45
        The Role of Digital Technologies in Energy Saving in Mining / Роль цифровых технологий в энергосбережении на горном производстве 15m

        For the successful implementation of the integrated development of solid mineral deposits, it is necessary to consider its life cycle in accordance with the goals of sustainable development. Digital technologies and the trend of digital transformation play an increasing role in solving the challenges and problems of integrated field development. In this paper, the main factors of the integrated development of mineral deposits in the context of the global economic crisis are considered, end-to-end technologies are highlighted as the basis for digital transformation in energy supply and the transition to Industry 4.0 in order to quickly and efficiently respond to market changes in conditions of uncertainty. To mitigate development risks and reduce energy consumption, mining companies must use and analyze a large amount of data from all major and related mining processes. In terms of integrated strategic planning, this means using data to answer questions about causation in analyzing energy and resource consumption in value chains and analyzing the possibility of creating new, more energy efficient supply chains in a circular economy and integrated development.
        Digital technologies can provide a basis for the use of artificial intelligence in the tasks of integrated field development, give greater confidence to both investors and the world community in the sustainable and responsible use of energy and extracted resources.
        Energy conservation measures are considered the most cost effective approach to achieving sustainable economic development. Given the current global economic situation and the challenges facing the profitability of mining in general, energy conservation measures can prove invaluable towards sustainable production. However, the concept of energy conservation is inextricably linked to the digital transformation of the industry, which is inevitable in the context of the global economic crisis. The introduction of digital technologies increases the efficiency of processes and allows you to reduce costs, as well as rationally use energy resources.

        Для успешной реализации комплексного освоения месторождений твердых полезных ископаемых необходимо рассматривать его жизненный цикл в соответствии с целями устойчивого развития. Все большее значение в решении вызовов и проблем комплексного освоения месторождений играют цифровые технологии и тенденция цифровой трансформации. В данной работе рассмотрены основные факторы комплексного освоения месторождений полезных ископаемых в условиях глобального экономического кризиса, выделены сквозные технологии, как основа цифровой трансформации в энергообеспечении и перехода к Индустрии 4.0 в целях быстрого и оперативного реагирования отрасли на рыночные изменения в условиях неопределенности. Для снижения рисков при разработке и снижения потребления энергии горнодобывающие компании должны использовать и анализировать большой объем данных по всем основным и сопутствующим процессам горного производства. С точки зрения комплексного стратегического планирования это означает использование данных для ответа на вопросы о причинно-следственных связях при анализе потребления энергии и ресурсов в цепочках формировании стоимости и анализе возможности формирования новых более энергоэффективных цепочек поставок в рамках экономики замкнутого цикла и комплексного освоения.
        Цифровые технологии способны дать основу для применения средств искусственного интеллекта в задачах комплексной разработки месторождений, дать большую уверенность как инвесторам, так и мировому сообществу в вопросах устойчивого и ответственного пользования энергии и добываемых ресурсов.
        Меры по энергосбережению считаются наиболее экономически эффективным подходом к достижению устойчивого экономического развития. Учитывая нынешнее глобальное экономическое состояние и проблемы, с которыми сталкиваются с рентабельностью добычи в целом, меры по сохранению энергии могут оказаться бесценными в направлении устойчивого производства. Однако, концепция энергосбережения неразрывно связана с цифровой трансформацией отрасли, которая неизбежна в условиях мирового экономического кризиса. Внедрение цифровых технологий повышает эффективность процессов и позволяет сократить издержки, а также рационально использовать энергоресурсы.

        Speaker: Yuriy Zhukovskiy
    • 14:00 17:00
      Environmental Protection Systems: 1 1221 (Lomonosov st. 9)

      1221

      Lomonosov st. 9

      Convener: Prof. Svetlana Tungatarova (D.V. Sokolsky Institute of Fuel, Catalysis and Electrochemistry)
      • 14:00
        Emission of soot particles from the combustion of various fuels in boilers 15m

        According to modern estimates, the largest contribution to global warming is made by carbon dioxide, while its share is 60–70%. However, studies of the last decade also indicate a large impact on the planet's climate of "short-lived climate pollutants", which mean climate forсing substances with "lifetimes" in the atmosphere from several days to several years. These pollutants include black carbon. In the Russian Federation, black carbon refers to the substance "carbon (soot)", which is a dispersed carbon product of incomplete combustion or thermal decomposition of hydrocarbons, consisting of particles of various shapes and having a black color. Soot is a strong carcinogen. It is 2nd class harmful substance and carried by winds for thousands of kilometers. It has been found that black carbon retains several hundred times more heat than carbon dioxide. Therefore, reducing black carbon emissions is one of the most important challenges in the fight against climate change. Therefore, the task arises of a comprehensive study of all aspects related to black carbon emissions. Based on this, experimental studies of the emissions of soot particles formed in the combustion chambers of boilers of various capacities and designs were carried out during the combustion of various solid, liquid and gaseous fuels. The structure, size and quantitative composition of soot particles, as well as their constituent elements, were studied using scanning electron microscopy. The research results made it possible to propose a more extended approach for choosing the values of specific soot emissions from the combustion of various fuels in heat generators, which should be used in the inventory of emissions of this pollutant.

        Speaker: Prof. Viktor Lyubov (Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov)
      • 14:15
        Обеспечение достоверности и точности информации о содержании вредных веществ в промышленных выбросах, получаемой с помощью автоматических измерительных систем 15m

        В докладе представлена информация по работе ВНИИМ им.Д.И.Менделеева по разработке и внедрению средств метрологического обеспечения автоматических измерительных систем (АИС) для контроля промышленных выбросов.
        Приведены сведения о новом подходе государственного регулирования воздействия предприятий на окружающую среду, которые изложены в Федеральном законе «О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 21.07.2014 № 219-ФЗ.
        Представлен краткий обзор современных методов и аналитического оборудования, использующихся в АИС, а также метрологических средств, обеспечивающих получение достоверной и точной информации о выбросах с их помощью. Дана информация о текущем состоянии использования АИС для измерения содержания вредных загрязняющих веществ на отечественных предприятиях.
        Представлены результаты работы по разработке ВНИИМ им.Д.И.Менделеева комплекса нормативно-технических документов (ГОСТ), посвященных метрологическому обеспечению АИС.
        Сформулированы основные принципы и требования к процедурам испытаний и поверки АИС, гарантирующих достоверность и точность измерительной информации о содержании вредных веществ в промышленных выбросах.
        Приведено описание и представлены метрологические характеристики разработанного во ВНИИМ им.Д.И.Менделеева вторичного эталона, использующегося для проведения испытаний АИС на газовых средах, моделирующих реальную среду промышленных выбросов.

        Speaker: Mr Oleg Popov (ITMO)
      • 14:30
        ASSESSMENT OF ENVIRONMENTAL RISKS OF METALLURGICAL PRODUCTION UNIT 15m

        The aim of the work is to assess the environmental risks of the metallurgical production unit on the example of the foundry shop of the steel melting enterprise OOO "Production Company" (Irkutsk).
        Technological processes of casting production are characterized by a large number of operations that have a significant negative impact on the environment.
        The object of the research is a subdivision of a heavy industry enterprise engaged in the production of steel and iron products of wide application.
        To achieve the goal, the following tasks were solved:
        - analysis of the regulatory framework and modern requirements for the environmental risk management system;
        - making of a register of environmental negative factors of the foundry shop with ranking of consequences;
        - Consideration of the technological process of steelmaking to assess the likelihood of events having adverse consequences for the environment and public health.
        Three possible scenarios of the most adverse events were calculated:
        1) wastewater discharges (Ushakovka River);
        2) emissions of pollutants into the atmosphere caused by an accident in an electric arc furnace;
        3) negative impact on soils;
        The main results of the work were:
        - qualitative and quantitative assessment of environmental risks was given;
        - it was shown that the most severe consequences for human health and the ecosystem would occur in case of a global fire in the foundry with immediate manifestations. In the case of an emergency situation with leaks and spills of waste water - the time of manifestation will be remote;
        - measures to reduce the negative impact on the environment and optimization of environmental risk management are proposed.

        ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

        Цель работы – оценка экологических рисков подразделения металлургического производства на примере литейного цеха предприятия по выплавке стали ООО «Производственная компания» (г. Иркутск).
        Технологические процессы изготовления отливок характеризуются большим числом операций, при выполнении которых оказывается значительное негативное воздействие на окружающую природную среду.
        Объект исследования – подразделение предприятия тяжелой промышленности, занимающееся производством стальных и чугунных изделий широкого применения.
        Для достижения цели решались следующие задачи:
         анализ нормативной базы и современных требований к системе управления экологическими рисками;
         составление реестра экологических негативных факторов литейного цеха с ранжированием последствий;
        - учет технологического процесса изготовления сталеплавильных изделий для оценки вероятности наступления событий, имеющих неблагоприятные последствия для состояния окружающей среды и здоровья населения.
        Рассчитаны три возможных сценария наиболее негативных событий:
        1) сброс сточных вод (р. Ушаковка);
        2) выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, вызванные аварией в электродуговой печи;
        3) негативное воздействие на почвы;
        Основными результатами работы явились:
        - дана качественная и количественная оценка экологических рисков;
        - показано, что наиболее тяжкие последствия для здоровья человека и экосистемы возникнут при глобальном пожаре литейного цеха с немедленными проявлениями. В случае возникновения аварийной ситуации с утечкой и разливами сточных вод – время проявления будет отдаленное;
        - предложены мероприятия для снижения негативного воздействия на окружающую среду и оптимизация по управлению экологическими рисками.

        Speaker: Prof. Marina Maksimova (Maksimova M. A.)
      • 14:45
        MONITORING OF CARCINOGENIC RISK FACTORS FOR PUBLIC HEALTH (THE IRKUTSK REGION AS AN EXAMPLE) 15m

        Many regions of Russia and especially of the Siberian Federal District belong to the territories with unfavorable ecological situation. These regions are characterized by increased morbidity of the population caused by the impact of industrial, transport, and agricultural infrastructure (fuel and energy complex, petrochemical, aluminum production, forestry, etc.). Carcinogenic factors of chemical (polycyclic aromatic hydrocarbons, chlorine and nitrogen-containing organic substances, heavy metals etc.), physical (radioactive radiation), biological (biological oncogenes) nature are the most dangerous factors. This leads to an increased number of oncological diseases, ranking second after cardiovascular diseases.
        The paper presents the analysis of the condition of monitoring, control and prognosis of the carcinogenic factors in the environmental objects and their role in the oncological morbidity of the population on the example of the Irkutsk region cities. It shows that assessment of carcinogenic risks for public health requires the creation of a comprehensive methodological support to determine oncogenes in all components of the system "pollution source - environment object - person".
        Priority tasks in achieving this goal are singled out:
        - development of methodological support for monitoring and control of carcinogenic chemical, physical and biological factors;
        - creating a database of methodological support for anthropogenic, hygienic and natural risks of carcinogenic factors for the health of the population and ecosystems in the region;
        - establishment of carcinogenic pollution zones (environmental zoning) of environmental objects with respect to the regional background and hygienic standards;
        - estimating anthropogenic carcinogenic load from industrial and agrarian pollution sources;
        - search for measures and ways to reduce carcinogenic risks for the health of the population of the Irkutsk region and other regions.

        МОНИТОРИНГ КАНЦЕРОГЕННЫХ ФАКТОРОВ РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ)
        Многие регионы России и, особенно Сибирского федерального округа, относятся к территориям с неблагоприятной экологической обстановкой. Данные регионы отличаются повышенной заболеваемостью населения, обусловленной воздействием промышленной, транспортной, сельскохозяйственной инфраструктуры (топливно-энергетический комплекс, производства нефтехимии, алюминия, лесное производство и др.). Наиболее опасными воздействиями выступают канцерогенные факторы химической (полициклические ароматические углеводороды, хлор- и азотсодержащие органические вещества, тяжелые металлы и др.), физической (радиоактивное излучение), биологической (биологические онкогены) природы. Это обусловливает повышенное число онкозаболеваний, занимающих второе место после сердечно-сосудистых болезней.
        В работе проведен анализ состояния мониторинга, контроля, прогноза канцерогенных факторов в объектах среды и роли их в онкозаболеваемости населения на примере городов Иркутской области. Показано, что оценка канцерогенных рисков для здоровья населения требует создания комплексного методического обеспечения определения онкогенов во всех составляющих системы «источник загрязнения – объект среды ¬– человек». Выделены приоритетные задачи в достижении данной цели:
        - разработка методического обеспечения для мониторинга и контроля канцерогенных химических, физических и биологических факторов;
        - создание базы данных методического обеспечения для техногенных, гигиенических и природных рисков канцерогенных факторов для здоровья населения и экосистем региона;
        - установление зон канцерогенного загрязнения (экологическое районирование) объектов среды относительно регионального фона и гигиенических норм;
        - оценивание антропогенной канцерогенной нагрузки от промышленно-транспортных и аграрных источников загрязнения;
        - поиск мер и путей снижения канцерогенных рисков для здоровья населения Иркутской области и других регионов.

        Speaker: Dr Larissa Belykh (Belykh L.I.)
      • 15:00
        МЕДИЦИНСКИЕ ОТХОДЫ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ АНТИБИОТИКАМИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ 15m

        В современных условиях , когда на планете распространяется и не щадит миллионы людей вирус SARS-CoV-2, резко возрастает количество медицинских отходов.
        В соответствии с материалами лондонской инструкции по обращению с отходами лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) понятие «медицинские отходы» включает в себя любые отходы, образующиеся в результате деятельности медицинских учреждений или лечебно-профилактических мероприятий, проводимых населением (полностью или частично состоящие из тканей человека или животных, крови или других жидкостей тела, экскрементов, фармацевтических препаратов, бинтов, предметов медицинского ухода и др.) В Базельской конвенции 1992 года было выделено 45 видов опасных отходов, причем их список открывался именно клиническими отходами
        Медицинские отходы в большинстве стран мира давно относят к категории особо опасных отходов. Проблема заключается в том, что количество медицинских отходов имеет стабильную тенденцию к интенсивному росту, особенно в настоящее время в связи с пандемией.
        Медицинские отходы являются основным источником поступления вредных химических, химико-биологических и биологических элементов в окружающую среду. Это прежде всего лекарственные средства и химикаты – твердые, жидкие химикаты; дезинфицирующие средства; токсические вещества; просроченные или фальсифицированные лекарственные средства; цитотоксины. В большинстве ЛПУ отсутствует организованная система сбора, хранения и транспортировки и удаления остатков лекарственных препаратов, как правило их сливают в общегородскую систему водоотведения. Туда же поступают продукты жизнедеятельности пациентов и персонала, дезинфицирующие средства и другие фармацевтические препараты.
        Целью настоящей работы являлся сбор и анализ информации по медицинским отходам в ЛПУ Байкальского региона как источников поступления в водные объекты антибиотиков.
        Объекты и методы исследования
        Объектами исследования являлись ЛПУ г. Иркутска и справочная информация по количеству антибиотиков, проходящих через аптекарскую сеть г. Иркутска, количеству пациентов, проходящих через ЛПУ.
        Результаты и их обсуждение
        Сточные воды лечебных учреждений не подвергаются какой- либо обработке на локальных очистных сооружения, в них были обнаружены следы 14 антибиотиков, в том числе сульфаниламидов, тетрациклинов, фторхинолонов, макролидов, цефалексина, линкомицина и триметоприма. При этом на очистных сооружениях удаления антибиотиков не происходит . Они транзитов проходят и поступают в водоемы
        Нашими исследованиями установлено, что в настоящее время в условиях пандемии в среднем в ЛПУ обращается до 1кг фармацевтических препаратов, при усвоении их на 30-40%, непосредственно в больничные стоки с продуктами жизнедеятельности будет поступать на очистные сооружения города до 300-400 грамм фармацевтических препаратов.
        Согласно принятой классификации риски по индексу опасности (HQ) являются следующими: уровень риска минимальный, если HQ < 0,1; уровень риска низкий, если HQ = 0,1 – 1,0; уровень риска средний, если HQ = 1,0 – 5,0; уровень риска высокий, если HQ = 5,0 – 10,0 и уровень риска чрезвычайно высокий, если HQ >10,0. В таблице 1 приведены значения индексов опасности, рассчитанные на нормативное потребление питьевой воды продуктов при минимальных и максимальных концентрациях антибиотиков.
        Таблица 1 Прогнозное значение индекса опасности при употреблении воды для питьевых целей, загрязненных антибиотиками

        Исследуемый образец Прогнозное значение индекса опасности по минимальной концентрации Прогнозное значение индекса опасности по максимальной концентрации
        Вода питьевая из родников 0,9 5,2
        Вода питьевая из Ангары ниже сброса сточных вод 0,1 1,5

        Прогнозная оценка экологических рисков для населения на основе расчета индекса опасности показала, что риски относятся к категории средних и низких. Число проб с выявленным наличием антибиотиков от общего количеств исследованных составляет 0,2 -2,5 %, что указывает на серьезность проблемы экологических рисков для населения Байкальского региона и необходимо продолжить исследования уже в направлении загрязнения водоемов медицинскими отходами.

        Список использованной литературы
        1. Медицинские отходы: общее понятие, правила, способы https://ztbo.ru/o-tbo/stati/meditsina/meditsinskie-otkhody-obshchee-ponyatie-pravila-sposoby
        2.Felicity Т. Фармацевтические отходы в окружающей среде: взгляд с позиций культуры// Панорама общественного здравоохранения, 2017, 3(1): 1-140. https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0011/334397/10-Pharmaseutical-waste-environment-ru.pdf
        3.Ternes Th. A., Stuber J., Herrmann N., McDowell D., Ried A., Kampmann M., Teiser B.. Обработка озонированием сточных вод, содержащих фармацевтические препараты. Ozonation: a tool for removal of pharmaceuticals, contrast media and musk fragrances from wastewater? Water Res.. 2003. – N 8. – С. 1976–1982.
        4.Boxall ABA, Rudd MA, Brooks BW, Caldwell DJ, Choi K, Hickmann S, Innes E, Ostapyk K, Staveley JP, Verslycke T, et al. 2012. Pharmaceuticals and personal care products in the environment: What are the big questions? Environ Health Perspect 120:1221–1229.
        https://www.researchgate.net/profile/Bryan_Brooks/publication/277009667_Rudd_et_al_IEAM_2014/links/555de99b08ae8c0cab2c551d/Rudd-et-al-IEAM-2014.pdf
        5.Burns, Emily E orcid.org/0000-0003-4236-6409, Carter, Laura J, Snape, Jason R. et al. (2 more authors) (2018) Application of prioritization approaches to optimize environmental monitoring and testing of pharmaceuticals. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B: Critical Reviews. pp. 115-141. ISSN 1521-6950 https://doi.org/10.1080/10937404.2018.1465873

        Speakers: Prof. Svetlana Timofeeva, Prof. Galina Bodienkova (Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований СО РАН)
      • 15:15
        Investigation of the effect of pH on manganese (III) oxide compounds activity in ORR 15m

        The oxygen reduction reaction (ORR) has attracted the attention of researchers due to the fact that it underlies many technologically important processes. However, despite the large volume of research, important fundamental gaps remain in understanding the key stages of the ORR, which is associated with a multi-stage reaction and a large number of factors, which effects on the kinetics. Part of the work was also the study of catalytic reactions for the hydrogen peroxide oxidation/reduction reactions (HPRR/HPOR) at different pH values, which will help better understanding the processes occurring in ORR.
        The objects of study were Mn2O3, LaMnO3, MnOOH. Samples were synthesized and characterized by various methods such as BET, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray power diffraction. This choice of oxides is due to different structural types of compounds, their different catalytic activity in ORR (activity decreases in the order Mn2O3 > LaMnO3 > MnOOH), as well as different limiting stages of the oxygen reduction mechanism.
        Polarization curves for the ORR and HPRR/HPOR for LaMnO3, Mn2O3 and for MnOOH oxides and for Sibunit carbon (considering that the latter is always added to oxides in order to improve the electronic conductivity of electrodes) was obtained. It was demonstrated that for carbon RDE voltammograms shift systematically with pH (40 mV/pH). For Mn2O3 and MnOOH the ORR RDE voltammograms also shift towards higher overpotentials with the decrease of pH, although the behavior is somewhat different from that demonstrated by carbon. Theoretical analysis [1] of the influence of pH on the rates of heterogeneous electrocatalytic reactions involving transfer of electrons and protons indicates that rates of reactions involving simultaneous electron and proton transfer do not depend on pH, while strong pH dependence suggests separate transfer of a proton and an electron. Thus, experimental data suggest that ORR on carbon likely involves separate steps of an electron and proton transfer, with an intermediate formation of O2-. Similar reaction steps may occur on the studied Mn oxides. It is interesting to note that for the HPRR/HPOR, the behavior of Mn2O3 and MnOOH is significantly different. For the former, RDE curves are nearly independent on pH (the only difference related to the pH dependence of the O2 diffusion coefficient). In contrast, for MnOOH there is a strong effect of pH on polarization curves. The observed difference may be attributed to the fast kinetics of hydrogen peroxide reactions on Mn2O3 (the reaction being limited by diffusion) and slow kinetics of the hydrogen peroxide reactions on MnOOH. Furthermore, considering the above discussion, it is likely that the HPRR/HPOR on MnOOH also follow pathway involving separate electron and proton transfer.
        This work was funded by RFBR according to the research project № 20-33-90160.

        [1] M. T. M. Koper, “Theory of multiple proton-electron transfer reactions and its implications for electrocatalysis,” Chem. Sci., (2013), 4, pp. 2710–2723.

        Speaker: Mr Kirill Dosaev (Lomonosov Moscow State University)
      • 15:30
        Technogenic halogenesis of oil-contaminated soils (Western Siberia) 10m

        Abstract: The results of field and analytical studies of oil-contaminated soils of floodplain ecosystems of Western Siberia are considered. The purpose of this study is to identify the features of the content, chemistry and type of distribution of readily soluble salts (including toxic compounds) in the soils of floodplain ecosystems under conditions of local pollution with oil and oil products (OP), as well as the scientific substantiation of the developed method of reclamation of saline soils. Comparison of contaminated soils with background analogs is carried out. It has been established that oil pollution disrupts the functioning of natural soil processes. An assessment of the environmental consequences of oil pollution is given. Methods of recultivation of saline soils are considered, an alternative method of soil restoration is proposed.
        Key words: Western Siberia, oil pollution, alluvial soils, properties, ecological consequences.

        Pollution of highly mineralized waters of soil ecosystems is currently a complex, urgent problem, which is especially acute in the territories of the oil-producing complex. At the same time, the issues of oil pollution of soils in the zone of humid soil formation have been studied by many authors, however, the processes of salt migration at the time of emergency oil spill practically not studied.
        Each accidental spill of crude oil is accompanied by the inflow of highly mineralized streams of salts into the ecosystem, which are the main cause of technogenic soil salinization and form various bituminous soil varieties. The results of statistical analysis indicate a direct correlation between the content of readily soluble salts and oil products in contaminated soils - the correlation coefficient (r) is 0.87 at p = 0.91 (at a depth of 0-10 cm) and 0.83 at p = 0, 76 (at a depth of 10-30 cm). The amount of salts in the saline horizons of soils varies widely from 0.29 to 1.2%, these fluctuations are associated with the accumulation of salts in depressions of the microrelief of the area. Salinity varies from low to medium. Toxic salts are represented by compounds NaCl, Na2SO4, MgCl2.

        Speaker: Mrs Maria Nosova (Tomsk Research and Design Institute of Oil and Gas Joint Stock Company)
      • 15:40
        ФИТОМАЙНИНГ КАК ТЕХНОЛОГИЯ РЕВИТАЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ ОТВАЛОВ ПРИ ДРАЖНОЙ ДОБЫЧЕ ЗОЛОТА 10m

        В настоящее время сохраняется потребность в совершенствовании технологии извлечения золота как из руд, так и месторождении самородного золота поскольку в литературе констатируется факт снижения добычи золота как невозобновляемого ресурса. При дражной добычи золота микрочастицы золота оказываются в отвалах и нужна технология, позволяющая эффективно извлекать золота из отвалов. Такой технологией с точки зрения авторов могут быть технологии биодобычи минералов и инновационные технологии фитомайнинга для доизвлечения отходов. Под фитомайнингом понимают использование растений для коммерческой добычи ценных металлов из почв и сточных вод хвостхранилищ.
        Для фитомайнинга используются наземные части растений гипераккумуляторов, из которых посредством озоления выделяются добываемые металлы.
        Целью настоящей работы являлась отработка технологии фитомайнинга применительно к северным территориям Бодайбинского район, где добыча самородного золота ведется уже боле 150 лет.
        На первом этапе исследований нами выполнен анализ зарубежной научной литературы по составлению перечня растений-гипераккумуляторов золота. В результате были установлены несколько видов, способных накапливать золото в большом количестве. Установлено, что аккумулировать золото можно с помощью водорослей таких как хлорелла (Chlorella vulgaris); фукус пузырчатый (Fucus vesiculosus), эклония кава (Ecklonia cava, бурая водоросль Cystoseira baccata и другие.
        Результаты накопления золота некоторыми водорослями представлены в таблице 1.

        Таблица 1
        Концентрации восстановленного золота, полученного методом биоаккумулирования

        Латинское название водоросли Потенциал биоаккумуляции, мг/г
        Rhizoclonium hieroglyphicum 3,28
        Lyngbya majuscule 1,93
        Spirulina subsalsa 1,73

          Способность аккумулировать золота выявлена у следующих наземных растений : алоказия крупнокорневищная (Alocasia macrorrhizos), в стебле накапливается до 89% золота, в листьях до 65%; резуховидку (резушку) Таля (Arabidopsis thaliana) накпливает дот15 % золота в корнях, остальное концентрируется в побегах, 3 видов иранских люцерн (Nikshahri, Hamedani, and Yazdi).
        

        Процесс извлечения золота интенсифицируется в присутствии хелатообразователей, наиболее эффективными гипераккумуляторами являются горчица сарепская, редька посевная, морковь дикая, клевер ползучий, сорго аллепское, подсолнечник однолетний, кукуруза, табак.
        Применительно к условиям Крайнего севера Бодайбинского района нами предложено использовать в качестве гипераккумулятора золота техническую коноплю непосредственно высаживая ее на отвалах, а также водные растения –харовые водоросли и элодею канадскую
        В табл.2 приведены результаты испытаний по накоплению металлов, в том числе золота из водной среды

            Таблица 2
        

        Коэффициенты накопления металлов водными растениями

        Металл Коэффициент накопления
        элодеей харой
        медь 280 320
        цинк 500 410
        свинец 800 680
        золото 630 810
        серебро 510 620

                Таким  образом, установлено, что 1 га заросле элодеи канадской может извлекать из сточных вод в сутки(г) 6свинца -202, меди-89, цинка -10, золота-296, серебра -210. 
                  Высаживая техническую коноплю на отвалах, можно дополнительно извлекать    золото в виде биоруды. Рассматириваемая технология перспективна и требуется проведение опытно-промышленных испытаний.
        

        Список литературы:
        1. Дроздова И.В., Бобоев А.А., Тимофеева С.С. Современное состояние золотодобычи в России и Узбекистане // Техносферная безопасность в ХХI веке. IX Всероссийская научно-практическая конференция (г. Иркутск, 26–27 ноября 2019 г.) : сборник научных трудов магистрантов, аспирантов и молодых ученых. – Иркутск : Изд-во ИРНИТУ, 2019. – С. 31-36.
        2. Down on the Farm That Harvests Metal From Plants // «The New Yourk Times». 3 марта 2020 – Section D.
        3. Nakajima, A. Accumulation of gold by microorganisms // World J. Microbiol. Biotechnol. – 2003 – № 19. – P. 369-374.
        4. Keshavarzi M, Davoodi D, Pourseyedi S and Taghizadeh S. The effects of three types of alfalfa plants (Medicago sativa) on the biosynthesis of gold nanoparticles: an insight into phytomining // Gold Bulletin. – 2018. – P. 1-12.
        5. Mata, Y., Torres, E., Blazquez, M., Ballester, A., Gonzalez, F., Munoz, J. Gold (III) biosorption and bioreduction with the brown alga Fucus vesiculosus // J. Hazard. Mat. – 2009. – № 166. – P. 612-618.
        6. Moore, B., Duncan, J., Burgess, J. Fungal bioaccumulation of copper, nickel, gold and platinum // Miner. Eng. – 2008. – № 21. – P. 55-60.
        7. Rana, S., Mishra, P., Wahid, Z. ab, Thakur, S., Pant, D., & Singh, L. Microbe-mediated sustainable bio-recovery of gold from low-grade precious solid waste: A microbiological overview // Journal of Environmental Sciences. – 2019. – P. 47-64.
        8. Diep, P., Mahadevan, R., Yakunin, A. Heavy metal removal by bioaccumulation using genetically engineered microorganisms // Front. Bioeng. Biotechnol. – 2018. – № 6. – 157 p.
        9. Venkatesan, J., Manivasagan, P., Kim, S.-K., Kirthi, A.V., Marimuthu, S., Rahuman, A.A. Marine algae-mediated synthesis of gold nanoparticles using a novel Ecklonia cava // Biopro. Biosys. Eng. – 2014. – № 37. – P. 1591-1597.

        Speaker: I.V. Drozdova
      • 15:50
        Research of the features of measuring ozone depleting substances 10m

        Topic “Environmental Protection Systems”

        Abstract. The work is devoted to the research of the process of measuring substances that negatively affect on the ozone amount in the atmosphere. The analysis of chemical-climatic models of the atmosphere used in environmental monitoring is carried out. Mathematical methods for calculating the effect of freons on the ozone amount is considered. The detecting method of freons are chosen on the basis of refrigerant characteristics.
        Key words: freon, climatic changes, gas analyzer, raman spectroscopy, refrigerating agents, ozone layer.

        Introduction. Atmosphere monitoring is one of the key tasks to ensure a comfortable living environment. Leaks of refrigerants from air conditioning systems, fire extinguishing systems, refrigeration equipment with the release of freons into the atmosphere are a potential hazard. The most dangerous are Freon-12, Freon-22 and other refrigerants that affect on the amount of ozone in atmosphere [1]. These refrigerants are currently being replaced by multicomponent mixtures, which still contain HFCs, but in significantly small proportions in relation to single-component freons. The issue of detecting these low concentrations of ozone depleting substances is relevant in the production of such refrigerants and in the analysis of counterfeit products.
        The work purpose is research of the features of measuring ozone depleting substances at ecological monitoring. There are several tasks which helps to achieve the goal:
        1. Describe refrigerants that are hazardous if released into the atmosphere.
        2. Analyze interaction mathematical models of refrigerants with the atmosphere.
        3. Choose the method of freon measuring for controlling the leaks into the atmosphere.
        Body. According to standard ISO 817-2014 “Refrigerants. Designation system”, there are several groups of freons which representing the greatest danger when released into the atmosphere [2]. These include representatives from the groups of chlorofluorocarbons (CFCs), hydrochlorofluorocarbons (HCFCs), hydrofluorocarbons (HFCs), etc. The distinctive feature of these substances is a long-life span in the atmosphere, calculated from several years to several decades. One example is HFC Freon 23, which will decay in the atmosphere within 270 years. These substances are dangerous, since when interacting with radiation in the ultraviolet region, they release atoms of bromine, fluorine, chlorine, which, in turn, upon contact, destroy the ozone layer.
        The analysis of chemical- climate models of the atmosphere on the formation and decay of ozone was carried out. On the basis of these the process of creation and decay of ozone was considered.
        When reviewing mathematical models of the interaction of refrigerants and ozone, it was concluded that it is advisable to detect freon leaks into the atmosphere.
        Based on GOST R ISO 17584-2015 "Refrigerants properties", an analysis of the characteristics of freons was carried out. Due to the complex composition of the analyzed substances of HFCs, it was proposed to use the method of Raman spectroscopy.
        The distinctive feature of Raman spectroscopy is the observation of scattered radiation from the sample, as a result of which this method is not sensitive to absorption bands. Thereafter, the study of the detected anti-Stokes lines provides accurate information about the analyzed component, since the measurements are carried out with scattered light.
        Conclusion. The description of ozone depleting substances, which are the objects of research, was carried out. The properties of freons, which affect on ozone amount in the atmosphere, were investigated. Based on a mathematical model of the interaction of a refrigerant with the atmosphere, it was proposed to use the Raman spectroscopy method for detecting low concentrations of refrigerants and for component analysis of HFC mixtures.
        The work have done with the support of project №620159 «Development and research of the principles of building a digital freon analyzer».

        Sources:
        1. Tsvetkov O.B., Baranenko A.V., Laptev YU.A., Sapozhnikov S.Z., Khovalyg D.M., Pyatakov G.L. Ozonobezopasnyye khladagenty/ Scientific journal of NUY ITMO. Series “Kholodilnaya tekhnika i konditsionirovaniye", № 3, 2014–pp.98-111.
        2. ISO 817-2014 Refrigerants. Designation system.

        Speaker: Mrs Ekaterina Tyurikova (ITMO University)
      • 16:00
        Coffee break 20m
      • 16:20
        Environmental risks in the development and modernization of fossil fuels deposits in the Arctic zone of the Russian Federation 10m

        In this paper the concept of environmental risk was investigated. The analysis of the legal framework governing the implementation of various types of activities in the Arctic region was carried out. Recommendations to reduce the environmental risks probability during the reconstruction of fossil fuels deposits were developed.

        The increased anthropogenic load on the Arctic region is associated not only with the production and with transportation of hydrocarbons, but also with the construction and reconstruction of the fields themselves. Currently, there is no any no unified methodology for assessing environmental risks. In this regard, the study and analysis of environmental risks that can cause irreparable damage to the Arctic region is one of the urgent tasks.
        The purpose of this work is to identify and assess environmental risks in the development and modernization of fossil fuels deposits in the Arctic zone of the Russian Federation.
        The following tasks were set еo achieve this goal:
        - to analyze the features of the Arctic zone;
        - to identify environmental risks in the development and modernization of fossil fuels deposits in the Arctic zone;
        - to assess environmental risks and give recommendations how to reduce them.
        Reconstruction of deposits is a forced measure in order to improve energy efficiency and efficiency of the deposit as a whole. Reconstruction typically allows extracting the remaining gas or oil with better equipment. The technological sequence of the production of the main construction and installation includes several processes and almost all types of work can damage the environment.
        During the production of construction and installation the law of the Russian Federation "On environmental protection", decisions of administrative bodies on environmental protection and rational use of natural resources in the region, as well as other federal laws are observed, but this fact only reduces, but does not completely exclude possible environmental risks and damage to the environment.
        Since the environmental risks that may arise during reconstruction are not excluded, they were assessed in terms of the damage degree and the probability of risk occurrence. Before assessing environmental risks during the field reconstruction, the main sources and factors of negative impact on the environment were identified.
        Based on the listed factors, possible environmental risks were identified and analyzed. As a result, tables that describe environmental risk, recommendations for reducing the probability of its occurrence and recommendations for reducing the negative impact on the environment have been developed.

        Speaker: Elena Bykovskaia (ITMO University)
      • 16:30
        Mn (III) - containing spinels as ORR catalysts in an alkaline medium 10m

        Liquid alkaline (AFC) and anion exchange membrane fuel cells (AEMFC) are among the most promising solutions for converting chemical energy into electrical one. However, today there are several problems that prevent their commercialization, one of which is the use of expensive Pt metal as electrocatalyst for the electrode reactions, in particular at the cathode. However, it was shown that it is possible to use transition metal oxides instead of Pt as catalysts in the oxygen reduction reaction (ORR) at the cathode of an AFC or AEMFC. It was previously established that oxides containing Mn3+ in their composition possess high catalytic activity in the reaction of oxygen reduction in an alkaline medium [1]. However, it has not yet been established which of the specific characteristics of the oxide (composition, crystal structure, etc.) determine its catalytic activity in ORR.
        Spinels are an interesting subject of research. These compounds have the formula AB2O4, where B is cation of 3d metal such as manganese. These compounds are interesting in that by changing cation A it is possible to change the oxidation state of manganese and to change the distance between the catalytic centers (which is presumably a descriptor of catalytic activity). In this case, the crystal structure of these compounds remains the same. Even though this class of compounds has been actively studied, there are still questions related to the relationship between the spinel composition and the electrocatalytic activity in ORR.
        Spinels of the composition Mn3O4, MgMn2O4, CdMn2O4, LiMn2O4 were synthesized and characterized by BET, SEM and powder X-ray diffraction. The specific surface area of the obtained compounds determined with N2 adsorption (within BET approximation) ranged from 16.5 for Mn3O4 to 39.4 m2/g for CdMn2O4. The BET surface area of MgMn2O4 and LiMn2O4 compounds is equal to 22 and 21 m2/g correspondingly.
        The obtained samples were investigated electrochemically (by the methods of cyclic voltammetry, CV, and by the method of a rotating disk electrode, RDE). Considering that the shape of CVs, and in particular the position of red-ox peaks (corresponding to Mn3+/Mn4+ transition) are very sensitive to the structure of the interface, it is interesting to note that CVs of all spinel oxides (with the exception of LiMn2O4) are rather similar and resemble the CV of MnOOH. This may indicate that degradation of the samples occurs when they are placed in an electrolyte and when a potential is applied. During decomposition, a product like MnOOH can be formed on the electrode surface explaining the shape of CVs in the supporting electrolyte. For proving this observation, we also set up an experiment to study the stability of these compounds, when, after studying the ORR, the electrode was placed back into an oxygen-free alkaline solution. It turned out that the shape of the CV before and after ORR measurements for CdMn2O4 and Mn3O4 was significantly different, which may indicate the degradation of the oxides. In addition, for all spinel oxides the charges calculated from СVs were compared with theoretical ones, the latter estimated from the BET surface area and Mn cation density in the oxide crystals (not shown). It turned out that for LiMn2O4 and MgMn2O4, the experimental and the theoretical charge differ significantly, which can also be related to the surface degradation (making the second and subsequent atomic layers accessible). From the polarization curves for the reduction of oxygen and hydrogen peroxide, it can be seen that Mn3O4, MgMn2O4, and CdMn2O4 have similar activities, which may also indicate degradation and that a low-activity degradation product is formed on the surface. The electrical activity of spinels is significantly lower than that of Mn2O3 and is comparable to that of MnOOH. To sum up, we can conclude that, for the spinel class compounds, degradation of samples likely occurs in 1 M NaOH.
        The reported study was funded by RFBR, project number 18-29-12064 mk.
        [1] A. Bonnefont, A. E. Baranchikov, and E. E. Levin, “Rationalizing the Influence of the Mn ( IV )/ Mn ( III ) Red-Ox Transition on the Electrocatalytic Activity of Manganese Oxides in the Oxygen Reduction Reaction,” no. December 2015, 2016.

        Speaker: Dmitrii Strebkov
      • 16:40
        Development of a method for intensive reclamation of landfills for burial of solid household waste using biological products of prolonged action based on complexones with oxyethylene diphosphonic acid and phenyldiacetic acid derivatives 10m

        One of the strongest and most common chemical contamination is heavy metal contamination. Heavy metals accumulate in the soil, especially in the upper humus horizons, and are slowly removed during leaching, consumption by plants, erosion and deflation - soil blowing.
        In connection with the intensification of environmental pollution, due to the increase in the technogenic load on the soil, the question of the sanitary, phytoremediation role of agricultural plants is especially acute. Among the various methods used, phytoremediation is one of the most inexpensive, safe, innovative and effective tools for recovering heavy metals from soil.
        The efficiency of phytoremediation can be increased by introducing various components that stimulate plant growth and development. Several of these components have been identified in various articles. Iron chelate increases the absorption of micro and macro elements by plants. Diatomaceous earth powder improves the physical structure of the soil, enhances the movement of water in the root system. Potassium humate reduces the oppression of plants by heavy metals, accelerates growth and development due to humic acids. Disubstituted potassium hydroxyethylene diphosphonic acid (K2HEDP) was also used.
        In the work, an experiment was set up in which the named chemical additives were combined and their different concentrations were used. The experiment was carried out using Sarepta mustard, which is a plant that accumulates heavy metals.
        As a result of the experiment, some dependences of the growth, state of plants and the amount of accumulated metals on chemical additives were obtained. The best result was shown by K2HEDP 10 mmol / L, which was able to increase the ability of Sarepta mustard to accumulate heavy metals (Ni, Cu, Zn, Co, Cr) in the ground part of the plant.

        Speaker: Mrs Regina Romanova
      • 16:50
        Ecosystem approach and environmental innovation 10m

        Abstract: This article examines the issue related to the concept of environmental innovation. In the framework of this study, an analysis of environmental innovations as part of the innovation ecosystem was carried out. The relationship between sustainable development and green growth is analyzed. Innovative environmental activity is considered as a set of measures (aimed at improving environmental safety). The paper also discusses the basic principles of sustainable development. As information resources, we used periodical, analytical and translated literature, which investigated the issues raised in the work. As a result, it was concluded that in the modern world, great attention is paid to green technologies.
        Introduction: The ecosystem aspect in the implementation of the process of innovative economic development has been applied relatively recently. It was created based on the concept of the innovation environment and the innovation system. The main characteristic feature is a large degree of self-organization of the subjects, which leads to the optimization of absolutely all innovation processes and further innovative development.
        Environmental innovation and the modern world: A research paper on the natural advantages of nations [2], deals with the evolution of innovative growth cycles since 1785. So, around 1990, the fifth cycle began, including developments in the field of biotechnology, and by 2020, the sixth cycle of development has already been assigned. This cycle has a direct link to renewable energy and biomimicry (borrowing from nature, by converting these ideas into technologies), which will mean the active use of green technologies and environmental innovations around the world.
        Environmental innovations are technological and social innovations in the field of rational use of natural resources, environmental protection and the formation of ecological thinking among citizens in the framework of joint economic and environmental development [3].
        The promotion of innovation on a global scale contributes to solving not only economic problems, but also environmental ones, in particular, the rational use of natural resources. Because of this, complex and global innovations of various types and levels are of great importance, the implementation of which should be important and dynamic. Intensive use of environmental innovations can be considered an alternative method of overcoming the critical phenomena of the modern economic system. Purposeful development of the economy in the areas of "greening" and the search for sustainability will have a positive effect on a whole set of social factors that determine the main criteria for assessing the level and quality of life of the population.
        Sustainable development and green growth: Sustainable development also harmonious development, balanced development is a process of economic and social change in which the exploitation of natural resources, the direction of investment, the orientation of scientific and technological development, personal development and institutional changes are coordinated with each other and strengthen the current and future potential to meet human needs and aspirations.
        Basic principles of development: the principle of eco-efficiency (definition of tasks, goals and performance indicators that could comprehensively characterize the current situation, justify the need to achieve results taking into account environmental and economic factors); the principle of resource conservation (decision-making taking into account the conservation of natural and human resources); the principle of unity (coverage of all subjects of economic relations of the process); the principle of intersectorality. In the work "Green Growth: An Environmental Technology Approach", dedicated to the study of green growth using econometric methods [4], much attention is paid to environmental problems: water scarcity in the world, depletion of natural resources, pollution, biological consequences – natural disasters.
        Conclusion: The trend of increasing the use of environmental innovations is observed all over the world. Each country has its own special views and motivation for the transition to the use of environmental innovations and green technologies, but most of them are already fully aware of the importance of adopting such technologies.

        References

        1. Илюшкина Е.С., Конюхов В.Ю. Классификация экологических инноваций // Вестник ИрГТУ. – 2018. – N 7. – С. 66.
        2. Etzkowitz H. The Triple Helix // Innovationin Action – 2008. P. 180.
        3. Leydesdorff L. The Triple Helix of University–Industry–Government Relations // Encyclopedia of Creativity, Innovation, and Entrepreneurship – 2012.
        4. Lundvall В.A. National Innovation Systems // Towards a Theory of Innovation and Interactive Learning – 1992. Vol. 176. P. 20.
        Speaker: Ирина Дмитриева (магистр ITMO)
    • 14:00 17:00
      Sustainable Use of Natural Resources: 1 1226 (Lomonosov st. 9)

      1226

      Lomonosov st. 9

      Convener: Mrs Olga Sergienko (phd)
      • 14:00
        FOREST RECLAMATION IN THE STRATEGY OF THE FAR EAST REGION DEVELOPMENT AS THE BASIS FOR ENVIRONMENTAL SUSTAINABILITY/ЛЕСНАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ В СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РЕГИОНА КАК ОСНОВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ 20m

        The article presents the results of the study of environmental objects and their changes within the boundaries of the impact of closed mining enterprises tailing dumps in the Far Eastern Federal District of Russia (FEFD). It is established, that the studied territory is exposed to intensive technogenic pollution from mineral processing wastes that testifies to irrational natural management here. As a result of mineral development, the lands of the forest fund are withdrawn, the productive areas suitable for human activities are reduced. Destroying the soil and vegetation cover over large areas, the humanity thereby contributes to the degradation of the entire human society and to climate change, drought and floods, as the forest is a key element of the entire earth's biosphere, as scientists believe. Therefore, there is a need to restore the productivity of land disturbed by mining. It is shown that the role of forest vegetation restored by reclamation is immeasurable for nature and society. Moreover, this role of plants makes them highly exploitable objects used not only in agriculture, but also in health care, wood using, pulp and paper and other sectors of industry. However, about 1 million hectares of land are currently disturbed only in the southern part of the FEFD. As a result, the living standards of the population are decreasing and the natural resource potential is not being preserved. In this regard, the aim of the study was to substantiate the need to rehabilitate forest lands, exposed to the negative impact of accumulated mineral processing waste as a result of past economic activities of mining enterprises, by conducting forest reclamation using bioremediation methods to ensure their ecological safety. The notion of technogenic surface formations (TSF) was defined. According to the modern classification, these are substrates of technogenic unvegetated and unsoiled landscapes. They include dumps of overburden and host rocks, tailings, sludge dumps. It is shown that technogenic formations of ore development are classified as very hazardous facilities (tailing dumps with toxic wastes). They are a source of intensive technogenic pollution of forest lands, atmospheric air and soil-vegetation cover of adjacent territories over dozens and hundreds kilometers from the source. At mining enterprises in the FEFD, including those closed down, the emergency situations occur during monsoon rains, they can lead to disastrous environmental and social impacts. The unfavourable influence of technogenic formations is a negative factor for the health of mining settlements population. This predetermines the intensification of researches on land reclamation, including forest lands, that will allow to minimize damage to natural environment and human health and solve a strategic task. It has been proved that restoration of technogenically polluted forest lands disturbed by mining operations over a large area in the FEFD is the most important aspect, their negative impact on the environment has already reached alarming proportions. The principles of ensuring environmental safety of toxic waste tailings have been developed. Experimental studies have led to the conclusion that an innovative approach to solving the forest reclamation problem is necessary. The methods of forest reclamation were created, the novelty of which is confirmed by the Patents of the Russian Federation, they include using mixed bark compost, or phototrophic bacteria, or humic preparations, or mycorhizic agent – spent substrate with cultivated strain of Pleurotus ostreatus basidial fungi - common oyster mushroom (bioremediation), etc. An algorithm of actions in solving the problem of rehabilitation of land disturbed by mining by forest reclamation in the Far East region was developed. It has been established that on the surface of tailing dumps the soil-ecological functions are restored for a very short period (one growing season), which is very important, and a stable phytocenosis is formed. Scientific and practical relevance of the research results consists in rationale of a problem of favorable environment creation for mining settlement inhabitants and ecological safety of toxic wastes storage, rational natural resources use at the mining enterprises. The technological solution to minimize the waste impact was proposed and recommended for use not only in the Far Eastern Federal District, but also at other mining enterprises in Russia and countries of the Asia-Pacific Region. It was characterized in terms of social significance, investment attractiveness and commercial potential, as well as competitive advantages.

        Speaker: Mr K.A. Kolobanov (Pacific National University, Far East Forestry Research Institute)
      • 14:20
        Valorization of food waste to compost for soil enrichment 20m

        Excessive food waste (FW) disposal in landfill can pose environmental such as greenhouse gas emission and leaching. Valorisation is a sustainable method that converts FW into value-added products such as soil amendment (compost), reducing FW in landfills and eliminates greenhouse gas emissions. FW contains high levels of nutrients such as C, N, P, K, Ca, and Mg, which are essential for plant growth. Valorisation of FW via composting and anaerobic digestion results in soil amendment products such as compost, liquid fertilizer. This study reveals the major research scopes needed to realise the value of these bio-products. The scopes include characterisation of their nutrient compositions from different biowaste, and the dilution rate or compost application rate. The overall strategies to realise the valorisation and the challenges will be discussed.

        Speaker: Prof. Chew Tin Lee (Universiti Teknologi Malaysia)
      • 14:40
        Assessment of Goal Achievement on the Ensuring Environmental Sustainability by the Siberian Federal District Regions 20m

        This work contains the results of calculations and analysis of Siberian Federal District regions major social-ecological-economic statistics based on research of the indicators of the Goal 7 “Ensuring Environmental Sustainability” of UN Millennium Development Goals (MDG). The objectives of this Goal reflect the need to address two main issues to ensure environmental sustainability, namely: 1) Reduce the human impact on the environment and their depletion of natural resources; 2) Improve the environmental conditions for social development, reduce environmental threats to their safety, health and life. Goal 7 contains three objectives and eight indicators; energy intensity can be considered as a key indicator of sustainability.
        Siberian Federal District regions social-economic development programs analysis shows that most of the regions don’t have the results of Goal 7 achievement. Regional authorities need to correct programs of social-economic development in order to reach UN MDG goals. The comparison between Goal 7 indicators and goal progress results makes clear what social-economic development directions the regions should pay more attention.

        Представлены результаты расчета и анализа основных социально-эколого-экономических показателей регионов Сибирского федерального округа на основе исследования индикаторов Цели 7 «Обеспечение экологической устойчивости» из Целей развития тысячелетия ООН (ЦРТ). Задачи этой Цели отражают необходимость решения двух главных проблем для обеспечения экологической устойчивости: 1) Снизить воздействие человека на окружающую среду и исчерпание им природных ресурсов; 2) Улучшить экологические условия для развития человека, уменьшить экологические угрозы для его безопасности, здоровья и проживания. Цель 7 содержит три задачи и восемь индикаторов; ключевым показателем устойчивости можно считать энергоемкость.
        Анализ программ социально-экономического развития регионов СФО свидетельствует, что в этих программах у большинства субъектов показатели достижения Цели 7 отсутствуют. В программах Республики Бурятия и Иркутской области включено по одному индикатору; наиболее ориентирована на достижение Цели 7 ЦРТ программа социально-экономического развития Томской области, которая содержит 6 показателей.
        Региональным органам власти целесообразно скорректировать программы социально-экономического развития в направлении адекватного учета ЦРТ. Сравнение индикаторов Цели 7 с целевыми показателями прогресса позволяет идентифицировать направления социально-экономического развития, которым регионы должны уделять больше внимания и включить их в число приоритетных.

        Speaker: Nikolay Laptev (National Research Tomsk State University)
      • 15:00
        Reducing the impact of clearcuts on the environment as an element of sustainable forest management 15m

        Today, clearcuts cause the greatest harm to the environment. The consequence of clearcutting is the emergence of: waterlogging of the soil, soil erosion, disturbance of the water and air regime, slower plant growth, animal migration, etc. All these consequences lead to the main problem - the destruction of the ecosystem at the site of felling.
        Therefore, the purpose of this work is to reduce the impact of forest felling on the environment by means of modern technology, optimal harvesting methods, and the use of high-energy reforestation methods.
        Currently, logging is carried out by equipment that does not comply with both ecological and technical standards. This equipment is not rational both from the side of performance, and from the side of environmental impact. Therefore, in this work the modern high-performance logging complexes that cause minimal damage to the environment are offered to use.
        The choice of the timber harvesting method is also important. During clearcuts processing the technologies of both areas, and cutting intervals are not followed. The safest for the environment felling method is to carry out selective felling, but it is not economically feasible. Hence, the most optimal felling method is to carry out gradual felling, since the plantation has time to recover during the cutting interval.
        In addition, the final step in sustainable forest management is reforestation. Artificial reforestation is almost always carried out only with conifers, which have both a lower density, and a lower heat of combustion. Since most of the wood in Russian Federation is used as an energy raw material, it is more rational to renew it with deciduous species. We suggest carrying out a mixed renewal, as it has several advantages over the restoration by a single breed.
        As a result of this investigation, it was found that the correct choice of equipment and methods of logging and afforestation can allow performing forest management in more rational way.

        Speaker: Aleksei Rogolev
      • 15:15
        USE OF THE GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM (GIS) FOR THE SUSTAINABLE MANAGEMENT OF GEORESOURCES: CASE OF THE “DORSALE CALCAIRE”, MOROCCO 15m

        The Tangier-Tetouan region has become in a few years the 2nd economic pole in the Kingdom of Morocco, thanks to the major structuring projects carried out in the various sectors. This socio-economic development is accompanied by a strong demand for construction materials, which requires a continuous search for new sites to meet the needs of the projects, in progress as well as scheduled.
        As one of the main rocks used in construction, limestone is an excellent source of crushed stone for the production of aggregates and cement.
        This work aims to provide a quarry management plan, exploiting the rock of the « Dorsale calcaire », compatible with sustainable development in order to meet the needs for construction materials while respecting the environment. The selection of appropriate sites is carried out by evaluating the potential in limestone deposits using GIS with weighted analyzes. Many environmental, social and economic factors are taken into account in order to prevent conflicts between land users. The combination of these critical elements resulted in a map in which the areas favorable to the exploitation of materials are classified according to their degree of risk. In terms of conclusion, only the limits of the « Dorsale calcaire » can be exploited with a medium risk, while the central part of the ridge presents a danger for water resources and vegetation cover.

        Speaker: Mrs GHIZLANE FATTAH (Mohammadia School of Engineers, Mohammed V University of Rabat, Morocco)
      • 15:30
        Биохимические особенности ели сибирской в насаждениях южно-таежной зоны Удмуртской Республики 15m

        В последние десятилетия в результате массового усыхания еловых насаждений состояние темнохвойных лесов в Европейской части Российской Федерации стало актуальным объектом исследований. Однако данная проблема актуальна не только для РФ, но Европейского континента в целом, где так же стоит острая проблема гибели темнохвойных лесов.
        Следует отметить, что в очагах массового усыхания еловых насаждений встречаются участки насаждений и отдельные особи, имеющие хорошее жизненное состояние. Такие особи отмечены как в естественных лесных системах, так и в насаждениях урбаноэкосистем.
        В связи с этим, целью исследования явилось изучение состояния еловых насаждений региона, а также оценке их устойчивости и адаптивного потенциала по отношению к неблагоприятным факторам среды.
        Исследования проводили на территории Удмуртской Республики (далее – УР, площадь – 42,06 тыс. км2). Удмуртия расположена в Европейской части РФ, в бассейнах рек Камы и Вятки, к западу от Уральских гор, между параллелями 56°00' и 58°30' северной широты, меридианами 51°15' и 54°30' восточной долготы. Территория УР вытянута с севера на юг примерно на 320 км, с запада на восток – на 200 км. Значительная вытянутость территории с севера на юг и холмисто-увалистый рельеф Республики обуславливает значительные отличия по температуре, влажности, ветрового режима, количеству осадков между северной и южной ее частью. В связи с этим территория УР расположена в пределах двух ландшафтных зон: таежной (бореальной/южно-таежная зона) и подтаежной (бореальной-суббореальной/зона хвойно-широколиственных лесов). Исследования проводились на территориях Игринского, Якшур-Бодьинского и Кезского лесничеств, расположенных в южно-таежной зоне Удмуртской Республики.
        Игринское лесничество расположено в центральной части Удмуртской Республики на территории Игринского района. Протяженность территории лесничества с севера на юг 54 км, и с запада на восток около 72 км. Якшур-Бодьинское лесничество находится в центральной части Удмуртской Республики на территории Якшур-Бодьинского района. Протяженность территории лесничества с севера на юг около 45 км, а с запада на восток – 65 км. Кезское лесничество расположено в северо-восточной части Удмуртской Республики на территории Кезского района. Протяженность территории лесничества с севера на юг около 80 км, а с запада на восток 50 км. Для исследуемых районов характерен умеренно континентальный климат. Средняя температура января - 13,5°С, июля +18,7°С. Осадков выпадает 532 мм в год. Среднегодовая скорость ветра – 3,7 м/с. Среднегодовая влажность воздуха – 76%. Районы характеризуются среднеподзолистыми почвами и высокой лесистостью. Среди деревьев преобладают хвойные породы – ель, сосна, пихта; встречаются также участки лиственных лесов.
        Исследования проводились в выделах с поврежденным древостоем с наличием процессов усыхания ели. Пробные площади закладывались в ельниках-кисличниках (Екс). Проведено таксационное описание пробных площадей, дана характеристика состояния лесной подстилки (морфологическая структура, влажность, компонентный состав, целлюлозоразлагающая активность).
        Для определения функционального состояния насаждений ели сибирской и отражения механизма адаптивных реакций были проведен сравнительный анализ биохимических показателей особей хорошего и удовлетворительного жизненного состояния по показателям содержания хлорофиллов а, b и каротиноидов, аскорбиновой кислоты, малонового диальдегида и танинов в побегах. Выявлены значимые различия этих показателей у особей разного жизненного состояния, что позволяет объяснить адаптивный потенциал вида.

        Speaker: Mrs Анна Пашкова
      • 15:45
        Assessment of the Opisthorchis felineus prevalence of cyprinidae family fish sold in grocery stores in Khanty-Mansiysk 15m

        According to the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare, opisthorchiasis is a dangerous social threat to Russia today. The Russian Federation territory contains two-thirds of the world area of the causative agent of opisthorchiasis [1]. The largest natural focus of opisthorchiasis is the Ob-Irtysh region, it includes the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug-Yugra, which became the object of this study.
        According to the Rospotrebnadzor Administration for the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug - Yugra, parasitic diseases remain one of the leading pathologies in the region, despite the noted downward trend in the prevalence over the past few years.
        According to surveys conducted by the study [3], about one fifth of people with acute opisthorchiasis became infected after eating fish that was bought in stores and supermarkets.
        The purpose of this work was to assess the extent of invasion of cyprinid family fish, purchased in some chains of grocery stores in Khanty-Mansiysk.
        The study was conducted during the first half of 2019. During this time, a survey of 243 fish specimens, among which were ides, daces and roach, was carried out.
        The abundance index, extensiveness and intensity of invasion were calculated to analyze the materials obtained in the course of this study [4].
        All fish were bought as roach, but during the work it was determined that under the guise of roach, shops also sell ides and daces, the differences in which are difficult to determine, and at fishery enterprises on an industrial scale, all these species are sold as roach.
        During the study, it was found that no roach has opisthorchid metacercariae, while the extent of invasion of ides and daces is 100% for all ages of the studied fish.
        Based on the obtained results, it can be concluded that of all the studied cyprinid family fish, roach is the least susceptible to invasion by opisthorchid metacercariae, which is possibly related to the difference in the structure of muscle tissues and scales. Roach is mistakenly attributed to high rates of invasiveness, confusing it with similar fish species - dace and ide.

        Reference list

        1. Letter of Rospotrebnadzor of September 28, 2012 No. 01 / 11095-12-23 "On the incidence of opisthorchiasis in the Russian Federation"
        2. On the state of sanitary and epidemiological well-being of the population in the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug-Yugra in 2017: State report of the Rospotrebnadzor Department for the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug-Yugra
        3. Kozlova I.I., Ostapenko N.A., Sisin E.I. and others. Features of the epidemiology of opisthorchiasis in the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug - Yugra at the present stage // Materials of the interregional scientific-practical conference "Health of the Yugra people is our priority". Khanty-Mansiysk, 2017. pp. 122-127.
        4. Anikanova V.S., Bugmyrin S.V., Ieshko E.P. Methods for collecting and studying helminths of small mammals: study guide of the Karelian Scientific Center. RAS, Institute of Biology. Petrazovodsk, 2007.145 p.
        5. Fedorova O.S., Kovshirina Yu.V., Kovshirina A.E., Fedotova M.M., Deev I.A., Petrovsky F.I., Filimonov A.V., Dmitrieva A.I., Kudyakov L.A., Saltykova I.V., Mikhalev E.V., Odermatt P., Ogorodova L.M. Analysis of the incidence of Opisthorchis felineus invasion and malignant neoplasms of the hepatobiliary system in the Russian Federation // Bulletin of Siberian Medicine. 2016. No. 15 (5). Pp. 147-158.
        Speaker: Aleksandra Maiurova (ITMO University)
      • 16:00
        Coffee break 15m
      • 16:15
        Оценка баллоэлектрического эффекта, связанного с прибойными волнами на юго-западном берегу оз. Байкал и влиянием водопада в окрестностях п. Аршан 15m

        Из всех компонентов атмосферного воздуха остаётся слабо изученным аэроионы, а также их изменение под влиянием различных факторов [1,2]. В работах [1,3] авторы указывают на благотворное влияние отрицательных ионов на здоровье человека.

        Целью работы является проведение количественной оценки влияния баллоэлектрического эффекта [2,4–6] на концентрацию отрицательных аэроионов на юго-западном берегу оз. Байкал и вблизи водопада в окрестностях курорта Аршан, являющихся популярными зонами рекреационного туризма.

        Экспедиционные измерения проводились в августе 2020 года на юго-западном берегу оз. Байкал (Иркутская область) в точке с координатами 51°41' с.ш. и 103°42' в.д. и у водопада вблизи курорта Аршан (республика Бурятия) в пункте 51°55' с.ш. и 102°25' в.д.
        В исследовании использовалось следующее оборудование: счетчик аэроионов Air Ion Counter Model AIC2 (AlphaLab, Inc) [6], ручной термогигрометр MS6508 и анемометр MS6252A (Mastech). Измерение отрицательных ионов производилось в условиях «хорошей» погоды [1, 2] в течение 5–10 минут с частотой дискретизации 5 с.

        Исследования показали, что в береговой зоне оз. Байкал медианные концентрации отрицательных аэроионов в 4,5 раза больше, чем фон. При этом, стоит отметить, что баллоэлектрический эффект непостоянен во времени и зависит от характера волнения. Так во время прибойных волн максимальные значения концентраций отрицательных аэроионов превышают фоновые в 4 раза и достигают значений 3,8×10^3 см^-3, а отдельные значения могут достигать ~12×10^3 см^-3.

        Вблизи водопада баллоэлектрический эффект квазистационарен и, как следствие, обуславливает высокие концентрации, многократно превышающие фон. Средние концентрации отрицательных аэроионов (11,9×10^3 см^-3) в ~10 раза больше, чем фон, при этом их максимальные значения достигают 16×10^3 см^-3.

        Исследование было выполнено в рамках госбюджетной темы
        № АААА-А17-117013050031-8.

        Литература
        1. Смирнов В.В. Ионизация в тропосфере. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. – 309 с.
        2. Hirsikko, T.; Laakso, L.; Nieminen, S.; Gagnй, S.; Lehtipalo, K. Atmospheric Ions and Nucleation: A Review of Observations. Atmos. Chem. Phys. 2011, 11, 767–798.
        3. Чижевский А.Л. Аэроионизация в народном хозяйстве. – М., 1938. – С. 94–96.
        4. Мучник Б.М. Физика грозы. – Л: Гидрометеоиздат, 1974. − 351 с.
        5. Aplin, K. L., & Harrison, R. G. (2014). Electricity in the Atmosphere: Ions in the Atmosphere. In Encyclopedia of Atmospheric Sciences: Second Edition (pp. 9-13).
        6. Air Ion Counter Model AIC2. – URL: https://www.alphalabinc.com/product/aic2/

        Speaker: Maria Oglezneva (Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (IMCES SB RAS))
      • 16:30
        Ресурсосберегающая технология селективной сепарации измельченных минералов на примере гранатового песка и плавикового шпата 15m

        В горнообогатительной, химической, энергетической, строительной и других отраслях промышленности в настоящее время для обеспечения точности и равномерности дозировки технологических операций используют различного рода стабилизацию свойств сыпучих материалов.
        Актуальность работы. В горнообогатительной отрасли промышленности в настоящее время для обогащения руды зачастую применяют флотацию. С помощью флотации производится извлечение частиц минералов определенных размеров, при этом происходит значительное загрязнение окружающей среды как сточными водами, так и примесными компонентами руды и флотоагентами.
        Процесс флотации обладает рядом недостатков, таких как: затраты требуемую зернистость измельчения, большие затраты энергии на перекачку жидкости и др.
        В связи с этим в лаборатории разработки экологически чистых технологий ТПУ был предложен и изготовлен стенд по сухому способу селективного разделения сыпучих (предварительно подсушенных) материалов и проведены некоторые испытания по разделению плавикового шпата с содержанием в нем флюорита 88 % масс., кремнезема – 8 % масс., известняка – около 3 % масс.
        Аналогичные испытания были проведены с высушенным гранатовым песком, полученным из гранатового ила.
        Цель работы. Исследование процесса разделения частиц дисперсной среды по физическим свойствам под воздействием вибрации.
        Для выполнения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
        1. Определение оптимальных параметров работы вибростола, при обогащении флюорита в плавиковом шпате и альмандина в гранатовом песке;
        2. Изучение физико-механических свойств обогащенного флюорита и гранатового песка.
        Методика эксперимента
        Исследования процесса разделения частиц, по размерам, форме и массе проводили с помощью вибрационного электродинамического стенда.
        Стенд состоит из вибростола, лабораторного автотрансформатора (ЛАТР). Принцип работы вибратора основан на использовании электромагнита. По катушкам подмагничивания пропускается переменный ток от ЛАТРа. Ток катушки создает толкающую силу, которая приводит в действие вибростол с испытуемым образцом. Вибрационный стенд имеет следующие основные технические характеристики: рабочий диапазон напряжений частот 0-250В, частоту 50Гц; максимальное виброускорение - 160 м/с2.
        Исследования разделения частиц по размерам при наложении вибрации заключались в проведении экспериментов по перемещению крупных частиц, проходящих через слой мелких, при различных параметрах вибрации. При исследовании разделения частиц по массе, легкие частицы помещались внизу контейнера, а сверху насыпался слой более тяжелых частиц. Для этого был изготовлен специальный контейнер, из прозрачного органического стекла, который крепился к вибростолу. Наблюдая за положением исследуемых частиц в контейнере, а также измеряя время их движения к поверхности, определяли параметр классификации (разделения) (время перемещения исследуемых частиц на поверхность). При этом считали, что чем больше эта величина, тем меньше склонность частиц дисперсной смеси к разделению.
        Исследования явления разделения по плотности и форме проводились на частицах плавикового шпата, содержащего флюорит, кальцит, кварц следующих фракций: (-0,094...+0,160); (-0,160...+0,315) мм.
        Перед постановкой экспериментов порошки фракций (-0,094...+0,160) и (-0,160...+0,315) просушивали в сушильном шкафу при температуре 100 °С.
        При исследовании закономерностей разделения были проведены эксперименты по определению влияния на этот процесс следующих факторов: соотношения размеров мелких и крупных частиц, соотношения массы легких и тяжелых частиц; фактора формы частиц; исходного положения крупных частиц в контейнере; параметров вибрации (частоты, ускорения, направления колебаний); толщины слоя мелких частиц.
        Вывод. Эксперименты показали, что разделение частиц по размерам, плотности наблюдается в определенном диапазоне значений параметров возмущающей силы и ускорения вибрации. С увеличением размеров крупных частиц или уменьшением размеров мелких при одних и тех же параметрах вибрации, время разделения частиц изменяется.
        Результаты экспериментов показали, что при одних и тех же параметрах вибрации время поднятия на поверхность крупной частицы, помещенной в центре, меньше, чем около стенки. Например, для вибрации с напряжением 125 В и ускорением 10 м/с2 крупные частицы, помещенные в центре, поднимаются на поверхность на 10 с быстрее, чем те же частицы, помещенные около стенки контейнера. Причина наблюдаемого явления заключается в том, что частицы, лежащие около стенок контейнера, стеснены в движении, и обладают меньшей свободой перемещения по сравнению с частицами, расположенными в центре. Поэтому следует считать, что форма и размер контейнера влияют в общем случае на время разделения частиц по размерам.

        Speaker: Mr Юрий Кривцун (Национальный исследовательский Томский политехнический университет)
    • 14:00 17:00
      Sustainable cold chains: 1 1222 (Lomonosov st. 9)

      1222

      Lomonosov st. 9

      Convener: Mr Andrey Nikitin (National Research University ITMO)
      • 14:00
        Improving performance of cascade refrigeration system using low GWP refrigerants for some cities in Russia 20m

        Due to the reduction of greenhouse gas and their effects on the ozone layer, using pair refrigerants by low global warming potential (GWP) and zero ozone depletion potential (ODP) in cascade refrigeration system (CRS) has been investigated. In this paper, optimization of CRS to reach the best value of the coefficient of performance (COP), exergy efficiency and total cost rate for some cities of Russia such as Moscow, Saint Petersburg, Sochi, Nizhny Novgorod, and Yekaterinburg is studied. Energy-Exergy economic analysis to evaluate total cost rate is done for R41-R161 as pair refrigerant. Temperature variations of condenser, evaporator and cascade heat exchanger in CRS are optimized using Pareto method. Results show that decreasing evaporator temperature increases COP and exergy efficiency and decreases total cost rate. Finally, the best values of condenser and evaporator temperature are determined based on the highest efficiency and lowest total cost rate.

        Speakers: Dr Mahdi Deymi-Dashtebayaz (Hakim Sabzevari University), Dr Nikitin Andrew (ITMO University)
      • 14:20
        Исследование эффективности теплоаккумулирующей системы на основе веществ с фазовым переходом для космической техники 15m

        Ключевые слова: энергоэффективность, тепловой аккумулятор, вещества с фазовым переходом, космический аппарат.
        Надежность и устойчивость энергоснабжения — важнейшие показатели современных энергетических систем. Необходимость повышения этих параметров — актуальная задача, которую необходимо решать с учетом непрерывного мирового роста потребления энергии, ограниченности ресурсов и перехода к возобновляемой энергетике. В последние годы быстрыми темпами растут инженерные и научные исследования в области разработки технологий накопления энергии [1]. Один из перспективных способов хранения энергии — применение аккумуляторов теплоты на основе различных веществ с фазовыми переходами (ВФП) [2,3].
        В работе описывается экспериментальное и расчетное исследование эффективности теплоаккумулирующей системы термостабилизации космической техники посредством применения веществ с фазовым переходом «твердое тело-жидкость». Аккумулирование тепловой энергии позволяет стабилизировать температуру прибора в периоды максимального тепловыделения, а также предотвратить переохлаждение конструкции за счет скрытой теплоты плавления данного класса веществ [4]. В связи с непрерывно меняющимися энергетическими параметрами тепловой режим космической установки не является стационарным.
        Выбор правильного теплоаккумулирующего материала жизненно важен, так как он напрямую влияет на тепловые характеристики теплоаккумулирующих устройств. В качестве вещества с фазовым переходом рассматривается стеариновая кислота (C18H36O2), характеризующаяся химической стойкостью и экономической доступностью [5].
        В качестве теплоносителя выступает вода (H2O). Устройство теплового аккумулятора представляет собой систему тонких трубок цилиндрической формы, пронизывающих весь объем плавящегося вещества. Проведен ряд вычислительных экспериментов по моделированию работы испытательного стенда, исходя из которых, получена удобная для инженерного прогнозирования протекания процесса зависимость, определяющая распределение температуры теплоносителя t1 по времени. Также математическая модель позволяет определить приращение радиуса границы фазового перехода r2 в плавящемся веществе по мере увеличения температуры жидкости.
        Анализ соотношения экспериментальных и расчетных данных позволяет оценить пригодность математической модели для расширения диапазона рабочих температур исследуемых веществ, а также определить величину нестационарного теплового потока.
        1. Кубарьков Ю.П., Мурзакова И.М., Кулагина Т.А., Анисимов А.И. Проблемы и достижения технологии накопления энергии и ее применения в энергетических системах // Инновационные процессы в науке и образовании: межд. науч. - практ. конф. (Пенза, 5 января 2019). Пенза: Изд-во: "Наука и Просвещение"., 2019. – С. 92-95.
        2. Nazir H., Batool M., Bolivar Osorio F.J., Isaza-Ruiz M., Xu X., Vignarooban K., Phelan P., Inamuddin, Kannanai A.M. Recent developments in phase change materials for energy storage applications: A review. Int. J. Heat Mass Tran., 2019, Vol. 129, P. 491-523. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.09.126
        3. Бараненко А.В., Кузнецов П.А., Захарова В.Ю., Цой А.П. Применение веществ с фазовыми переходами для аккумулирования тепловой энергии //Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2018. – Т.18. - №6. – С. 990 – 1000.
        4. Zeinelabdein, R., Omer, S., Gan, G., 2018. Critical review of latent heat storage systems for free cooling in buildings. Renew. Sustain. Energy Rev. 82, P. 2843–2868.
        5. Cabeza L.F., Castell A., Barreneche C., De Gracia A., Fernández AI. Materials used as PCM in thermal energy storage in buildings: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2011, Vol. 15, Issue 3. Р. 1675–1695. https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.11.018

        Speaker: Mariia Volkovich (ITMO University)
      • 14:35
        Исследование процессов тепломассообмена при пленочном обтекании ледовых поверхностей с фазовым переходом на границе раздела для создания нового поколения льдоаккумуляторов 15m

        Большое число объектов пищевой промышленности характеризуется высокой степенью неравномерности распределения тепловой нагрузки, как в течение суток, так и по сезонам. Это обусловливает целесообразность применения в системах охлаждения аккумуляции холода и льдоаккумуляторов, в частности. Однако традиционно выпускаемые льдоаккумуляторы с плавлением льда в объёме жидкости обладают весьма низкой интенсивностью плавления даже в совокупности с механическими мешалками, что приводит к быстрому повышению температуры воды в процессе их разрядки. В этом плане большую перспективу имеет применение пленочного обтекания плавящихся поверхностей, позволяющего существенно интенсифицировать процесс теплообмена между намороженным льдом и охлаждаемой водой. Однако ни аналитического описания, ни экспериментальных исследований процессов тепломассообмена при пленочном обтекании ледовых структур с фазовым переходом на границе раздела в открытых источниках не обнаружено.
        Цель настоящей работы - исследование процессов тепломассообмена при пленочном обтекании ледовых структур с фазовым переходом на границе раздела для создания теплообменных аппаратов нового поколения с высокой интенсивностью теплоотвода, сопрягаемой с графиком действующей тепловой нагрузки. Для этого был спроектирован и создан многофункциональный стенд, позволяющий проводить эксперименты, как при объёмном режиме плавления, так и при плёночном орошении плавящихся поверхностей, что позволило провести корректное сравнение их эффективности. Были разработаны и испытаны две конструкции льдоаккумулятора: с плоскими змеевиками с шахматным расположением в поперечном сечении и с коаксиальным расположением трубных цилиндров.
        Эксперименты проводились на трёх температурных уровнях подаваемой воды (20, 40 и 60°С) и в диапазоне объёмных плотностей орошения от 0,1 * 10$^-$$^4$ до 1,5 * 10$^-$$^4$ м$^2$/c . На разных уровнях под трубами со льдом были установлены датчики температуры, позволившие построить зависимости распределения тепловой нагрузки между трубами льдоаккумулятора по мере прохождения охлаждаемой воды и определить суммарную тепловую нагрузку для каждого исследованного режима.
        В результате исследований экспериментально подтверждено, что при оптимальном расположении трубных секций интенсивность плавления льда в аппарате с пленочным режимом течения существенно выше, чем в объёмном режиме: так при температуре подачи воды 60°C температура воды на выходе поддерживается на уровне 2-5°С до расплавления ~ 70% намороженного льда. Впервые показано, что локальные коэффициенты теплоотдачи при плёночном течении в отличие от теплообменных аппаратов с неизменным расходом охлаждаемой среды опосредованно (через критерий Рейнольдса, увеличивающийся по мере плавления льда) зависят от градиента температур между водой и плавящимся льдом. При температуре подачи воды 60°C локальные значения коэффициента теплоотдачи достигали ~ 7000 Вт/(м$^2$ * °С), а при плавлении в объёме жидкости не превышали ~ 300 - 500 Вт/(м$^2$*°С). В этом режиме при значениях объёмной плотности орошения выше 1,0 * 10$^-$$^4$ м$^2$/c значение удельной тепловой нагрузки, отнесенной к квадратному метру теплообменной поверхности труб льдоаккумулятора, достигает 320 000 Вт/м$^2$ и значительно превосходит аналогичный показатель современных пластинчатых аппаратов известных производителей (от 12 000 до 65 000 Вт/м$^2$ по каталогам).
        Обобщение результатов показало крайне высокую перспективность применения льдоаккумуляторов с пленочным механизмом теплообмена для объектов пищевой промышленности с неравномерным распределением тепловой нагрузки, требующих прецизионного поддержания температуры охлаждаемых продуктов. Кроме этого, они могут эффективно применяться в системах с импульсным характером тепловыделений (охлаждение лазеров и др.), а также в качестве суточных накопителей в совокупности с «зелёными» системами энергоснабжения, использующими энергию солнца и ветра.

        Speaker: Mr Георгий Борщев (Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН)
      • 14:50
        GLOBAL ALLERGENS AND REFRIGERATION ALARMISM 15m

        The refrigeration, air-conditioning and heat pumping industries are essential sectors of the world economy. The list of the major synthetic refrigerants characterized by the nonflammability, low toxicity, good thermoplysical properties and stability are reviewed. The HCFCs and fully halogenated CFCs refrigerants are responsible for the destruction of stratospheric ozone. The conversion from the CFCs and HCFCs has been considered as an opportunity to develop the chlorine free working fluids – hydrofluorocarbons (HFCs).
        A set of hydrogen – containing fluorocarlons with the zero ozone depletion are currently the focus of efforts by the chemical producers. The paper details the effects of two allergens – the global climate change and the depletion of stratospheric ozone due to chlorofluorocarbons and hydrofluorocarbons. This situation has been estimated as sufficient to cause alarm. The urgent task today is to develop harmless refrigerants with zero ozone depletion potential and a minimal greenhouse effect potentials. Between candidates for the replacement of CFCs, HCFCs and HFCs has been estimated hydrofluoroolefins (HFOs) which have an short atmospheric lifetime and the ultra low global warming potentials. The idea to synthesize the ideal working fluid as shown in this paper after about hundred years of the experience seems not realistic. On the other hand between the natural refrigerants the excellent working fluid is ammonia. The paper details hydrocarbons such as propane, isobutene, suggested as refrigerants. The carbon dioxide can be used to expand a potentially limited set of natural working fluids. The natural compounds are excellent refrigerants but the toxicity, flammability, high pressure limited their more large commercial realization. It’s shown that it has crucial for refrigeration industry to design and manufacture more intensive refrigeration equipment with natural refrigerants to meet endless mandatory regulation and deadlines.

        Speaker: Prof. Oleg Tsvetkov (University ITMO)
      • 15:05
        Features of the conditions for the use of refrigeration units on carbon dioxide 15m

        Due to the significant role in the destruction of the ozone layer, the previously widely used refrigerants (chlorofluorocarbon CFCs) were mostly replaced by hydrofluorocarbons and hydrochlorofluorocarbon refrigerants (HFCs and HCFCs). However, they have also recently come under regulation due to their high global warming potential (GWP). For example, the previously widely used R-134a refrigerant (CFC) has a GWP value of 1300, which means that kg of R-134a is equivalent to 1300 kg of CO2 when viewed its contribution to global warming. Based on this, the possibility of using other refrigerants with a low GWP value was studied. Two suitable candidates are propane and CO2. Using CO2 is potentially attractive because it is toxic and combustible. However, its use requires a higher value of the working pressure than HCFCs, which toughens the requirements for materials that are used as gaskets and seals.
        Speaking about the cost of refrigerants, which are currently actively used in industry, namely HFCs, it is much higher in comparison with natural ones. Moreover, there is an increase in the cost of artificial refrigerants, which makes their use less appropriate.
        Indicators of ozone-depleting potential and global warming potential under the current provisions of the Montreal Protocol is one of the keys, since these values govern the possibility of using refrigerants in the Russian Federation, which has assumed the obligations of this protocol. Thus, for a natural CO2 refrigerant, two of these indicators are equal: ODP = 0; GWP = 1. Natural refrigerants are also explosion-proof and are characterized by relative non-toxicity. However, it is worth noting that the operating pressures in systems where CO2 is used are higher than those of plants operating on HFCs and HCFCs. This fact requires a special approach to the design of these systems and special training of personnel who will maintain and operate these installations. This means that in order to change the pressure per unit of the measured value, it is necessary to change the temperature by a lower value, in contrast to artificial refrigerants. As a result, minor pressure losses are less pronounced and acceptable with respect to concerning CO2 than in other refrigerants.

        Speaker: Mr Anton Khrekin
      • 15:20
        Моделирование режимов работы холодильной машины и теплового насоса при вялении рыбы 15m

        Процесс сушки является одним из основных этапов в технологии приготовления копченой и вяленой рыбопродукции. Факторы, влияющие на внутренний массоперенос в рыбе и внешний массоперенос от рыбы к сушильному агенту, в значительной степени влияют на продолжительность процесса и его энергоемкость [1].
        Для осуществления технологического процесса применяется различное оборудование, прежде всего холодильные машины и тепловые насосы, работающие при определённых режимах. Проектирование системы кондиционирования воздуха для сушки и вяленья рыбы упирается в данные об оборудовании и его подборе на начальном этапе. Тепловые расчеты сушильных установок обычно сводятся к определению расхода тепла на сушку при значениях параметров сушильного агента, рекомендуемых технологическими инструкциями. Рабочим агентом в сушильной камере является смесь сухого воздуха и водяного пара, доля которого в смеси характеризуется величиной его парциального давления [1].
        Для получения модели холодильной машины компании Daikin RZQ250C7Y1B с внутренним блоком FDQ250B8V3B. Проведена аппроксимация параметров режима работы холодильной машины в режиме охлаждения от двух параметров – температуры в помещении и температуры наружного воздуха.
        Тогда уравнение полной тепловой мощности имеет вид:
        Q_(х.м.)=0,684∙x-0,131∙y-0,004424∙x∙y+18,62 (1)
        Corr=0,9999,
        где x –температура охлаждаемого помещения, °С; y – температура наружного воздуха, °С.
        Уравнение явной теплоты может быть представлено в следующем виде:
        Q_(я.х.м.)=0,334∙x-0,232∙y-0,011∙x^2+0,000667∙y^2+0,0009959∙x∙y+24,049 (2)
        Corr=0.9987
        Уравнение потребляемой мощности:
        N=0,051∙x+0,142∙y-0,001254∙x^2+0,001513∙x∙y+2,116 (3)
        Corr=0.9996
        Для расчёта температуры стенки в испарителе и определения в диаграмме влажного воздуха температуры воздуха на выходе необходимо определить температуру кипения и температуру конденсации. В первом приближении принимаем температуру кипения ниже температуры в помещении по уравнению to = tпом - tо, где tо принимаем в первом приближении 15°С. Температуру конденсации рассчитываем по уравнению tк = tпом + tк, где tк принимаем в первом приближении 15°С. Определяем по уравнению P(tнас) для холодильного агента R410A давление кипения Pо и давление конденсации Pк. Определяем отношение давлений π= Pк/ Pо. Определяем для спирального компрессора адиабатический КПД по уравнению, полученному в работе [2].
        η=0,0515∙π^3-0,4998∙π^2+1,6094∙π-0,9729 (4)
        где η – КПД, π – степень повышения давления Pк/Po.
        Затем по программе CoolPack на основании расчёта одноступенчатого холодильного цикла по холодильной мощности, мощности компрессора, адиабатического КПД и холодильного коэффициента получаем tо и tк. Решаем систему уравнений для нахождения I_(воз_вых) и d_(воз_вых)
        Q=G(I(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – I_(воз_вых))
        (I(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – I_(воз_вых))/(I(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – I(t_ст,φ_ст))=(d(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – d_(воз_вых))/(d(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – d(t_ст,φ_ст)) (5)
        Далее решаем систему уравнений для нахождения t_(воз_вых) и φ_(воз_вых):
        I_(воз_вых)=I(t_(воз_вых),φ_(воз_вых))
        d_(воз_вых)=d(t_(воз_вых),φ_(воз_вых)) (6)

        Если при решении получено φ_(воз_вых)>0 это значит, что точка состояния воздуха попала в область ниже линии насыщенного воздуха и необходимо решить следующую систему уравнений для определения температуры t_(воз_вых)

        I_(воз_вых)=I(t_(воз_вых),φ_(воз_вых))
        φ_(воз_вых)=100.

        Для определения температуры воздуха на выходе из конденсатора решаем систему уравнений
        Q_к=G_(к_воз) (I(t_(к_воз_вых),φ_(к_воз_вых)) – I(t_(к_воз_вх),φ_(к_воз_вх)) )
        d(t_(к_воз_вых),φ_(к_воз_вых)) =d(t_(к_воз_вх),φ_(к_воз_вх)) (7)

        Расход конденсата воды в воздухоохладителе определяем по уравнению
        G_влаг=G_воз (d(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – d(t_(воз_вых),φ_(воз_вых)) ) (8)
        Решение систем уравнений позволяет определить параметры процесса обработки воздуха на стадии проектирования. В целом можно сделать выводы, что моделирование процесса обработки воздуха при сушке и вялении рыбы и нахождения его основных параметров, т.е. температур на входе и выходе из воздухоохладителя, влажность, количества влаги отведённое при осушении, температуры кипения и конденсации, позволяет спроектировать систему кондиционирования воздуха и смоделировать её режимы работы.

        Библиографический список:
        1. Суслов А.Э., Фатыхов Ю.А. Результаты исследования процесса сушки рыбы (плотва и чехонь)/ Процессы и аппараты пищевых производств № 1, 2013 г./ Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, С. 51 – 60.
        2. Семенов А.Е., Сравнение характеристик спиральных компрессоров [электронный ресурс] / А.И. Андреев // Наука и практика – 2020. Всероссийская междисциплинарная научная конференция, Астрахань, 21–26 октября 2020 года [Электронный ресурс] : материалы / Астрахан. гос. техн. ун-т. – Астрахань : Изд-во АГТУ, 2020. – Режим доступа : 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
        3.Ершов М.А. Энергоресурсосберегающий способ конвективного обезвоживания для производства вяленой рыбы/ Вестник МГТУ, том 18, № 1, 2015 г. С. 90-93.

        Speaker: Aleksander Andreev
      • 15:35
        Адаптивное управление – один из важных элементов в повышение энергоэффективности, надежности и снижении энергопотребления объектами ТЭК и ЖКХ 15m

        Переход на цифровые технологии в управлении государством, объектами промышленности, ТЭК, ЖКХ, сельским хозяйством и т.п., во многом упростит многие процедуры, но, если не исключить возможность несанкционированного доступа в процессы управления и получения конфиденциальной информации, может иметь и ряд негативных последствий. Подобными апокалиптическими примерами кишат многие фильмы-катастрофы.
        Как представляется кроме разработки и внедрения отечественного оборудования, программного обеспечения и прочих традиционных мер защиты информационно-вычислительных систем (ИВС), дополнительным средством повышения надежности ИВС может служить переход на децентрализованную распределенную систему управления технологическими объектами.
        Разумеется при этом резко возрастают требования к полевым средствам управления (контроллерам) находящимися (как правило) непосредственно у объекта и осуществляющее управление этим объектом в полном объеме, передавая на верхний уровень информацию о ходе технологического процесса и состоянии объекта управления (ОУ). Причем некорректные команды поступающие с верхнего уровня АСУ контроллером должны отклоняться.
        По мере роста аппаратных и программных возможностей контроллеров все чаще начинают применять способы адаптивного управления технологическим объектами и интеллектуальной диагностики в различных отраслях промышленности, ЖКХ и, в том числе, для управления оборудованием систем теплогазоснабжения.
        Адаптивное управление обеспечивает оптимальное управление объектами во всех режимах его работы, что и обеспечивает повышение энергоэффективности работы этих технологических объектов.
        Кроме того адаптивное управление позволяет значительно снизить затраты на наладку объектов управления (ОУ). Например, использование этого способа для управления котлом позволит практически исключить такую трудоемкую и затратную процедуру как теплотехническая наладка.
        Существует различные способы методы адаптивного регулирования, когда тем или иным способом определяются коэффициенты ПИД-закона регулирования, которые в процессе работы объекта могут корректироваться.
        Для ряда ОУ, например, в автоматизированных системах теплофикации, теплоснабжения и отопления, «применение традиционных ПИД-регуляторов в цифровых системах управления не очень удобно, так как оптимизация по критерию качества не обеспечивает устойчивость, в связи с чем необходимо использовать оптимизацию с ограничениями, вытекающими из условий устойчивости» [1].
        Классические подходы к управлению, например, [2], [3], строятся на том предположении, что можно получить пусть сложную, но точную аналитически заданную форму функциональной зависимости входных и выходных сигналов системы управления с последующим уточнением значений входящих в нее коэффициентов.
        При использовании подобных методов, кроме их относительной сложности математического описания и, соответственно, программирования, существует вероятность выхода за пределы допустимых значений параметров объекта управления, из-за отсутствия ограничений, необходимых для обеспечения устойчивости.
        Кроме того эти методы не применимы в тех случаях, когда отсутствует математическая модель объекта управления, т.е. к плохо формализуемым объектам.
        В [4] предлагается способ адаптивного управления по прецедентам, при котором составляются классы состояний объектов управления с известной реакцией объекта каждого класса. Достижение цели за конечное число управляющих воздействий достигается за счет использование информации о поведении аналогичных объектов управления.
        Такой способ требует большой библиотеки прецедентов, кроме того существует большое количество однотипных объектов управления, параметры которых и реакция на внешние воздействия отличаются друг от друга.
        Например, параметры котлов изготовленных по одним и тем же чертежам отличаются. К таким объектам можно отнести и различные здания, построенные по одному проекту и имеющие различные характеристики.
        Для адаптивного управления плохо формализуемыми объектами имеющими значительную инерционность, т.е. скорость изменения выходного параметра при изменении управляющего воздействия много больше времени обработки (измерения) входных сигналов контроллера и формирования им управляющего воздействия, предлагаются способы адаптивного управление 5 и 6

        Литература
        1 Чистович С.А, Харитонов В.Б. «Автоматизированные системы теплофикации, теплоснабжения и отопления», СПб, АВОК Северо-Запад, 2008
        2 Я. З. Цыпкин. "Адаптация и обучение в автоматических системах". М.: Наука, 1968.,
        3 Н. Г. Загоруйко. "Прикладные методы анализа данных и знаний". Новосибирск, ИМ СО РАН, 1999
        4 Л. Е. Карпов, В. Н. Юдин «Адаптивное управление по прецедентам, основанное на классификации состояний управляемых объектов», Труды Института системного программирования РАН, 2007г.
        5 Крумер Р.Г., Гримитлин А.М., Крумер Л.Р. Патент РФ на изобретение № 2667408 «Способ адаптивного регулирования теплопотребления здания», 27.09.2018.
        6 Крумер Р.Г., Гримитлин А.М., Крумер Л.Р. Патент РФ на изобретение № 2612084 «Способ адаптивного управления плохо формализуемым объектом», 24.03.2016

        Speakers: Mr Alexandr Grimitlin, Roman Krumer
      • 15:50
        Coffee break 25m
      • 16:15
        ОСОБЕННОСТИ НАЦИОНАЛЬНОГО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 15m

        Начиная с середины прошлого века в СССР, а затем и в Российской Федерации, неоднократно на разных уровнях принимались программы по энергосбережению и повышению энергоэффективности в различных областях отечественной экономики. Тем не менее, по сообщениям ряда экспертов, удельное потребление энергии на единицу продукции по прежнему в разы больше, чем в развитых странах, ходя задачи, поставленные в программах, судя по отчетам, в основном выполнены.
        Как представляется причин сохранения такого «отставания» несколько.
        Во-первых в отечественной промышленности велика доля добывающих предприятий и предприятия «первого передела»: металлургические, обогатительные и т.п. Около 25% производимой электроэнергии потребляется предприятиями добычи полезных ископаемых и их переработки.
        Мы добываем огромное количество природного газа. По мнению некоторых экспертов около 15% от добываемого объема газа затрачивается на обеспечение его транспортировки. Нефть тоже транспортируют по нефтепроводам и, соответственно часть добытой нефти расходуется на доставку продукта к потребителю.
        Очевидно, что если сравнивать энергоемкость валового продукта различных государств, то получить объективные результаты можно только это осуществлять с учетом особенностей экономики сопоставляемых стран.
        Во-вторых, определенную роль в результатах сравнения энергоемкости валового продукта играет методика приведения различных энергоносителей к условному топливу (у.т.), принятая Госкомстатом.

        Постановлением Госкомстата №46 от 23.06.1999 г. и действующего в настоящее время установлены коэффициенты пересчета топлива и энергии в килограммы условного топлива, приведенные в столбце 3 таблицы 1:

        При этом переводной коэффициент для электроэнергии установлен с учетом КПД тепловой электростанции. Причем такой же коэффициент сохраняется и для АЭС и ГЭС.
        В столбце 4 приведены переводные коэффициенты согласно существующих систем единиц, в том числе согласно международной системе единиц – СИ.
        Согласно 3 ключевые методологические отличия построения энергобалансов в российской и международной практике заключаются в том, что МЭА, ООН, Евростат используют метод запаса физической энергии - по нормальному значению физической энергии в первичной форме (столбец 4 таблицы 1), а Госкомстат – метод частичного замещения энергии: по гипотетическому количеству горючего топлива для выработки электроэнергии на ТЭС.
        Представляется, что методика, используемая международными организациями справедлива, ходя бы с точки зрения закона сохранения энергии.
        Представьте ситуацию, при которой в России и, например, в Финляндии потребитель получил от возобновляемых источников электроэнергии одинаковое количество МВт. Но при переводе МВт в у.т. согласно методике Госкомстата у нас будет израсходовано в 2,8 раза больше. Вряд ли такое сравнение можно назвать объективным.
        Таким образом получается, что при сравнении энергоемкости валового продукта России и зарубежных стран наши данные по электроэнергии при переводе в условное топливо завышаются в 2,8 раза, по тепловой в 1,04 раза.
        Очевидно, что сравнивать можно только показатели, определяемые по единой методике.
        В-третьих. Как известно, «теория становится материальной силой, как только она овладевает массами». Перефразируя этот афоризм классика можно сказать, что реализация программы экономии энергии и повышение энергоэффективности будет успешна, если это будет выгодно всем участникам процесса – от генерации до потребления.
        Вроде бы в экономии и повышении энергоэффективности должен быть заинтересован, в первую очередь, потребитель энергоресурсов: меньше потребляешь – меньше платишь! К сожалению так бывает далеко не всегда. Генерирующие компании, пользуясь отсутствием конкуренции, часто включают в договоры на поставку штрафные санкции в случае если потребитель не выберет договорной объем энергоресурса. В результате потребитель, понеся затраты на мероприятия по повышению энергоэффективности и сэкономив энергоресурс, должен заплатить штраф. Размер штрафа может превысить даже размер экономии.
        Одним из способов устранения такого противоречия между интересами потребителя и поставщика энергоресурса может стать разделения тарифа на энергоносители на две части – за присоединенную мощность и за конкретно потребленную энергию. Такой опыт есть у поставщиков электроэнергии. Кроме того участники этого рынка должны иметь возможность оперативной корректировки сведений о потребности. Что, очевидно и будет реализовано в процессе цифровизации экономики.

        Представляется, что учет вышеперечисленных моментов позволит более детально сформулировать задачи энергосбережения и повышения энергоэффективности в Российской Федерации, а также разработать корректные методики их реализации.

        Литература
        Велихов Е.П. «Ущербность страны «первого передела», «Экономика и жизнь», № 17 (923) 2008.
        «Электроэнергетика России: ключевые цифры и анализ показателей функционирования за 2014 год», доклад рук. Яркин Е.В. д.э.н, профессор НИ У
        «Высшая школа экономики», Институт проблем ценообразования и регулирования естественных монополий
        «Совершенствование статистики по топливноэнергетическим балансам в соответствии с методологией Евростата», С.Н. Слободяник, к.э.н., НИУ ВШЭ, 2018 г. (https://rosstat.gov.ru/storage/subblock/subblock_document/2018-06/28/prez_slobodnjak.pdf)

        Speakers: Mr Alexandr Grimitlin, Roman Krumer
      • 16:30
        Heat loss analysis in fourth generation district heating using a heat pump 15m

        Today district heating is a well-studied part of the energy system, but despite this, low-temperature district heating has not yet received proper development. Since this is one of the key technologies for energy efficient urban heat supply, the relevance of the problem today is extremely high. This article highlights one of the possible solutions to this problem: the use of waste heat from an enterprise in a district heating system using a heat pump.
        The article presents a model of a low-temperature district heating system in the Oktyabrsky village of the Ryazan region. A heat pump is used as a boiler unit. A heat pump is a device for transferring heat energy from a source to a consumer, which is advisable to use for individual heat supply. However, within the framework of the development of the idea of 4th generation heat supply systems, modeling and analysis of a district heating system using a heat pump station is being carried out. In this case, its application solves two problems: ensuring proper cooling of circulating water at the enterprise and supplying thermal energy to the entire settlement.
        The study focuses on analyzing the heat loss of a district heating system by comparing simulation results at a standard supply temperature and at a temperature typical of the 4th generation heat supply schedule.
        Based on the results, the possibilities of using low-temperature systems in a certain climate were assessed, as well as the use of waste heat of the Serebryansky Cement Plant for the needs of the village. On the basis of the created model, the calculation of the heat and hydraulic losses of the low-temperature district heating system was carried out, as well as a comparative analysis in comparison with the standard heat supply system.

        Speaker: O.E. Konicheva
      • 16:45
        Оценки возможности и масштабов увеличения эффективных теплофизических свойств неоднородных систем с фазовыми переходами жидкость - твёрдое тело 15m

        Ключевые слова: неоднородные системы с фазовыми переходами, теплофизические свойства теплоёмкость, теплопроводность, температуропроводность


        Снижение количества потребляемой для производства продуктов и жизнеобеспечения граждан энергии является важной задачей для стран мира. Россия входит в тройку стран с наиболее затратным энергопотреблением. Энергоемкость ВВП в три раза выше, чем у мировых лидеров из стран G7. В стратегии развития РФ (и федеральном законе) по повышению энергетической эффективности экономики, необходимо снижать энергоемкость валового внутреннего продукта не менее, чем на 1,5% в год [1], в том числе за счёт повышения эффективности систем аккумулирования и отдачи тепловой энергии.

        Данная работа посвящена оценкам возможности и масштабов повышения энергоэффективности систем с фазовыми переходами жидкость - твёрдое тело. В качестве накопителей энергии предлагается использовать неоднородные системы вида парафин + высокотеплопроводный порошковый наполнитель либо пенокаркас из высокотеплопроводного металла с сообщающимися порами, заполненными парафином. Выбор вида наполнителя и его объёмной доли V2 зависят от оптимальной величины комплексного параметра температуропроводности aef = λef/(сef, ρef), определяемого соотношением эффективной теплопроводности λef = f(λ1, λ2, v2) матрицы с наполнителем, свойств матричного компонента парафина (удельной теплоёмкости C1, теплопроводности λ1 и плотности ρ1) и высокотеплопроводного наполнителя (C2, λ2, ρ2 ).

        Для определения комплексного параметра температуропроводности aef необходимо проанализировать процесс накопления-отдачи тепла в неоднородной системе парафиновая матрица с порошковым наполнителем, представив её в виде неоднородной системы определенной структуры [2, 3]. Рассмотрены три модели структуры неоднородных систем с частицами высокотеплопроводного наполнителя: модель с неконтактирующими частицами, модель свободной засыпки частиц наполнителя, модель полимерного компаунда. Четвёртая модель описывает пенокаркас из высокотеплопроводного металла с сообщающимися порами, заполненными парафином [3].

        Оценив диапазон возможного изменения теплофизических свойств λef, сef, ρef, aef [4] можно выбрать оптимальные значения параметров в необходимом температурном диапазоне эксплуатации, разработать оптимальную программу экспериментальной проверки аналитических оценок и рекомендации к практическому использованию результатов исследований. Работа выполнена при поддержке гранта Университета ИТМО №620150

        [1]: http://government.ru/docs/32368/ - сайт правительства РФ. Основные документы по энергосбережению и энергоэффективности
        [2]: Bondareva N.S., Buonomo B.,Manca O., Sheremet M.A. Heat transfer inside cooling system based on phase change material with alumina nanoparticles. Appl. Ther. Eng. 144 (2018), 972-981.
        [3]: X.Xiao, P.Zhang, M.Li Effective thermal conductivity of open-cell metal foams impregnated with pure paraffin for latent heat storage, Int.J.Therm.Sci. 81 (2014), 94-105
        [4]: Pietrak K.,Wisnievski T. A review of models for the effective thermal conductivity of composite mаterials. Journ. of Power Technologies 2015, v 95 (1), 14-24.

        Speakers: Yuri Zarichnyak (ITMO University), Alena Gorbunova (ITMO University)
    • 17:00 18:00
      Poster at site 1224 (Lomonosov st. 9)

      1224

      Lomonosov st. 9

      • 17:00
        Analytical estimation of MSW fuel calorific value 1h

        Relevance
        The problem of the municipal solid waste (MSW) excessive generation exists all over the world and in Russia, in particular. The Ministry of Natural Resources and Environment of the Russian Federation reports that only 16% of produced MSW was delivered to waste processing plants in 2019. Recycling technologies are used to reduce the amount of landfilled wastes. One of the prospective ways to use the resource and energy potential of MSW is fuel production.
        Waste derived fuel (RDF, SRF) is produced from classified, grinded and sometimes pelletised waste. Waste derived fuel is classified according to three main criteria: calorific value (economic criteria), chlorine content (technical) and mercury content (environmental). Calorific value is one of the most important criteria that characterizes waste derived fuel. Experimental methods are currently used to assess the calorific value. Tests are carried out on calorimeters. Laboratory determination of calorific value is labor intensive and expensive.
        The heat of combustion depends on the fuel composition, so analytical methods can be used to estimate the calorific value. The analytical methods use either ultimate or morphological composition of MSW samples.
        Methods
        The purpose of this work is to study an analytical method for assessing energy potential of fuel from MSW. The aim was to calculate the MSW sample’s calorific value by means of existing regressions based on waste composition. Seven regressions were taken from investigations conducted in different locations (Russia, Spain, Japan, Malaysia, USA). All these regressions are based on waste composition. The values obtained were compared with the measured value. The MSW sample was collected at the MSW processing plant in the Moscow region. Composition, humidity and calorific value of the sample were measured.
        Results
        Regressions presented in articles do not show a close fitting to the experimental value; the experimental calorific value was 13.55 MJ / kg, the values according to the presented formulas vary from 6,62 to 10.83 MJ / kg. Based on the results, the most promising regression is selected. Mentioned regression uses morphological composition, components’ calorific values and humidity content.
        Further search for analytical methods has the aim to identify an equation for reliable estimations. For calculating new regression, the expanded experimental data is needed.

        Speaker: Ms Polina Barbanel (ITMO University)
      • 17:00
        EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF ENERGY UTILIZATION OF RDF-FUEL OBTAINED FROM MUNICIPAL SOLID WASTE 1h

        The use of the energy potential of solid municipal waste (MSW) in our country requires serious consideration, which is confirmed by the Strategy for scientific and technological development of the Russian Federation on the priority "environmentally friendly resource-saving energy, new energy sources" and the Strategy for the development of the industry for the processing and disposal of production and consumption waste for the period until 2030. Even though in the known hierarchy of waste the waste-to-energy process is assigned an insignificant role, in connection with the development of a circular economy, the attitude towards energy production from waste is changing, and it is beginning to be considered as an important supporting process. Interest is also growing in the use of incineration, provided an energy is recovered, gaseous emissions are cleaned, and environmental impacts are reduced.

        The aim of the research is to assess the energy efficiency of using solid municipal waste and RDF fuel based on them on the example of St. Petersburg.

        An organizing the separate collection of waste by the population in St. Petersburg, followed by sorting at waste sorting complexes and removing valuable fractions from waste, it is possible to produce RDF-fuel containing non-recyclable polymers, paper, cardboard, textiles, leather, rubber and wood. The combustion of RDF will allow obtaining an additional thermal and electric energy, reducing the consumption of energy fuels, emissions of flue gases, including CO2, in the replaced power plants and significantly reduce waste disposal at landfills.

        The average morphological and elemental composition of solid municipal waste in St. Petersburg and the typical composition of RDF fuel from MSW, the lower caloric value of which reaches 18.38-26.25 MJ / kg, are given. Based on the data obtained, energy efficiency indicators were determined for the following options for obtaining energy from waste: 1) using an incinerator with a rotary drum kiln, and 2) using layered furnace for burning organic waste as a part of energy complex based on hot water, steam and thermal-oil boilers. For the generation of electrical energy, the use of steam engines and ORC units is considered.

        The following indicators were obtained for the considered of waste-to-energy options from sorted MSW and RDF-fuel. With a waste capacity of 1000 kg/ h at the incinerator with a rotary drum kiln and a waste-heat boiler the heat utilization coefficient amounts up to 0.7, taking into account gas cleaning, and the fuel saving is up to 2600 t of fuel equivalent. The use of a layered furnace as a part of energy complex with the waste-heat boiler or with power boilers will increase the heat utilization factor to 0.8.

        Speaker: Elizaveta Kuznetsova
      • 17:00
        MATHEMATICAL METHODS OF SOLUTION PROBLEMS OF ELECTRODYNAMICS IN A LAYERED MEDIUM 1h

        The article discusses methods for solving applied problems of electrodynamics in the case of layered and vertically inhomogeneous media. Algorithms for the primary processing of GPR data are proposed. The readings of a georadar at a fixed observation point were investigated using the "selection" method. The analysis of the frequency response of the signal energy distribution by frequency components is carried out. A software implementation for determining the depth of objects and the relative permittivity of the subsurface medium is proposed. To solve this problem, a module for determining the depth and conductivity of subsurface objects is used. The computational part was carried out by the method of an approximate solution that is widespread in computational practice. As a result of the study, numerical methods have been developed for solving direct problems of electrodynamics.

        Speaker: Dr Vladimir Drozd (Karaganda Economic University of Kazpotrebsoyuz)
      • 17:00
        MATHEMATICAL MODELING OF THE TRANSPORT OF CONTAMINANTS IN A FLOODED MINE 1h

        Kuzbass (Russia) and many other mining regions are characterized by the problem of pollution of water bodies with harmful substances contained in the water pumped out of mines and open pits. Ore waters, as a rule, contain particles of coal dust, clay, compounds of calcium, magnesium, oil products, etc. Light substances (whose density is less than the density of water), such as oil products, accumulate on the surface of the water, and the rest of the particles are in suspension or gradually settle. Of interest is the problem of treating mine waters by pumping them into abandoned mines and further using these waters after sedimentation (for heavy particles) or floating (for light particles) pollutants. This paper presents a mathematical model of the turbulent transport of pollutants injected into a water-flooded mine. The numerical results of calculations obtained using this model. It can be used to select the optimal conditions for the purification of polluted waters.

        Speaker: Valeriy Perminov (Tomsk polytechnic university)
      • 17:00
        MATHEMATICAL MODELING OF TRANSFER OF HARMFUL EMISSIONS TO THE ENVIRONMENT 1h

        The work is devoted to topical problems of studying the statistical characteristics of vortex structures. The intensities of turbulent velocity pulsations are considered in the mathematical description of turbulent pulsations. Statistical-phenomenological theories of turbulent transport are used. Using the probable-statistical model, various options for calculating the trajectories of gas impurity particles in a turbulent flow are performed. The concentration of harmful gas impurities is calculated. The dynamics of the changes occurring in the admixture is assessed. The intensities of turbulent pulsations in the corresponding directions are determined. Methodical calculations of the transport of gas impurities from point and linear sources are performed. The results of calculations of the transfer of harmful gas impurities from linear sources on a horizontal section are demonstrated.

        Speaker: Dr Vladimir Drozd (Karaganda Economic University of Kazpotrebsoyuz)
      • 17:00
        Synthesis of SrFe0.6Co0.4O2F and study of their electrocatalytic activity in the oxygen evolution reaction 1h

        The use of alkaline electrolyte in regenerative fuel cells makes it possible to use transition metal oxides as catalysts for electrode reactions instead of traditional expensive catalysts. Recently, it was shown that among the perovskite-like oxides of the general composition ABO3-y, the materials containing end-of-series 3d-metal cations (Fe, Co, Ni) in the B-sublattice exhibit the largest catalytic activity in the process of oxygen evolution in an alkaline medium. The aim of this work was to search for new oxygen evolution catalysts based on cobalt and iron oxofluorides with a perovskite structure.
        Oxides SrFe1-xCoxO3- (x = 0, 0.4) with the structure of perovskite were obtained by co-precipitation of oxalates. Then by performing reductive fluorination using PVDF, we synthesized oxofluorides SrFe1-xCoxO2F (x = 0, 0.4).
        In case of SrFeO3-y the X-ray powder diffraction pattern revealed splitting of a number of diffraction reflections, which indicates that the real symmetry of the obtained phase is lower than cubic. As a result, the X-ray diffraction pattern was completely indexed in the orthorhombic unit cell with the following lattice parameters a = 5.478 (2) Å, b = 5.465 (2) Å, c = 3.850 (1) Å. Fluorination resulted in a material with cubic perovskite structure, with lattice parameter of a = 3.9550(3) Å.
        The X-ray powder diffraction patterns recorded from SrFe0.6Co0.4O3 and its fluorinated derivative showed, that the sample of SrFe0.6Co0.4O2F is not single-phase and contains poorly crystallized SrF2 (about 5–7%) as an impurity. The reflections of SrF2 phase are indicated with asterisks. Reflections belonging to the perovskite phase were indexed in a cubic perovskite cell with a = 3.963 (1) Å.
        According to Mössbauer spectroscopy data, we found that the values of chemical shifts in the spectrum indicate the presence of Fe3 + exclusively in Sr2Fe2O5 and in SrFeO2F, which implies that fluorine occupies exactly 1/3 of the positions of oxygen atoms in the crystal lattice. We also concluded that the real oxygen content in SrFeO2F is close to stoichiometric.
        SEM images showed, that the particle size of SrFeO2F is 2-5 microns. Both SrFe0.6Co0.4O2F and SrFeO2F were obtained with a surface area of 50 m2/g according to BET. The electrocatalytic activity of SrFe0.6Co0.4O2F in oxygen evolution reaction was measured; according to preliminary data, the compound shows activity in the OER.
        To conclude by using three-stage synthesis, a sample of SrFeO2F was obtained. The sample contains exclusively Fe3+ cations, as follows from the Mössbauer spectroscopy data. The particle size of the SrFeO2F was 2-5 microns. Also, a new oxofluoride SrFe0.6Co0.4O2-yF was obtained, which crystallizes in the cubic structure of perovskite, and shows activity in the OER.

        Speaker: Ms Aleksandra Valueva (Lomonosov Moscow State University)
      • 17:00
        The agroecological factors influence on diseases development and wheat productivity 1h

        The global climate change is one of the actual problems of environmental safety, which affects the structure and functioning of agroecosystems, including the growth, development and productivity of agricultural crops. Currently, the realization of the productivity potential of such strategic crop as wheat largely depends on the environmental sustainability of its species and varieties, especially in adverse environmental conditions. Decrease in the pesticide load on agroecosystems, preventing the foreign substances (xenobiotics) accumulation in the food chains, reducing the probability of harmful organisms’ pesticide-resistant forms appearance in agrocenoses, and the environmentally friendly food production is one of the priority directions of agricultural production. Solutions of environmental safety modern problems are associated, among other things, with the development of innovative technologies, low and non-waste technological cycles that contribute to the rational use of raw materials and reduce the environment anthropological impact from industrial production facilities belonging to category 1 objects, such as enterprises for the slaughter and processing of farm animals, poultry and aquatic bioresources. The search for directions of involvement in the production of new types of products from by-products of protein-containing resources has fundamental importance. If the tonnage of by - products from meat and poultry processing industries alone increases to 4.7 million tons by 2025, the total cost of utilizing food-grade, non-processed protein resources will increase up to $ 2.5 billion a year. Therefore, increasing the level of processing of by-products of the agro-industrial sector and recycling of raw materials has fundamental importance. One of the ways to the wheat yield increasing and the grain quality improving is creation environmentally verified methods of its cultivation, including the use of high-yielding and adaptive to the cultivation conditions cultivars, the development of mathematical systems for the yield programming and meteorological forecast, the agrocenoses phytosanitary situation control and optimization, the application of organo-mineral fertilizers and growth stimulants obtained from organic raw materials. In the researches, long-term data characterizing the wheat productivity and its affection intensity by diseases were compared with the natural and climatic factors of the North-Western region of the Russian Federation, botanical features and the origin of the samples. In particular, it was shown that the minimum development of the yellow rust and powdery mildew was observed on samples from the Northern Europe, the Central/Western Europe; brown and stem rust – on samples from the Central Asia, East, Southeast Asia, Latin (South) America; wheat leaf blotch (septoria)– from Russia (the Asian part). The maximum affection by brown rust was recorded in samples from Africa, by powdery mildew, septoria, and stem rust – from the Minor, Anterior Asia, and the Near and Middle East. The comparative analysis of the protein growth stimulant (PGS) and organomineral fertilizers influence on productivity, yield structure, and disease resistance of the VIR soft wheat was carried out. Organo-mineral fertilizers cause the activation of cell metabolism and contribute to the intensification of physiological processes at different stages of plant development. The combined application of organic and mineral fertilizers increases the yield of plants. Organic matter increases soil fertility by improving its moisture capacity and porosity, optimizing the microbial balance. At the same time, the plants assimilate the available nutrients and mineral fertilizers more effectively. The main active ingredients of the russian preparations "FlorGumat" are natural triterpene compounds and lake sapropel humic substances, "Edagum" and "Fitop-Flora-S" – peat-humic substances,"Zerebra agro" – silver and polyhexamethylene biguanide hydrochloride (PHMB), protein stimulant – aminoacids and polypeptides. On the basis of the School of Biotechnology and Cryogenic Systems of ITMO and Saint-Petersburg State Agrarian University, protein-containing systems were obtained from beef slice using the deep processing method. The "Zerebra agro" high biological effectiveness against wheat leaf diseases (brown rust, powdery mildew, septoria), and the "FlorGumat" – against wheat root rot was noted. The greatest influence on the potential (estimated) wheat yield growth was exerted by the preparations "Fitop-Flora-S" and "Zerebra agro". Foliar spraying of plants with the PGS led to an increase in wheat yield by 31.5% and a decrease in wheat affection by powdery mildew but did not affect on brown rust development. As was revealed by microfocus radiography and optical analysis, after wheat treatments by the PGS, an increase in grains size, their fullness and roundness (compared to the control).

        Speakers: Mr Leonid Kolesnikov (Saint-Petersburg State Agrarian University), Dr Marianna Kremenevskaya (ITMO university)
      • 17:00
        The study of segregation of impurities on grain boundaries of lithium metal anodes 1h

        Guzhechenko А. Т., Rulev А.А.
        Third year undergraduate student
        Lomonosov Moscow State University,
        Faculty of Materials science, Moscow, Russia
        E–mail: artemguzh@gmail.com
        Due to its high specific capacity and low electrode potential, lithium metal is considered the best anode material in chemical current sources, e.g. in lithium-oxygen or sulfur-oxygen batteries. The key issue of lithium metal anode is its tendency to non-uniform morphology during the charge process: metal needle-like structures called ‘whiskers’ are forming on the negative electrode surface. Their formation leads to a significant loss of battery capacity after several charge-discharge cycles, meanwhile creating the risk of a short circuit. [1] The problem of lithium uneven deposition hinders the commercialization of rechargeable batteries with lithium metal anode.
        According to the scientific literature, one of the key factors affecting the morphology of lithium during electroplating is the residual mechanical stress generated in bulk metal due to the deposition of lithium under the passivation layer (SEI) on the electrode surface. [2] The resulting mechanical stress enhances the diffusion of lithium atoms to the bases of some grains that grow in form of whiskers.
        To suppress the growth of needle-like structures, we have proposed to limit the diffusion along the grain boundary and on the electrode surface by adding sodium as an impurity that should be segregated at the grain boundaries and on the lithium metal surface.
        Sodium-lithium mixtures with different sodium content were obtained via alloying these metals in inert argon atmosphere. Using scanning electron microscopy, we investigated the distribution of sodium in lithium-sodium mixtures, and studied the influence of sodium adding on the morphology of electrodeposited lithium. It was noted that the minimum on the voltage curve of lithium galvanostatic electrodeposition on pure lithium metal refers to the beginning of secondary nucleation that is followed by whisker growth. In the time before the minimum, the bulging of some surface grains is observed, which is the result of diffusion of lithium atoms to the bases of these grains. We have discovered that the increases in sodium concentration in mixtures leads to the reduction of time before the beginning of whisker growth, which may indicate the blocking of grain-boundary diffusion.
        Literature
        1. Liu, He, et al. "Recent advances in understanding dendrite growth on alkali metal anodes." EnergyChem 1.1 (2019): 100003.
        2. He, Yang, et al. "Origin of lithium whisker formation and growth under stress." Nature nanotechnology 14.11 (2019): 1042-1047.

        Speaker: Mr Artem Guzhechenko (MSU)
      • 17:00
        WORK EFFICIENCY RADIAL POWER SUPPLY SYSTEM 1h

        В радиальной системе электроснабжения действующее напряжение по мере удаления от ТП падает. Выполнить требования ГОСТ по качеству электроэнергии в точках передачи для всех потребителей непросто. Вначале линии напряжение всегда высокое или повышенное. Приемники в конце линии, как правило, питаются низким или пониженным напряжением. Падение напряжения на ЛЭП зависит от потребляемой мощности, с ростом нагрузок напряжение в точках передачи по всей линии уменьшается, а потери в ЛЭП возрастают.
        При работе в пиковом режиме ток максимальный и падение напряжения самое большое. Для энергосистемы это самый тяжелый режим. Расчет ЛЭП выполняется по пиковой нагрузке. В большинстве случаев продолжительность пиковых нагрузок не превышает 1-2 часов в сутки (рис 1). Величина пика как правило не более 20 % от мощности дневного максимума. Все остальное время мощность нагрузок низкая, ток в линии меньше и увеличенное сечение проводов ЛЭП используется нерационально.
        Для повышения энергоэффективности транзита электроэнергии предлагается рассчитывать ЛЭП не по пиковой мощности, а по величине дневного максимума. Как правило, этот период занимает 10 – 14 часов времени и большую часть времени ЛЭП будет работать в режиме близком к расчетному. При этом уменьшится сечение проводов, снизятся капитальные вложения на строительство воздушных и кабельных линий.
        Проблему покрытия пиковых нагрузок можно решить путем использования резервных или аварийных источников, расположенных у потребителей или в коллективном пользовании. В настоящее время эти генерирующие мощности простаивают, время их работы не превышает несколько десятков часов в год. Оборудование стареет морально и физически, но свой ресурс не вырабатывает. Использование его в качестве пиковых генерирующих мощностей позволит ускорить выработку ресурса и планомерно обновлять оборудование.

        Рис. 1. Суточный график нагрузок энергосистемы

        Максимальный ток воздушной линии 10 кВ для суточного графика без пиков Iл1= 290 А, и с пиками нагрузки Iл2= 347 А.Тогда относительная разница мощности потерь на транзит в час пик будет 43 %. В нашем случае, продолжительность пиковых нагрузок не превышает 2 часов в сутки, при суточном транзите 840 тыс кВт-ч и норме потерь в ЛЭП 5 % потери составят 24тыс кВт-ч, снижение потерь составит 860 кВт-ч в сутки или 0,31 %.
        Подключение резервных генераторов в середине или в конце линии позволит снизить мощность транзита ЛЭП и повысить напряжение в точках передачи электроэнергии для самых удаленных приемников. Такой подход дает возможность разгрузить существующие ЛЭП. В последние десятилетия начали внедряться объекты генерации на основе ВИЭ – солнечные и ветровые электростанции. Другая тенденция – применение газопоршневых и газотурбинных установок для генерации электрической и тепловой энергии.
        В настоящее время действующее законодательство разрешает продажу электроэнергии на оптовом рынке мелким производителям. Как правило, себестоимость электроэнергии, выработанных на резервных источниках гораздо выше, чем на ТЭС или ГЭС. Но в течение суток цена на балансирующем рынке очень сильно изменяется. Самая дорогая электроэнергия на рынке предлагается как раз в пиковые часы. Поставки электроэнергии от резервных генераторов в пиковые часы по высокой цене может быть экономически выгодной.

        Speakers: Sergey Golobokov, Alina Chetyrkina (Penza State University)
      • 17:00
        АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА КОММУТАЦИИ ПАНЕЛЕЙ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 1h

        Мировая тенденция развития энергетики предполагает уход от традиционной углеводородной энергетики и увеличение доли генерации электрической энергии на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Важная роль в концепции современной электроэнергетики отводится солнечным электростанциям (СЭС). Развитие новых материалов и технологии производства фотоэлектрических преобразователей позволило существенно снизить стоимость солнечных панелей и сделать СЭС конкурентоспособными на рынке электроэнергии.
        Материалом фотоэлектрических ячеек является кремний с легированием различными элементами. Собственная проводимость кремния очень сильно зависит от температуры. Для большинства применяемых материалов предельной температурой считается 90 0С. Солнечные панели боятся перегрева. Кроме того при высокой температуре возникает явление лавинного пробоя или появление токового канала, которое сопровождается выгоранием ячейки.
        Подключение инвертора в качестве нагрузки солнечной панели приводит к тому, что ток, отдаваемый панелями, меняется по синусоидальному закону с частотой сети. Это приводит к неравномерному нагреву солнечных панелей и опасности перегрева и выхода из строя отдельных панелей.
        При жесткой коммутации панелей выход из строя или пробой любой панели приводит к остановке всего генератора. Для исключения такой ситуации ограничивают ток всех панелей и мощность генерации. При этом часть панелей будут недогружены и СЭС выдает мощность меньше, чем позволяют характеристики панелей. С этой целью предлагается построить адаптивную коммутацию панелей в группы. При увеличении нагрузки система увеличивает число параллельно включенных цепей и ток через отдельные панели не превышает номинального.
        Увеличение температуры панелей также будет отслеживаться системой управления и перегретые панели будут временно отключаться. Коммутация панелей в группы позволит формировать несколько уровней опорного напряжения, необходимого для получения переменного напряжения. В этом случае отпадает необходимость высокочастотного трансформаторного инвертора, поскольку заданные пороги напряжения будет формировать система адаптивной коммутации.
        Повышение эффективности использования солнечных панелей можно получить, если к выводам солнечных панелей подключается низковольтная нагрузка постоянного тока. Это могут быть системы светодиодного освещения, гальванические ванны, сварочные аппараты и пр. Очень эффективно применение электролизных станций для получения водорода. Это перспективные технологии аккумулирования электрической энергии через промежуточный энергоноситель.
        Адаптивная коммутация позволит одновременно выдавать мощность на разном напряжении в инверторы и в шины постоянного тока, произвольно меняя мощность в зависимости от текущей ситуации. Гальванические устройства при этом выступают в качестве балансирующей нагрузки, поддерживают максимальную мощность СЭС и тем самым повышают эффективность использования генерирующего оборудования.

        Speaker: Aleksey Divnenko
      • 17:00
        Использование твердых бытовых отходов в качестве топлива в сфере жилищно-коммунального хозяйства. (The use of solid household waste as fuel in the housing and utilities sector) 1h

        Аннотация: в работе рассматривается технологическая схема и комплект оборудования для переработки твердых бытовых отходов в газовое топливо. Приводятся расчеты технико-экономических показателей.

        Ключевые слова: твердые бытовые отходы, переработка и утилизация мусора, газовое топливо, высокотемпературный пиролиз, синтез-газ.

        Одним из эффективных способов получения энергии в будущем может стать использование в качестве топлива твердых бытовых отходов (ТБО). Преимущество бытовых отходов заключается в том, что их не надо искать или добывать, они входят в сферу жизни человека и накапливаются. С другой стороны объемы ТБО создают угрозу окружающей среде, причем их утилизация требует денежных средств. Рациональный подход позволяет не только получить дешевую энергию, но и избежать лишних затрат.

        ТБО в Российской Федерации, представляют собой грубую механическую смесь самых разнообразных материалов и гниющих продуктов, отличающихся по физическим, химическим и механическим свойствам и размерам. Поэтому применить опыт, накопленный в Европе к решению проблемы утилизации огромных объемов ТБО, накапливающихся годами на многочисленных свалках – это весьма непростая задача.

        Часть отходов – бумага, дерево, пластик, пищевые отходы, пластмассы по своей структуре являются углеводородами и теоретически могут использоваться в качестве топлива. Для получения горючих компонентов требуется организовать сортировку. В разных регионах доля органических отходов колеблется от 30 до 47 % от общего объема ТБО. Однако по своим свойствам ТБО являются топливом плохим, с низкой теплотворной способностью. К тому же при сжигании на свалках выделяются токсичные компоненты и происходит загрязнение водного и воздушного бассейнов.

        Технологии по сжиганию твердых бытовых отходов не обеспечивают обезвреживания диоксинов на твердом несгораемом остатке, а также на летучей золе в отходящих газах. В процессе газификации происходит окисления углеродсодержащего сырья, в результате чего получаем – генераторный газ и продукты полукоксования.

        Пиролиз является универсальной технологией и позволяет перерабатывать выбросы опасных органических объектов, медицинские и пищевые отходы, проводится при температурах до 2000 °С. Разложение углеводородных цепей происходит за счет энергии электрической дуги.

        В большинстве полигонов ТБО и стихийных свалок накоплены огромные запасы ТБО, которые перед захоронением не сортировались и не обрабатывались. Причем часть легкоразлагающихся отходов уже улетучилась, остались высокомолекулярные соединения, трудно поддающиеся переработке. В этом случае в полной мере используются преимущества высокотемпературного пиролиза, который позволит проводить глубокую переработку ТБО, в том числе и такие компоненты как пластиковые бутылки и автомобильные шины.

        Использование сгораемых компонентов промышленных и ТБО в качестве топлива представляется актуальным и перспективным проектом. Вторичное использование ТБО благоприятно влияют на экологическую обстановку в мире. В будущем нехватка традиционных энергоресурсов сказывается на стабильности рынков углеводородов. Важно начать развивать нетрадиционные источники энергии, чтобы постепенно заменять долю рынка углеводородного топлива.

        Speaker: Mr Ilya Lesin (Penza State University)
      • 17:00
        Компенсация реактивной мощности и снижение потерь электроэнергии на транзит (Reactive power compensation and reduction of losses of electricity in transit) 1h

        В настоящее время, компенсация реактивной мощности является важным фактором повышения качества электроэнергии на любом предприятии. Полная мощность складывается из активной и реактивной мощности. Активная составляющая – это полезная часть мощности, которая преобразует электрическую энергию в другой необходимый вид энергии. Если говорить о реактивной составляющей, то она служит для создания магнитных полей и создает дополнительную нагрузку на силовые линии питания.
        Основными потребителями реактивной мощности являются сварочные трансформаторы, асинхронные электродвигатели, люминесцентные лампы и другие аппараты. На промышленных предприятиях основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели 65-70% (cosφ ≈ 0,7). Переменный ток индуктирует ЭДС, обуславливает сдвиг по фазе между напряжением и током, данный угол увеличивается, следовательно, коэффициент мощности сети уменьшается. Реактивная мощность ухудшает показатели электроэнергии. Большая реактивная мощность влечется за собой большой ток, протекающий через сеть, увеличение потерь активной мощности, увеличение потерь напряжения.
        Если реактивные сопротивления незначительны, то есть нагрузка представляет собой только активную часть, то коэффициент мощности, представляющий собой сдвиг фаз тока и напряжения, будет стремиться к единице (φ = 0), то есть вся мощность передается в нагрузку. При таком режиме работы сети обеспечивается максимальная передача мощности.
        Компенсация реактивной мощности называется ее выработка или потребление с помощью компенсирующих устройств. Компенсаторы реактивной мощности (КРМ) являются одним из видов оборудования, снижающим значения полной мощности, и в зависимости от природы реактивной мощности может быть как индуктивного характера, так и емкостного. Основными компенсирующими устройствами являются конденсаторы (батареи), синхронные компенсаторы, шунтирующие реакторы.
        Зачем нужно компенсировать реактивную мощность. В первую очередь, установка компенсирующих устройств применяется для снижения потерь электрической энергии в сети. Так же компенсация реактивной мощности необходима для баланса реактивной мощности, то есть равенство вырабатываемой и потребляемой электроэнергии в любой момент времени соответствует равенство вырабатываемой и потребляемой реактивной мощности, нарушения данного баланса приводит к изменению уровня напряжения в сети.

        Speaker: Ms Alina Chetyrkina (Penza State University)
      • 17:00
        Оптимальное динамическое планирование расширения распределенных энергетических систем 1h

        Одним из наиболее перспективных сегментов, где в России можно активно развивать технологии распределённой энергетики являются локальные островные энергосистемы, которые не имеют подключения к центральной электросети. Энергообеспечение этих регионов происходит по централизованному принципу, только с одним отличием, что средства генерации используются небольшой мощности, что увеличивает количество таких генераторов. Такие генераторы требуют регулярного и дорогостоящего обслуживания. Задачи технического преобразования электроэнергетики России требуют разработки новых эффективных и экологически чистых технологий распределённой энергетики, способных работать в широких диапазонах мощностей в различных климатических условиях. Для решения этих задач разрабатываются новые структурные схемы распределённых энергетических систем, основанные на передовых технологиях генерации, преобразования и хранения электроэнергии.
        Основная суть распределенной системы энергоснабжения в том, что генераторы электроэнергии не концентрируются в одном месте, например на одной крупной электростанции, а создаются там, где это удобно и экономически выгодно. И наряду с генераторами электроэнергии такие сети могут содержать хранилища электроэнергии, основанные на аккумуляторах, водородных и гравитационных накопителях и т. п.
        Если большая электростанция по каким-то причинам оказывается нерентабельной или не может быть построена, она может быть заменена несколькими меньшими производителями электроэнергии. Данная идея еще хороша тем, что не обязательно строить все сразу. Можно поэтапно, буквально по одному дому вести строительство малых электростанций. В роли таких электростанций могут выступать, например, дизель генераторы, топливные элементы или ветро-солнечные установки. По мере строительства эти генераторы могут объединяться в кооперативные сети. Это даст возможность пользоваться электроэнергией не только владельцам генераторов, но и обычным потребителям, которые согласны оплачивать произведенную энергию.
        Начало создания распределенных сетей энергоснабжения уже положено в европейских странах. Хотя их еще рано называть полноценными распределенными сетями, элементы распределенных сетей уже используются. Например, появилась тенденция оснащать небольшие дома солнечными батареями с аккумуляторным хранилищем. Дом подключен к городской электросети и электрооборудование дома обеспечено гарантированным питанием. Солнечная батарея вырабатывает энергию во время светового дня, запасая ее в аккумуляторных батареях в то время, когда жителям дома энергия не нужна. В вечернее время, когда включается бытовая техника, она использует накопленный за день запас и в это время потребление энергии от городской электросети сокращается или отключается полностью. Если же энергия, произведенная солнечной батареей, окажется недостаточной, то в момент полной разрядки аккумуляторов произойдет переключение на городскую сеть и электроснабжение не нарушится. Если же солнечная батарея зарядила аккумуляторы до конца, и энергия больше не нужна, солнечная батарея будет переключена на сетевой инвертор и избыток энергии будет перекачиваться в магистральную городскую сеть, в которой на нее найдется потребитель. Такая схема позволяет не только сэкономить электроэнергию, потребляемую из городской сети и сократить расходы семейного бюджета, но и продать излишнюю энергию, получив прибыль.
        Ведётся разработка и отладка системного математического инструментария и компьютерных программ, позволяющих методами вычислительных экспериментов моделировать, оценивать эффективность и оптимизировать параметры распределенных энергосистем. Получаемые в результате моделирования данные являются динамическими электрическими параметрами элементов распределённой энергетической сети, которые могут рассчитываться с заданной точностью по шагу. Рассматриваемая модель включает в себя необходимое и достаточное количество элементов, чтобы иметь возможность отработать ключевые сценарии.
        В качестве возможных сценариев, результаты которых уже были получены с помощью моделирования, включают в себя для каждого пользователя:
        - питание собственной нагрузки абонента;
        - питания собственной нагрузки соседнего абонента;
        - питания общей нагрузки;
        - заряд от собственных источников;
        - заряд от сети;
        - заряд собственной системы накопления от соседнего абонента.
        Данные действия осуществлены в одной сессии. Длительность модельного времени включающее в себя сессию из серии экспериментов составляет 600 секунд, расчетное время при этом составляет 7.5 секунд. Таким образом отношение модельного времени к расчетному составляет 80:1.

        Speaker: Mr Остап Лосев
      • 17:00
        СКОРОСТИ ИСПАРЕНИЯ КАПЕЛЬ РАСТВОРОВ: ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ В ВОДЕ 1h

        Испарение капель жидкостей различного состава является основой большинства технологий в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и энергетической отраслях [1]. Кроме этого, можно отдельно выделить важность и применимость исследования испарения капель в области пожаротушения. По этой причине результаты экспериментальных и теоретических исследований процессов испарения капель имеют большое практическое применение. В настоящее время малоизученными остаются процессы испарения растворов различного компонентного состава в высокотемпературной (от 373 до 900 К) газовой среде [2]. Стоит отметить, что оптимизация процессов испарения позволит существенно сэкономить энергетические и временные ресурсы. При этом на интегральные характеристики процесса испарения значительное влияние оказывает как тип примеси и размер капель, так и схема подвода тепла. Поэтому рациональным представляется экспериментальное определение зависимостей массовых скоростей испарения капель воды в высокотемпературной среде с учетом влияния перечисленных факторов.
        Исследование испарения капель жидкостей с различным компонентным составом выполнено с использованием средств высокоскоростной видеорегистрации (до 6·105 кадров в секунду), а также кросскорреляционного оптического комплекса на базе твердотельного импульсного Nd:YAG лазера [1, 2]. Применены две схемы подвода тепла: конвективного (в потоке газа) и радиационного (стационарное размещение) нагрева капель. Размеры капель варьировались в диапазоне 0.05-1.6 мм. Для регистрации размеров капель (Rd) применялся оптический метод «Shadow Photography» [1, 2]. Погрешности определения Rd не превышали 1.5 %. Для капель различного размера и компонентного состава вычислялась массовая скорость испарения капель по трем различным методикам [10] в широком (373-900 К) диапазоне температур для различных компонентных составов. Кроме этого, сформулированы особенности, которые необходимо учитывать для получения корректных значений массовых скоростей испарения. Определены типы примесей, как существенно интенсифицирующие процесс испарения жидкости, так и не оказывающие на него существенного влияния. Проведенные эксперименты показали, что скорости испарения капель воды в высокотемпературной газовой среде главным образом зависят от типа и концентрации примеси, начальных размеров капель и подведенного теплового потока. При варьировании этих параметров можно обеспечить условия интенсивного испарения капель воды. Сформулированы практические рекомендации по эффективному использованию жидкостей с различным компонентным составом в целях максимального снижения температуры продуктов сгорания. Результаты исследования применимы в прогнозировании интенсивности испарения капель, что является крайне полезным, как для моделирования рассматриваемых процессов [1-4], так и для перспективных газопарокапельных приложений.
        Библиографический список:
        1. Войтков И.С., Волков Р.С., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Высокотемпературное испарение капель воды в газовой среде // Журнал технической физики. 2017. № 12. С. 1911-1914.
        2. Kuznetsov G.V., Strizhak P.A., Volkov R.S., Vysokomornaya O.V. Integral characteristics of water droplet evaporation in high-temperature combustion products of typical flammable liquids using SP and IPI methods // International Journal of Thermal Sciences. 2016. V. 108. P. 218-234.
        3. Антонов Д.В., Волков Р.С., Пискунов М.В., Стрижак П.А. Испарение капли воды с твердым непрозрачным включением при движении через высокотемпературную газовую среду // Письма в журнал технической физики. 2016. Т. 42. № 5. С. 49-56.
        4. Kuznetsov G.V., Piskunov M.V., Volkov R.S., Strizhak P.A. Unsteady temperature fields of evaporating water droplets exposed to conductive, convective and radiative heating // Applied Thermal Engineering. 2018. V. 131. P. 340-355.

        Speaker: Susanna Kerimbekova (National Research Tomsk Polytechnic University)
    • 09:00 09:30
      Registration
    • 09:30 14:00
      Plenary: 2
      • 10:00
        Milli-Q Sustainable water purification technologies for analytical methods in the environmental control area 1h

        Milli-Q Sustainable water purification technologies for analytical methods in the environmental control area / Энергосберегающие технологии очистки воды Milli-Q, применяемые в аналитических методах экологического контроля.

        Speaker: Aleksandr Kazakov
      • 11:00
        Coffe -Break 30m
      • 11:30
        Industrial and Urban Symbiosis for Circular Economy: Main Trade-Offs 45m

        A key practice to achieving sustainability of societal development is the efficient use of material and energy resources. This allows to simultaneously minimise the use of fresh resources and pollution, while pollution remediation actions are also enabled and made easier. For achieving this, the industrial and urban market actors of a given region can act together, in symbiotic network. The functionality of the network is to implement the principles of Circular Economy – effecting the “reduce-reuse-recycle” hierarchy and its conceptual extensions. This builds on the ideas for Locally-Integrated Energy Sectors for energy recovery and Industrial Symbiosis for the recovery and reuse of material streams among industrial actors.
        However, all processes require energy and fresh resources to be driven – those belonging to the linear pattern as well as to the circular pattern implementing the symbiosis. This creates a trade-off between the material circularity rate with system requirements for energy and fresh resources. Since energy is converted between different forms, mainly delivered as heating, cooling and power, the exergy concept is selected as the unifying indicator for representing the intrinsic linkage between material and energy resources. This allows to take into account of the resources’ quality – temperature, pressure and chemical compositions. This work aims evaluate the trade-off aiming to minimise the exergy input and the footprints by varying the circularity rate. The expected results could determine the maximum beneficial degree of internal resource recovery. The obtained targets and clusters of streams to be recycled can be used in follow-up work for formulating the symbiosis network synthesis problem that provides detailed network and size optimisation of the operating units Process Synthesis and Process Optimisation. The criteria to use in the optimal network design include the economical (cost) and environmental footprints, exploiting the circularity as a degree of freedom.

        Keywords: Resource Integration, Resource Recovery, Industrial Symbiosis, Urban Symbiosis, Targeting, Network Optimisation

        Speaker: Petar Varbanov (Brno University of Technology, FME, NETME Centre, SPIL)
      • 12:15
        Hydrogen Energy for Sustainability 45m

        В докладе рассматривается современное состояние водородной энергетики, вызовы стоящие перед наукой, сдерживающие ее развитие, ее роль в обеспечении устойчивого развития человечества, а также последние достижения российских ученых в этой области.

        Speaker: Vladimir Gubin (Tomsk Polytechnic University)
    • 14:00 17:00
      Clean Technologies: 1 1222 (Lomonosov st. 9)

      1222

      Lomonosov st. 9

      Convener: Marzhan Sadenova (Priority Department Centre «Veritas», D. Serikbayev East Kazakhstan State Technical University,)
      • 14:00
        Wacker-type oxidation of fatty acids and derivatives 15m

        Study of the using of renewable sources of raw materials is widespread and popularized. It is replacement for raw materials of petrochemical origin. It is due to strengthening of ecological standards. The presence of double bonds in vegetable oils and their derivatives gives a possibility to functionalize them into value-added products. The Wacker type process of vegetable oils and them derivatives is interesting for studying. The reaction leads to produce ketocarboxylates, as well as the further conversion of these groups to carboxylic. There are might use hydrogen peroxide and organically peracids as an oxidant [1].
        The Wacker process or the Hoechst–Wacker process originally referred to the oxidation of ethylene to acetaldehyde by oxygen in water in the presence of a palladium tetrachloride catalyst. This chemical reaction was the first organometallic and organopalladium reaction applied in industrial scale [2]. However, the catalyst system and reaction conditions are also applied to oxidations and oxidative cleavage of renewables [3, 4, 5]. The work focuses on choosing conditions for the oxidation of unsaturated fatty acid derivatives and vegetable oils and the identification of oxidation products.
        Oleic acid was chosen for beginning the research. Сatalytic oxidation of oleic acide with air in the presence of palladium (II) chloride and copper (II) chloride was carried out. The synthesis is carried out in a cylindrical three-necked reactor with stirring. Air was bubbled through the reaction mass (feed rate – 0,5 liter/min).
        Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to identify of presence of ketones groups in the resulting product. The spectrum of product are containing of ketones groups and the spectrum of raw oleic acid were compared. The presence of ketones group is reflected in the increased intensity of the band at 1620 см-1. The result shows that the conditions of the industrial Waker type process might be applied to the production of fatty ketones without creating of an excessive pressure in the system when the oxidant is the air's oxygen. It is mean the selective obtain of fatty ketones by this method allow to produce valuable organic synthesis products (dicarboxylic acids, fatty alcohols, plasticizers, polyesters, biodegradable fibers).

        References
        [1] A. Köckritz, A. Martin: Oxidation of unsaturated fatty acid derivatives and vegetable oils. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2008, 110, 812–824.
        [2] B. Cornils, W. A. Herrmann, R. Schlögl, C.-H. Wong (Eds.): Catalysis from A to Z – A Concise Encyclopedia. Wiley-VCH, Weinheim (Germany) 2000.
        [3] S. Warwel, M. Rüsch gen. Klaas: Oxidative cleavage of unsaturated fatty acids without ozone. Lipid Technol. 1997, 9, 130–132.
        [4] I. Hermans, K. Janssen, B. Moens, A. Philippaerts, B. Van Berlo, J. Peeters, P. A. Jacobs, B. F. Sels: Solvent- and metalfree ketonization of fatty acid methyl esters and triacylglycerols with nitrous oxide. Adv Synth Catal. 2007, 349, 1604– 1608.
        [5] G. Knothe: Synthesis and characterization of long-chain 1,2-dioxo compounds. Chem Phys Lipids. 2002, 115, 85–91.

        Speaker: Ms Gustyakova Svetlana (Mendeleev University of Chemical Technology)
      • 14:15
        Kinetic study of waste PET depolymerization by crude glycerol 15m

        Introduction
        World plastics production increases by 5–6% annually and is projected to reach 250 million tons by 2020. And polyethylene terephthalate (PET) market is the fastest growing one among them [1]. There are many methods of waste PET depolymerization. Physical-mechanical and thermal recycling is the most used way of polyether utilization, but produced product can't be used in food industry [2]. On the other hand solvolysis provides to create monomers from waste PET. According to depolymerization agent's type there are hydrolysis, alcoholysis, glycolysis, aminolysis, etc [3-6].
        In our previous work [7] we proved that crude glycerol is an effective PET depolymerization agent. And this method is insensitive to impurities and different plastics in the feedstock. The aim of this work is to study kinetic regularities of the process.
        Experimental
        Crude glycerol, waste PET and ethanol were used as a feedstock. Crude glycerol contained 53.5 wt.% of glycerol, 9.0 wt.% of fatty acids methyl ethers (FAMEs) and 37.5 wt.% of soaps (as potassium stearate). Before the depolymerization PET bottles were washed in water, then cut into pieces and dried. The process was carried out in a 250 ml three-neck glass reactor equipped with a mechanical stirrer and a thermometer. The prepared amount of PET flakes was loaded into the reactor at temperature of the reaction. The reaction was carried out at atmospheric pressure and a maximum reaction time of 200 minutes. After that the reactor was cooled in air and excess of ethanol to the reaction mass was added and the mixture was stirred. Then the resulting suspension was filtered and the white crystalline compound was washed with fresh ethanol and dried in air. The filtrate contained ethanol, glycerol, FAMEs and other liquid products. Ethanol was removed from the filtrate by heating in a rotary evaporator at 65-70°C and 50-70 mm Hg within 3 hours.
        Results and Discussion
        During this work the general scheme of the process was proposed (figure 1). There are two main processes: formation of potassium intercalates and PET saponification by potassium soaps. First one take place due to KOH presence in crude glycerol. This hydroxide was formed by partial soaps hydrolysis during storing. The second process proceeds on the PET surface and limited by it. Further both potassium intermediates turns to oligomer products with different molecular weights and then react with potassium soaps with formation of dipotassium terephthalate. A mathematical model of the process was proposed (figure 2) and all rate constants were determined. It was discovered that all constants decreasing with increasing PET/soaps molar ratio. At PET/soaps molar ratio 1.0 and more there is no formation of dipotassium terephthalate. These data are confirmed by molecular weight of oligomers changing. It has increased more than twice with PET/soaps molar ration increasing from 0.5 to 1.5.
        ![enter image description here][1]

        Figure 1 - General scheme of the process
        ![enter image description here][2]
        Figure 2 - Mathematical description of the process, where [KOH], [PET], [KSt], [TFKa], [Int 1], [Oligo1], [Oligo2], [Oligo3] - concentrations of potassium hydroxide, PET, potassium soaps, dipotassium terephthalate, potassium intercalate and oligomers with different molecular weight respectively
        Conclusions
        The general scheme and mathematical model of the process was proposed. It was discovered that PET/soaps molar ratio strongly influences on the rate of reactions as well as molecular mass of the oligomers. At high ratio dipotassium terephthalate couldn't be formed due to low rate constant. So at these conditions different monopotassium terephthalic oligomers are the main products.
        Acknowledgments
        This work was financially supported by the Russian Foundation for Basic Research (Scientific Project No. 18-29-24009).
        References
        1. R Yu. Mitrofanov, Yu. S. Chistyakova, V. P. Sevodin, Municipal solid waste, 6 (2006).
        2. K. Ragaert, L. Delva , K. Van Geem, Waste Management, 69 24–58 (2017).
        3. K. Ikenaga, T. Inoue, K. Kusakabe, Procedia Eng., 148 314 – 318 (2016).
        4. Q. Liu, R. Li, T. Fang, Chem. Eng. J., 270 535-541 (2015).
        5. Pengtao Fang, Bo Liu, Junli Xu, Qing Zhou, Suojiang Zhang, Junying Ma, Xingmei lu, Polymer Degradation and Stability, 156 22-31 (2018).
        6. P. Gupta, S. Bhandari, 109–134 (2019).
        7. Georgy Dzhabarov, Valentin Sapunov, Roman Kozlovskiy, Elena Makarova, Phan Dinh Kha, Mikhail Voronov, Violetta Shadrina, Tran Diem Nhi, Tatyana Kurneshova, Pet Coal, 62 (1) 19-26 (2020)

        Speaker: Mr Georgy Dzhabarov (D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia)
      • 14:30
        THE TECHNICAL CASE FOR ZERO RESIDUE TECHNOLOGY FOR ASBESTOS WASTE PROCESSING 15m

        Asbestos, in various types and forms, is still widely used in many countries, for many applications, including uses in building materials, various processes, transport devices, etc. However, many countries have banned the use of asbestos in areas where it can be replaced with other materials, for good reason. The basis for such bans was precipitated through published medical data on the carcinogenicity of asbestos dust. Due to the above mentioned issues, the problem of processing millions of tons of waste, accumulated earlier, and still emerging today, has become even more urgent. In this article, we will address this problem for one type of asbestos, chrysotheil, which is still mined in large quantities in a number of countries.

        A dry gravitational method is used to enrich chrysothemum asbestos from ore. Enrichment occurs due to the difference in density and hovering velocity in the air environment of asbestos fibers and rocks. The enrichment process involves multi-stage crushing of ore with the extraction of asbestos by the separation of fibers from the rock in the air stream. The result is obtaining a commercial asbestos fiber (4-6% from the ore) and the waste is in the form of shredded rock (the remaining 94%). It should be noted that asbestos waste is comprised of minerals (serpentinites, dunits and garzburgites) which are very close in chemical composition to asbestos and differing almost exclusively by its structural condition. The main chemical components of waste are the magnesium oxides (39-40%) and silicon oxides (36-38%) present in the form of magnesium hydrosilicates, where water content is 11-14%. Iron (5.19-7.41%), nickel and chromium (0.12-0.19% and 0.28-0.53% respectively) impurities are present also.

        Based on the chemical and mineralogical composition of the asbestos production waste, there are two main areas of their processing that appear to be most promising:
        1. Obtaining a synthetic asbestos, as the chemical and mineral composition of the asbestos waste almost completely coincides with the composition of the asbestos itself.
        2. Decomposition of waste by chemical methods through the extraction of magnesium and other components. The silicates with molecular ratio MgO/SiO2 ≥1.5 are relatively easy to leach with mineral acids.
        In this present article, we will discuss implementation of Item 2 above, namely; a chemical decomposition.
        The authors, based on the analysis of the composition of raw materials coupled with their technological experience, have applied completely different approaches to the disposal of asbestos waste, by applying the following three (3) main principles:
        1. Apply stronger chemical reagents, based on fluorides and sulfates;
        2. Use the separation of raw material components between different phases (solid, liquid and gas); and
        3. Include in the overall processing scheme of the operation the complete regeneration of the chemical reagents used.
        As a result of such an approach, the authors managed to combine a completely closed-by-reagent scheme of waste processing with a zero residue of the substance; namely, almost waste-free.
        If one sums up all of the basic chemical reactions (there are about 11 of them), it will yield the following final chemical equation:
        Mg3Si2O5(OH)4 = 3MgO + 2SiO2 + 2H2O
        In other words, hazardous asbestos waste is being decomposed into two valuable and expensive safe products: high-purity magnesium oxide and silicon oxide with a regular water remaining. According to our approximate estimates, one ton of raw materials through the proposed chemical processes could produce the commercial magnesium and silicon oxides for an amount over $900. Conversely, according to the current mechanical technology used by mines producing asbestos fiber, they only retrieve $12 from one ton of ore of the magnesium and silicon oxides.
        As one can clearly see, this new scheme allows a mine to generate almost 100 times more revenue, compared to current traditional asbestos fiber production.

        Speaker: Baurzhan Duisebayev (UKTB llp)
      • 14:45
        ALIGNMENT THE DIGITAL ECONOMY WITH THE CIRCULAR ECONOMY PRINCIPLES 10m

        Throughout the world, there has been an explosive growth in the use of digital technologies in various fields of activity, in addition, the issue of document circulation is now becoming a priority for all organizations. Digital transformation has led to dramatic changes in business, society and the global economy. As a result, new business models appear (on-line entrepreneurship, on-line banking, etc.), the infrastructure of information systems is developing, and legislation is being amended. The development strategies of many states include the transition to the digital economy. Along with the development of the digital economy, there has been a rapid development of the circular economy, which is a model of production and consumption taking into account environmental aspects throughout the life cycle of products and services. The transformation of the modern economy into a digital one should be carried out taking into account the principles of a circular economy to achieve sustainable development of the world community.
        The purpose of the article is to present the results of a research project dedicated to the digital transformation of a packaging company in accordance with the principles of the circular economy and the digital economy.
        The main overall goal of the project was to review the transition to electronic document management as part of the digitalization process, as well as to analyze the development of the digital economy in the context of a circular economy.
        The results of the project showed that new digital technologies such as the Internet of Things, artificial intelligence and big data, together with a circular economy, can lead to the achievement of sustainable development goals.

        Speaker: Mrs Anastasiia Kantsulina
      • 14:55
        Синтез и функциональные свойства неграфитизируемого углерода и углеродных композитов на его основе для металл-ионных аккумуляторов 10m

        Потребность в создании дешёвых и экологичных способов хранения энергии растет с каждым годом. Для этого повсеместно используются металл-ионные аккумуляторы (МИА). Ключевая проблема при коммерциализации технологии для получения металл-ионных аккумуляторов состоит в поиске электродных материалов с удовлетворительными электрохимическими характеристиками. В связи с этим растет интерес к новым материалам для металл-ионных аккумуляторов. Одними из таких материалов являются углеродные материалы которые повсеместно используются как аноды для МИА.
        Для анодов МИА используют материалы на основе “твердого” углерода (hard carbon), в структуре которого присутствуют разупорядоченные графеноподобные слои. Такой углерод демонстрирует высокие емкости до 450 мАч/г в литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторах. «Твердый» углерод как правило, имеет большую удельную площадь поверхности, на которой при первом цикле зарядки аккумулятора происходит образование пассивирующего слоя (Solid Electrolyte Interphase – SEI), что приводит к уменьшению кулоновской эффективности на первом цикле [1]. Для снижения необратимых потерь емкости в ходе циклирования аккумулятора, необходимо снизить удельную поверхность, доступную для разложения электролита. Одним из путей решения этой проблемы является получение композита на основе «твёрдого» углерода и так называемого «мягкого» графитизируемого углерода [2].
        Для получения частиц “твердого” углерода малого размера проводилась карбонизация D-глюкозы в гидротермальном реакторе с последующим отжигом в печи в инертной атмосфере. Первая часть работы посвящена оптимизации условий синтеза «жесткого» углерода гидротермальным способом при варьировании нескольких параметров синтеза, таких как температура, начальная концентрация, время синтеза. Полученные материалы были исследованы методом растровой электронной микроскопии и электрохимическими методами анализа. Материалы показали разрядную емкость до 270 мАч/г при скорости циклирования C/10 и кулоновскую эффективность на первом цикле до 80% (рис 1, 2, 3) в сборке с натрием.
        Также была проверена возможность создания композита с полиакрилонитрилом и поливинилпиридином. Материал после гидротермального синтеза смешали с растворами полимеров и провели отжиг в атмосфере аргона. Полученные углерод-углеродные композиты продемонстрировали характеристики, сопоставимые с углеродным материалом без покрытия.

        Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда проект № 19-73-10078

        [1] Saurel D. et al. From Charge Storage Mechanism to Performance: A Roadmap toward High Specific Energy Sodium‐Ion Batteries through Carbon Anode Optimization //Advanced Energy Materials. – 2018. – Т. 8. – №. 17. – С. 1703268.
        [2] Xie F. et al. Hard–soft carbon composite anodes with synergistic sodium storage performance //Advanced Functional Materials. – 2019. – Т. 29. – №. 24. – С. 1901072.

        Speaker: Mr Grigorii Lakienko (Department of Material Science, Lomonosov Moscow State University, 119991, Moscow, Russian Federation)
      • 15:05
        BioDom. Autonomous residential module + smart greenhouse, bio-vegetation. 15m

        BioDom. Autonomous residential module + smart greenhouse, bio-vegetation.

        1.
        Smart autonomous greenhouse for organic produce, coupled with a living unit for one family. The greenhouse allows growing any kind of fruit or vegetables all year round. Fertilizers are produced from biowaste created by living fish in special aquariums that are also located in the greenhouse. The greenhouse provides the living unit with heat and hot water, while solar modules generate electricity. Cold water is taken from a well. Wastewater flows to a biological septic tank. The building does not consume energy from external utility supplies. It does not emit CO₂. The building can be energy positive and provide surplus hot water, heat, and electricity. It uses proprietary solutions and know-how, which may vary depending on the installation area.

        2.
        Smart greenhouse – bio-vegetarium
        The building allows minimization of the human labor and saving of energy resources by making use of cutting-edge technologies and proprietary solutions.
        The growing of berries, fruit and vegetables is largely autonomous, minimizing the human labor required and providing the residents with free time for their family. The building allows transferal of CO2 from the living unit to the bio-vegetarium and extraction of oxygen (O2) from the vegetarium to the living unit. Therefore the living territory becomes a healthier place for the residents.

        3.
        Food security
        In addition to its other features, the building allows growing inexpensive quality produce for more than one family. The residents of the bio-vegetarium’s living unit can sell surplus fruit and vegetables at any time. The produce can be sold for a higher price considering the use of only organic fertilizers from fish biowaste and the absence of harmful additives. The fish can also be used in cooking, or sold live or as a prepared product. Therefore the building ensures food security for the family.
        It helps to save money on increasingly expensive food and fuels.

        4.
        Our project lowers CO2 emissions to zero!
        All CO2 from human activity in the living unit is transferred to the bio-vegetarium to be consumed by plants. Then the oxygen (O2) produced in the bio-vegetarium is sent back to the living unit and into the atmosphere.

        5.
        The building footprint is 96 sq. meters. The living area is 50.4 sq. meters. The building is suitable for a family of 4–5 members. The greenhouse area is 60 sq. meters. The greenhouse beds are placed on several tiers, which allows growing several times more plants than traditional placement.

        6.
        The building materials used are the simplest, most organic, and of the highest energy efficiency.
        They include polycarbonate, metal, concrete, rock wool for insulation, wood, and energy-saving windows.
        Energy-efficient technical solutions include proprietary developments, know-how, and smart house automation.

        Speaker: Andrey Temerov
      • 15:20
        Environmental and economic analysis of alternative powering options for coastal vessels with respect to future emission reduction targets 20m

        Reduction of fuel consumption and lowering harmful gas emissions belong to the category of most important research topics in marine transportation. The former issue is important for all ships, while the latter one is even more emphasized for the vessels operating within highly inhabited areas like short-sea or inland waterway vessels. This paper considers technical, environmental and economic aspects of implementation of alternative power system configurations in the Croatian coastal shipping sector with respect to short- and long-term emission reduction targets, where existing diesel engine-powered Ro-Ro passenger vessel is taken as a test case. In this sense, operating profile of the considered ship and its power needs are analysed and viability of use of alternative powering options is considered. In the analysis, the features of the Croatian energy sector are taken into account. Appropriate sensitivity studies of economic indicators with respect to input parameters are performed. The obtained results show that beside reduction in greenhouse and harmful emissions, the electrification of the considered ship leads to the financial savings over its lifetime. Although Croatian case study is considered, the methodology is applicable generally, but the conclusions will be case-specific, depending on the ship technical and exploitation performance and characteristics of energy sector of the considered country.

        Speaker: Nikola Vladimir (University of Zagreb, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture)
      • 15:40
        Use, creation and evaluation of biodegradable materials 10m

        Problem
        Plastic is a material that is used by almost all people on the planet. Its production is based on the polymerization and polycondensation reactions of low-molecular substances extracted from oil, coal, and natural gas. Plastic materials decompose in nature for 100-300 years. For plastics recycling various procedures can be used, but they are either expensive or cause enormous damage to the environment.
        Relevance
        Therefore, new solutions are needed in this area, which will help to reduce dependence on hydrocarbons and minimize the negative impact on the environment. An alternative to the synthetic material, called bioplastics, was developed. This term refers to biodegradable materials made from biodegradable polymers and specific additives. However, the most environmentally friendly materials are biodegradable compostable materials.
        Hypothesis
        We make an assumption about the rational use of food waste in the production of biodegradable materials as a part of the circular economy. This will not only achieve the creation of a biodegradable compostable material, but also solve the problem of recycling food waste. The formula created by us theoretically fits all the requirements for biodegradable products. Created material does not contain synthetic polymers and organic impurities that affect biological decomposition.
        Selected approaches
        As a result of the analysis, we decided to use rice husks as a raw material. Starch, glycerin and citric acid were added. These components are mixed in a strictly defined ratio, which varies depending on the starch manufacturer. After that, the resulting mixture is heated in a water bath.Then, as a result of manual molding, we get the finished product at the output.
        To confirm the biodegradability of the resulting material, we will apply the methodology of the international standard ISO 17556: 2019. According to this method, controlled composting conditions are created in the soil mixture. The biodegradability of the material that we have created can be assessed by the release of CO2.
        Result
        As a result of the work carried out, not only a prototype of a biodegradable material was obtained, but also the methodology for determining the degree of biodegradation of materials was tested. Further work will allow us to improve the material and products made from it, which will allow us to test the resulting prototypes in the future under consumer conditions.

        Speaker: Ms Anna Kuznetcova
      • 15:50
        Платиновые катализаторы на различных подложках 10m

        Платиновые катализаторы, изготовленные из металлической платины или композитных материалов, содержащих наночастицы платины, применяются в различных отраслях промышленности и в научных разработках. На практике оказываются востребованными платиновые катализаторы, полученные осаждением наночастиц платины на подложки различного типа. Для предотвращения конгломерации и слипания наночастиц обычно используются различные добавки, например, поверхностно активные вещества. В работе [1] показано, что в процессе использования катализатора поверхностно активные вещества могут испаряться, что сопровождается увеличением размеров частиц (сокращением активной поверхности) и уменьшением каталитической активности. В работе [2] представлены результаты получения платинового катализатора для топливных элементов осаждением наночастиц Pt на модифицированный активированный уголь. Для предотвращения конгломерации и слипания наночастиц, осаждение наночастиц Pt осуществлялось на подложку, которая представляла собой активированный угль, на поверхности которого предварительно синтезирован аэрогель диоксида кремня.
        В настоящей работе представлены результаты получения композитных материалов, полученных осаждением наночастиц платины на подложки различного размера и состава, на наночастицы диоксида титана, гидроксилапатит и фарфоровые шары диаметром 3 мм.
        Осаждение наночастиц Pt на наночастицы диоксида титана осуществлено методом, аналогичным, описанному в работе [1]. Покрытие наночастиц диоксида титана, которые использовались в качестве подложки, наночастицами платины на диаметр частиц оценивалось анализом микрофотографий образцов наночастиц TiO2 и (TiO2–Pt). Анализ показал, что не произошло заметного увеличения среднего диаметра наночастиц (TiO2–Pt) по сравнению с наночастицами TiO2. Спектры комбинационного рассеяния TiO2 и (TiO2–Pt) показали, что в спектре композита (TiO2–Pt) отсутствуют полосы характерные для TiO2, что свидетельствует о равномерном покрытии поверхности частиц TiO2 наночастицами Pt.
        Известно, что наночастицы Pt используются при лечении онкологических заболеваний [3]. С другой стороны, гидроксилапатит (НА) широко распространён в живой природе и входит в состав костных тканей, зубов, скорлупы яиц и т.д. Поэтому представлялось полезным получение и исследование свойств НА, допированного наночастицами платины. Синтез НА выполнен методом, описанным в работе [4]. Полученный образец НА высушивался и перетирался в агатовой ступке. Затем на него осаждались наночастицы Pt. Исследовались спектры комбинационного рассеяния полученного композита и его каталитическая активность.
        В реакционных аппаратах газовых анализаторов обычно используются засыпки из сыпучих материалов достаточно крупных размеров для свободного прохождения газов через аппарат, например, такие как фарфоровые шары различного диаметра. В работе представлены результаты получения катализатора путём осаждения наночастиц платины на фарфоровые шары диаметром 3 мм. Полученный катализатор характеризуется равномерным покрытием поверхности сфер Pt. Испытания каталитической активности проведено с использованием анализатора атмосферного воздуха – хроматографа ГАММА-ЕТ. Известно, что углеводороды обладают малой химической активностью, особенно метан, поэтому испытания катализатора проводились на воздухе, в который дополнительно вводилось определённое количество метана. Испытания показали хорошую каталитическую активность полученного катализатора.
        Таким образом, показано, что новые композитные материалы полученные осаждением наночастиц платины на различные подложки, имеют область рационального использования в качестве катализаторов.

        References
        [1] Pinchuk O.A. Aubuchon S.R., Marks C., Dominey R., Dundar F., Deniz O.F., Ata A., Wynne K.J. Thermally Pretreated 46% Pt/VulcanXC72: Characterization by TGA/DSC/TEM and CyclicVoltammetry. Fuel cells, 2009. V. 9, № 5, P. 554-561.
        [2] Pinchuk O.A. Dundar F., Ata A., Wynne K.J. Improved thermal stability, properties, and electrocatalytic activity of sol-gel silica modified carbon supported Pt catalysts. International Journal of Hydrogen Energy, V. 37, Issue 3, February 2012, P. 2111-2120
        [3] Barbanente A., Nadar R.A., Esposti L.D., Palazzo B., Iafisco M., van den Beucken J. J. J. P., Leeuwenburgh S.C.G., Margiotta N. Platinum-loaded, selenium-doped hydroxyapatite nanoparticles selectively reduce proliferation of prostate and breast cancer cells co-cultured in the presence of stem cells. J Mater Chem B, 2020. V. 04; 8(14). P. 2792-2804
        [4] Khamova T.V., Frank-Kamenetskaya O.V., Shilova O.A., Chelibanov V.P., Marugin A.M., Yasenko E.A., Kuz’mina M.A., Baranchikov A.E., Ivanov V.K. Hydroxyapatite/anatase photocatalytic coreshell composite prepared by sol-gel processing. Crystallogr Rep, 2018. V. 63(2). P. 254–260

        Speaker: Dr Olga Pinchuk (ITMO University, St. Petersburg, Russia)
      • 16:00
        Coffee break 20m
      • 16:20
        ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ДЛЯ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ДРОЖЖЕЙ 20m

        Оценка функционального состояния (ФС) микроорганизмов – остается актуальной задачей как для биотехнологических производств, так и для оценки экологической обстановки в водных средах. Одним из подходов здесь могло бы быть использования биопотенциалов, в частности мембранного потенциала, который тесно связан с работой ионных насосов, в свою очередь зависящей от состояния внутриклеточного метаболизма, в том числе энергетического. Однако, внутриклеточная регистрация мембранного потенциала с помощью микроэлетродов для оценки ФС микроорганизмов достаточно сложна для её широкого применения.
        Целью настоящей работы было исследование возможности оценки ФС взвеси микроорганизмов макроэлектродным методом. Для этого было проведено исследование ФС дрожжей Saccharomyces cerevisiae по данным электрохимического потенциала (ЭХП). Регистрацию ЭХП проводили с помощью хлорсеребряного и платинового электродов. Измерение потенциалов проводили между двумя стеклянными ячейками (объемом 100 мл), заполненными питательным раствором YEPD и соединенными между собой графитовым войлочным мостиком, в одну из которых вносились дрожжи (САФ-Момент, 2г). Регистрацию ЭХП проводили в течение 3-5 часов в сутки, периодически делая 1-мин измерения ЭХП с помощью измерителя Эксперт-001 (ООО "Эконикс-Эксперт", г.Москва). Всего один эксперимент продолжался 5 суток.
        Дрожжи вносились в одну из ячеек в первые же сутки эксперимента после 10 мин измерения исходной разности ЭХП. На 4-е сутки обе ячейки (одна с YEPD, другая с YEPD+дрожжи) нагревали на водяной бане в течение 30 минут. После достижения в ячейках 86 0С они выдерживались при данной температуре еще на протяжении 15 мин. После окончания экспозиции повышенной температуры и остывании растворов до 29 0С измерение ЭХП возобновлялось. Проведено три серии опытов. Статистическая обработка осуществлялась с использованием t-теста (критерий Стьюдента) для зависимых выборок. Данные представлены как среднее арифметическое ± ошибка среднего.
        Результаты регистрации и анализа электрического потенциала между ячейками показало, что ЭХП раствора YEPD равнялся +232±19 мВ. Внесение дрожжей в стакан с платиновым электродом привело к снижению ЭХП уже за первые 10 минут более чем на 50 мВ (р=0,014). Всего же в первый опытный день за три с половиной часа наблюдения ЭХП упал на 283±26,7 мВ (р=0,01). Развитие микроорганизмов в течение 3-х суток сопровождалось его дальнейшим уменьшением и приобретением отрицательных значений относительно электрода сравнения. При этом в отдельных исследованиях снижение потенциала достигало более 450мВ. Воздействие летальной для дрожжей температуры проявилось в уменьшении отрицательного потенциала на 195±67 мВ (p<0,05).
        Регистрируемый при внесении дрожжей электрический потенциал в значительной части состоит из окислительно-восстановительного потенциала водного раствора питательной среды, в которой культивировали дрожжи, а также потенциала самих дрожжей. При гибели клеток, последний, по всей видимости, исчезал.
        Таким образом, полученные результаты позволяют с оптимизмом смотреть на возможность оценки ФС суспензий одноклеточных на основе регистрации и анализа биоэлектрохимического потенциала.
        Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Немецкого научно-исследовательского сообщества в рамках научного проекта № 21-54-12022 «Структурно-функциональные взаимодействия электродоактивных биопленок в микробных топливных и электролизных элементах».

        THE USE OF BIOELECTROCHEMICAL POTENTIAL FOR ASSESSING OF FUNCTIONAL STATE OF YEAST
        Murik S.E., Lazareva T.S., Antonova E.B., Sergienko S.E.
        Irkutsk State University
        A study of the functional state (FS) of Saccharomyces cerevisiae was conducted on electrochemical potential (ECP) data. ECP registration was carried out with Ag/AgCl and platinum electrodes. Potentials were measured between two glass cells filled with a YEPD nutrient solution and connected to each other by a graphite felt bridge, in one of which yeast was introduced. ECP registration was carried out for 3-5 hours per day, periodically taking 1-minute ECP measurements. Only one experiment lasted 5 days. Three series of experiments were conducted.
        The results of recording the electrical potential showed that the ECP of the YEPD solution was +232 ± 19 mV. Introduction of yeast into a glass with a platinum electrode led to a decrease in ECP in the first 10 minutes by more than 50 mV (p = 0,014). In total, on the first experimental day in three and a half hours of observation, ECP fell by 283 ± 26.7 mV (p = 0.01). The development of microorganisms during 3 days was accompanied by its further reduction and acquisition of negative values relative to the reference electrode. At the same time, in individual studies, the decrease in potential reached more than 450mV. The effect of yeast lethal temperature was manifested in a decrease in negative potential by 195 ± 67 mV (p<0,05).
        The obtained results make it possible to look optimistically at the possibility of evaluating FS suspensions of single cells based on the registration and analysis of bioelectrochemical potential.

        Speaker: Mr Sergey Murik (Irkutsk State University)
      • 16:40
        MOLECULAR-IMPRINTED COMPOSITE MATERIALS WITH IMPROVED OPTICAL PROPERTIES FOR PHOTOVOLTAIC CELLS 20m

        Perylenediimide (PDI) dyes - acceptors of well-known organic semiconductor systems [1]. They are often used in organic photovoltaic cells in which low values of the band gap are achieved, but PDI have a tendency to self-aggregate.
        The method of surface molecular imprinting [2] to create films on the surface of TiO2 nanoparticles with 1-H-pyrrol-N, N′-bis (3-pentyl) perylene-3,4,9,10-bis (dicarboximide)-5-hexyl-11-1H-1,2,3-triazol-1-yl-pentanoic acid (PDI-Taz-C5OOH) and N, N'-bis (3-pentyl) perylene-3,4,9,10-bis(dicarboximide) (EP-PDI) imprints with acceptor properties was used. Molecular imprinted (MIP) composites were obtained by sol-gel method using titanium(IV) butoxide as a precursor with precursor : template ratio 1:81. For composite characterization laser diffraction, Fourier transform infra red spectroscopy, differential scanning calorimetry and thermogravimetry analysis were carried out. For example, the average particle diameter of the EPI-PDI composite was from 3 to 9 μm. In the IR spectra aliphatic and aromatic C-H stretches, as well as C=O and C=C stretching bands were observed. Differential thermal analysis was performed in an oxidizing environment (air). An exothermic maximum was observed at 460°C, which can be explained by the dye oxidative destruction. The band gap determined by the diffuse reflectance spectroscopy is most efficiently reduced by 0.1–0.5 eV for PDI-Taz-C5OOH-imprinted composites. This defines the bathochromic shift of absorption to the visible region by 72 nm. The sorption capacity after template removal with ethanol has reached 0.75 µmol/g PDI-Taz-C5OOH, and after calcination at 400°C - 1.8 μmol/g EP-PDI. At the same time, molecular imprinted (MIP) material can rebind 2 times more PDI-Taz-C5OOH than unimprinted (NIP).

        References
        1. Zhan C., Yao, J. Chem. Mater., 2016, 28, 1948.
        2. Huang Z., Zhang Z., Xia Q., et al. J. Appl. Polym. Sci., 2017, 134, 44888.

        Speaker: Dr Yuliya Petrova (Surgut State University)
    • 14:00 17:00
      Energy Saving and Energy Efficiency: 2 1224 (Lomonosov st. 9)

      1224

      Lomonosov st. 9

      ITMO University
      Convener: Stanislav Boldyryev (Tomsk Poltechnic University)
      • 14:00
        Imbalanced Nitrogen Flow Network from International Trade 20m

        The environmental problems caused by reactive nitrogen are prominent. A massive amount of embodied materials are reassigned or shared among different countries worldwide, which is a significant growth booster for the economy of many countries. A large amount of virtual nitrogen is transferring among different regions via global trades. However, whether the interests are mutual for all members needs more in-depth analysis. National nitrogen footprint has been defined as the quantity of reactive nitrogen emitted during the production, consumption and transportation of commodities consumed within a country, whether those commodities are produced domestically or internationally. The virtual nitrogen network is profoundly entwined with the extended system, Water-Energy-GHG nexus. However, a very limited study was designed to identify the embodied nitrogen flows and the regional pattern of nitrogen transmission under the global trade circumstance. Virtual nitrogen can better reflect the linkages amount of different economies and reveal the regional pattern of nitrogen transmission. This study aims to identify the nitrogen network embedded in international trade products. The key impact factors for shaping this network have been explored as well. It provides decision-making support to be applicable for better cope with the possible consequences of climate change.

        Speaker: Dr Xue-Chao Wang Wang (Sustainable Process Integration Laboratory - SPIL, NETME Centre, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology - VUT Brno, Technická 2896/2, 616 69 Brno, Czech Republic)
      • 14:20
        Variation of Temperature in Transmission District Heating Network Augmented with a Regulation of a Radiator Temperature in a Building and Substation Heat Metering 15m

        The main goal of the paper is to ensure a district heating (DH) network durability, energy efficiency and reduction of fossil CO2 emissions by means of supply temperature decrease. The paper discusses a network temperature modulation required to keep a temperature of indoor air constant. The differential heat transfer equations are introduced as the building indoor air energy balance is transient and nonlinear. A linear heat flow is applicable by the partial differential equation. The paper describes the performance of a developmental water temperature versus ambient temperature curve employing a novel solution to simplify and automate the production balancing of Omsk DH system. The referred dataset shows that with a baseline of instructional control curve proposed to operate a network as a function of an ambient temperature the supply temperature is usually set too high. Whilst most of operators take a decrease of an outside temperature as a need to increase a DH network supply one, we suggest avoiding peaks. The implied supply temperature curve is a smoother curve that cuts the heat load peaks. The data obtained is broadly consistent with the major trends of a real-time simulation and dynamic optimization. The simulation results indicated that an indoor air temperature was stabilized around 20°C for September to December, although it was difficult to maintain a comfort temperature somewhere due to malfunctioning. One more thing is that when common procedure is that the leak is repaired urgently, our approach cuts down on costs. From the research that has been undertaken, it is possible to conclude that the designed approach guarantees less complicated operation and maintenance. The study and understanding of weather-temperature profiles cannot be overestimated due to large savings. The proposed method can be readily used in practice, albeit the complete analysis involves some labor, unless simplifying approximations can suffice. In our future research we intend to concentrate on higher resolution data, for instance hourly profiles of service water and radiators circuit temperatures.

        Speaker: Mr Stanislav Chicherin (Omsk State Transport University )
      • 14:35
        Анализ компонентного состава газовых продуктов термохимической конверсии биомассы 15m

        Среди возобновляемых источников энергии одним из наиболее доступных и перспективных принято считать биомассу. Использование биомассы в теплоэнергетике положительно влияет на экологическую обстановку, экономическое развитие сельских районов, внутреннюю энергетическую безопасность ряда регионов мира.
        Пиролиз и сжигание являются наиболее распространенными термохимическими способами использования энергии биомассы. В рамках данной работы выполнены экспериментальные исследования процессов сжигания биомассы и пиролиза. В качестве объекта исследования рассматривалась три вида биомассы и смесь на их основе: опилки деревьев сосновых пород; листья (береза, тополь); солома (сено).
        Исследования по сжиганию биомассы проводились с использованием экспериментального стенда, главными элементами которого являлись горизонтальная трубчатая муфельная печь (максимальная возможная температура 1300 °С), газоанализирующий комплекс (на базе газоанализатора Testo 340), координатный механизм, персональный компьютер и вспомогательное оборудование (весы, дозаторы, держатели и сетки). Пиролиз биомассы и смесей на ее основе осуществлялся с помощью второго стенда, который включал герметичную электрическую печь (диапазон температур 20–700 °С), блок управления (регулятор), газоанализатор Тест 1, компрессор для продувки газовых каналов, персональный компьютер и вспомогательное оборудование.
        Установлено, что при прямом сжигании биомассы в муфельной печи (температура 700 °С) основными газообразными продуктами сжигания биомассы являются CO2, CO и NOx, концентрации которых изменяются в диапазонах 5.5–6.1%, 1618–2200 ppm, 119–254 ppm, соответственно. Минимальными выбросами при этом характеризовалась смесь разных видов биомассы, сжигание которых позволило снизить концентрации CO2 до 9%, СО до 26%. Выбросы оксидов азота для смеси уменьшились в диапазоне 22–53%. Концентраций SO2 в дымовых газах не зарегистрировано. Это связано с низкой концентрацией серы в биомассе.
        При термическом разложении (пиролизе) биомассы регистрировались следующие компоненты газовой смеси: CO2, CO, H2, CH4, NO и H2S. Диапазоны изменения концентраций газов составили 11.23–15.03% (CO2), 1.6–2.28% (CO), 2.99–3.94% (H2), 0.07–0.2% (CH4), 10.33–46.74 ppm (NO) и 5.09–10.81 ppm (H2S).
        Как и в случае сжигания, пиролиз смеси оказался эффективнее. Установлено, что за счет комбинации разных типов биомассы можно увеличить выход СО до 30%, H2 до 23%, при этом снизить эмиссию СО2 до 25%, NO до 77% за счет проявления синергетических эффектов при взаимодействии компонентов биомассы и их продуктов пиролиза.

        Исследование проводилось при поддержке гранта РФФИ № 19-53-80019.

        Speaker: Galina Nyashina (National Research Tomsk Polytechnic University)
      • 14:50
        Исследование закономерностей процесса зажигания газовых гидратов при индукционном нагреве 15m

        На сегодняшний день газовые гидраты считаются одним из наиболее перспективных источников энергии. Они представляют собой новый вид чистой энергии и считаются альтернативной энергетикой с огромным потенциальным резервом. Изучение механизма и характеристик процесса горения гидрата метана необходимо для его безопасности хранения и транспортировки, а также для обеспечения высокой эффективности при сжигании. Газовый гидрат практически не образует остатков после сгорания и производит значительно меньше загрязнений, чем традиционные виды топлива, что позволяет использовать его в качестве экологически чистого топлива.
        Актуальными являются задачи исследования характеристик, механизма и стадий горения гидратов метана. Благодаря особому составу гидратов метана, процесс сгорания отличается от традиционных твердых и жидких топлив тем, что сжигание гидрата метана представляет многокомпонентный процесс гетерогенного горения. В настоящее время нет надежных теоретических моде-лей, позволяющих адекватно смоделировать горение, и не изучены ключевые характеристики газового гидрата, которые определяют стабильность горения. Таким образом, целью настоящей работы являлось теоретическое исследование процесса зажигания газового гидрата при индукционном нагреве с учетом группы взаимосвязанных процессов теплопереноса, фазовых превращений и химического реагирования.
        Момент начала горения, а также продолжительность горения были определены по визуализации процесса горения с применением высокоскоростной видеокамеры. Процессы зажигания газового гидрата включают явно выраженные стадии плавления частиц, испарения, формирования высокотемпературной парогазовой смеси, газофазного зажигания и последующего выгорания. При этом зарегистрированы процессы перемещения частиц газового гидрата, как вследствие отскока от разогретой поверхности стержня, вскипания воды, выбросов частиц гидратов и капелек жидкости, так и вследствие формирования конвективных потоков от разогретой поверхности.
        На основании результатов экспериментальных исследований разработана физическая и математическая модель инициирования горения (первой стадии этого процесса – зажигания) газового гидрата при кондуктивном нагреве с варьируемой плотностью подведения тепловой энергии. Задачами моделирования процессов зажигания и горения газовых гидратов являлось варьирования параметров процессов в диапазонах, не реализуемых в эксперименте, то есть существенно шире для соответствия группе топливных приложений.
        При анализе результатов математического моделирования в широком диапазоне температуры нагретой поверхности можно отметить, что практически не меняющиеся времена задержки зажигания при T>1100 °C также иллюстрируют большее влияние процессов теплопереноса по сравнению с химическим реагированием. С ростом энергии активации скорость горения значительно уменьшается, что приводит к снижению потока (массового прихода) метана и к снижению скорости горения. В результате, скорость прогрева частицы газового гидрата уменьшается, а время задержки возрастает.
        Проведенные эксперименты и математическое моделирование показали, что механизм инициирования горения порошка газового гидрата на нагретой поверхности сохраняется в широком диапазоне температуры. Однако интегральные характеристики процесса инициирования горения могут варьироваться в широком диапазоне вследствие влияния группы рассмотренных факторов. При этом в реальных топливных приложениях схема подвода энергии для инициирования исследуемого процесса может быть совершенно разной: с доминированием кондуктивного, конвективного или радиационного теплообмена, а также при смешанном теплообмене. Разработанная модель теплопереноса позволяет воспроизвести разные условия теплообмена топлива с греющей средой за счет варьирования типа граничных условий. Это является одним из ключевых преимуществ при анализе потенциальных условий инициирования перспективного топлива – газового гидрата.
        Применение разработанной модели позволило установить зависимости ключевой характеристики исследованного процесса – времени задержки зажигания от температуры нагрева в диапазоне, существенно превышающем допустимые в экспериментах и соответствующие перспективным топливным технологиям.
        Исследование поддержано грантом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, Соглашение № 075-15-2020-806 (договор № 13.1902.21.0014).

        Speaker: Olga Gaidukova (Tomsk Polytechnic University)
      • 15:05
        Оптимизация компоновки компрессорной станции по критериям надежности и энергоэффективности 15m

        Газовая отрасль промышленности, включающая в себя такие сегменты как разведка, добыча, транспортировка, переработка и распределение природного газа, является крупным производственным комплексом и для ее функционирования необходимо значительное количество топливно-энергетических ресурсов. Снижение затрат на энергетические ресурсы и повышение энергоэффективности объектов отрасли является одним из основных направлений развития газовой промышленности. Одним из наиболее энергозатратных технологических процессов в газовой отрасли является компримирование газа на компрессорных станциях, в связи с этим, проблема снижения затрат энергоресурсов в первую очередь должна быть направлена на повышение эффективности работы компрессорных станций, как основных потребителей топливно-энергетических ресурсов. Уменьшение затрат на энергоресурсы на магистральном транспорте газа осуществляется за счет применения энергосберегающих технологий на всех стадиях жизненного цикла основных объектов газопроводов. При решении задач энергосбережения на магистральном транспорте природного газа необходимо учитывать особенности создания и режимов работы основных объектов газотранспортной системы, а также техническое состояние оборудования магистральных газопроводов.
        Для обеспечения заданной производительности и поддержания проектного давления транспортируемого газа в трубопроводе, по трассе газопровода устанавливаются компрессорные станции (КС). Компрессорные станции должны обеспечить проектную или плановую производительность газопровода путем повышения давления транспортируемого газа при осуществлении следующих основных технологических процессов: очистка от примесей, повышение давления и охлаждения газа. В свою очередь, на КС основным потребителем энергоресурсов (топливного газа, электроэнергии, масла) являются установки компримирования газа – газоперекачивающие агрегаты (ГПА), поэтому к основным направлениям повышения эффективности работы КС можно отнести:
        рациональный выбор газоперекачивающего оборудования; повышение эффективности работы основного газоперекачивающего оборудования (увеличение КПД, снижение интенсивности ухудшения технического состояния, оперативное регулирование работы ГПА).
        В процессе реализации программ по строительству и реконструкции объектов магистрального транспорта природного газа необходимо проводить сравнение эффективности различных вариантов оборудования компрессорной станции, выполняющего аналогичные функции, при заданных условиях эксплуатации.
        Для определения конкурентоспособности анализируемого варианта, необходимо обладать качественной информацией, характеризующей полезный эффект данного объекта и объектов конкурентов за нормативный срок их службы и совокупные затраты за жизненный цикл объектов. Существуют различные методы и подходы, по количественной оценке, конкурентоспособности различных типов и производителей оборудования. В последнее время при сопоставлении и выборе вариантов наиболее корректным является метод оценки стоимости жизненного цикла.
        На этапе проектирования компрессорных станций необходимо обеспечить оптимальную эффективность как на исходных параметрах производительности магистрального газопровода, так и при отклонении от этих параметров. В работе использованы методики расчета технологического режима работы ГПА и стоимости жизненного цикла газоперекачивающего оборудования.
        В рамках статьи решается задача выбор оптимального варианта оснащения компрессорной станции газоперекачивающим оборудованием при расчете на проектную производительность.
        Для решения задачи формируется математическая модель учитывающая стоимости жизненного цикла в зависимости от количества ГПА, режимов их работы, вариантов выбора сопутствующего оборудования. Оптимизация проводится при ограничениях по требуемой надежности системы и эффективности. Задача оптимизации решается с использованием пакета Optimization toolbox программного комплекса MatLab.
        Рассмотренный подход может быть использован при разработке и обосновании компоновки КС. Приводится способ решения задачи оптимального выбора комплектующих и режима работы КС.

        Speaker: Mr Aleksandr Moshnikov (ITMO Univercity)
      • 15:20
        Определение граничных условий теплообмена путем решения обратных задач теплопроводности при энергосбережении и повышении энергоэффективности 15m

        Энергосбережение и повышение энергоэффективности в Российской Федерации (РФ) является важнейшей задачей. По данным, опубликованным в Государственном докладе [1] Минэкономразвития, энергоемкость российского валового внутреннего продукта превышает мировой уровень на 46%. Снижение энергоемкости и повышение энергоэффективности могут быть достигнуты за счет внедрения современных технологий, разработки новых методов и приборов учета потребления энергетических ресурсов, современных энергоэффективных зданий, теплоизоляционных материалов и ряда других источников.
        Данная работа посвящена методам и приборам, использование которых позволяет повысить энергоэффективность объектов потребления энергетических ресурсов. В работах [2-5] рассмотрено решение обратных задач теплопроводности (ОЗТ) по восстановлению граничных условий теплообмена, в частности, нестационарного теплового потока с одновременным уточнением теплофизических свойств материала объекта путем параметрической идентификации дифференциально-разностных моделей (ДРМ) процесса теплопереноса в объекте исследования. Для получения необходимой информации для решения ОЗТ предложен метод и разработаны преобразователи нестационарного теплового потока. ДРМ представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка относительно вектора состояния. Установлен вид матриц обратных связей, управления и измерения, входящих в ДРМ. Выполнена априорная параметризация и параметрическая идентификация модели теплопереноса. Параметризация предполагает аппроксимацию искомого теплового потока B-сплайнами первого порядка для каждого кусочно-линейного участка. При параметрической идентификации проводится минимизация невязки между модельными и экспериментальными значениями параметров с использованием рекуррентного линейного цифрового фильтра Калмана. С учетом параметризации и параметрической идентификации восстановлен переменный во времени тепловой поток на границе тела и одновременно уточнены его теплофизические свойства, в частности, теплопроводность.
        В данной работе дополнительно оценена неопределенность восстановления искомых параметров на основе матрицы Грама. Установлены границы доверительных областей определения искомых параметров на основе функции чувствительности, которые получены путем решения уравнений теплопереноса. Приведены результаты модельных и натурных исследований.

        1. Государственный доклад о состоянии энергосбережения и повышение энергетической эффективности в Российской Федерации. Минэкономразвития. М. 2019г.
        2. Pilipenko, N.V., Gladskikh, D.A. Determination of the heat losses of buildings and structures by solving inverse heat conduction problems//Measurement Techniques, 2014, Vol. 57, No. 2, pp. 181-186.
        3. Плотников А. А., Гладских Д. А. Компьютерный мониторинг систем теплообмена зданий как способ экономии и предотвращения аварийных ситуаций // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. -2007. - №44. - С. 46-48.
        4. Пилипенко Н.В., Гладских Д.А. Нестационарная теплометрия зданий и сооружений // Известия высших учебных заведений. Приборостроение -2011. - Т. 54. - № 12. - С. 74-77.
        5. Пилипенко Н.В., Гладских Д.А. Определение тепловых потерь зданий и сооружений путем решения обратных задач теплопроводности // Измерительная техника -2014. - № 2. - С. 51-53.
        Speakers: николай пилипенко (россия), Aleksey Khalyavin
      • 15:35
        Энергетический анализ теплового баланса энергоэффективного дома на озере Байкал Energy analysis of the heat balance of an energy efficient home on Lake Baikal 15m

        Институт теплофизики СО РАН

        В работе произведен расчет энергоэффективности малоэтажного дома из бруса, утепленного минеральной ватой в условиях острова Ольхон на озере Байкал на основе анализа теплового баланса. В модели рассматриваются тепловые процессы, которые характеризуются масштабом времени равном одному месяцу. Предполагается, что конструкция дома находится в динамическом равновесии с окружающей средой, а протекающий теплообмен является квазистационарным. В расчетах используется среднемесячная температура окружающей среды и среднемесячные тепловые потоки через элементы конструкции. Модель построена для многослойных конструкций, предусматривающих переход к однослойным конструкциям.
        Согласно требованиям к тепловой защите зданий тепловая оболочка дома должна обеспечивать санитарно-гигиенические требования и высокое сопротивление теплопередаче элементов. При этом необходимо, чтобы удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию не превышала нормированных значений. Сравнение этой характеристики с базовым значением позволило определить класс энергоэффективности дома. Для заданных климатических условий и характеристик конструкции дома значение удельной характеристики расхода тепловой энергии, используемой для нормирования, составляет 0,48 Вт/(м3∙К).
        Дополнительно в модели предусмотрен учет тепловых поступлений в результате солнечного излучения и накопления тепловой энергии, полученной от закрепленного на южном фасаде воздушного солнечного коллектора с площадью поверхности 12 м2. Модель также учитывает, что в конструкции здания для повышения тепловой инерционности предусмотрен пространственно распределённый грунтовый тепловой аккумулятор с общим объемом 20,2 м3. Одна его часть входит в состав внутренней стены дома (2,2 м3), другая располагается в подполье (18 м3).
        Рассмотрено два режима эксплуатации дома. В первом предполагалось, что дом эксплуатируется в качестве жилья семьи для пяти человек. Во втором в качестве туристической гостиницы на десять человек. Теплотехнические расчеты позволили получить оценку тепловых потерь через все элементы ограждающих конструкций здания. Определен расход тепловой энергии на нагрев вентиляционного воздуха и ее доля в общем расходе теплопотреблении в режиме жилого дома и туристической гостиницы.
        Показана возможность существенного сокращения мощности отопления здания при использовании рекуператоров тепла вентиляционного воздуха. Выполнен анализ расхода энергии на отопление здания за отдельные месяцы и за год в целом. Определена удельная характеристика расхода тепловой энергии и, согласно этой характеристики, определен класс энергоэффективности здания. Рассмотрена возможность сокращения энергопотребления здания за счет использования солнечных коллекторов и аккумуляции солнечной энергии элементами конструкции здания.
        В результате проведенных расчетов установлено, что дом относится к объекту очень высокого класса энергоэффективности с удельными характеристиками расхода тепловой энергии. При работе в режиме гостиницы на 10 человек удельная характеристика расхода тепла составляет 0,059 Вт/(м3∙К), а в режиме жилого дома на 5 человек 0,05 Вт/(м3∙К). Показано, что дополнительный учет бытовых поступлений тепловой энергии, а также тепловых поступлений от солнечного воздушного коллектора приводит к существенному повышению роли тепловых потерь, обусловленных вентиляцией воздуха.
        В среднем в январе на обогрев дома требуется мощность около 2,8 кВт. В наиболее холодную пятидневку – не более 4,5 кВт. Такая низкая потребность в тепловой энергии в среднем достигаются за счет использования рекуперативной системы вентиляции и солнечного воздушного коллектора. Использование регенеративной вентиляции с тепловой эффективностью 82% позволяет снизить затраты энергии на отопление почти в 2,5 раза для жилья на 5 человек и почти 4.5 раза для гостиницы на десять человек. Солнечный воздушный коллектор при эксплуатации дома в режиме жилья для пяти человек позволяет снизить потребление энергии в наиболее холодную пяти дневку на 16%, в январе на 24%, а в декабре более чем на 40% для климатических условий Байкала. Аккумуляторы тепловой энергии позволяют повысить тепловую инерционность дома. Так в наиболее холодную пятидневку в пасмурный день температура воздуха в доме без отопления может удерживаться в течение суток выше 16°С, а в солнечный – не ниже 18°С. Таким образом, выбранные конструктивные решения дома в климатических условиях острова Ольхон на Байкале позволяют обеспечить устойчивость теплового состояния дома в отопительный период и снизить в среднем материальные и финансовые затраты на его эксплуатацию.
        На основе выполненных расчетов на острове Ольхон построено несколько натурных демонстрационных объектов, использующих для дополнительного обогрева воздушные солнечные коллекторы.

        In this work, the calculation of the energy efficiency of a low-rise house made of timber insulated with mineral wool in the conditions of island Olkhon on Lake Baikal based on heat balance analysis. The model considers thermal processes, which are characterized by a time scale of one month. It is assumed that the structure of the house is in dynamic equilibrium with the environment, and the heat exchange is quasi-stationary. The calculations use the average monthly ambient temperature and the average monthly heat fluxes through the structural elements. The model is built for multi-layer structures, providing for the transition to single-layer structures.
        According to the requirements for thermal protection of buildings, the thermal envelope of the house must provide sanitary and hygienic requirements and high resistance to heat transfer of elements. In this case, it is necessary that the specific characteristic of the consumption of heat energy for heating and ventilation does not exceed the standardized values. Comparing this characteristic with the baseline value made it possible to determine the energy efficiency class of the house. For the given climatic conditions and characteristics of the house structure, the value of the specific characteristic of the heat energy consumption used for normalization is 0.48 W / (m3 • K).
        Additionally, the model provides for the accounting of heat inputs as a result of solar radiation and the accumulation of thermal energy received from an air solar collector with a surface area of 12 m2 fixed on the southern facade. The model also takes into account that to increase the thermal inertia, a spatially distributed heat accumulator is provided in the building structure, in which soil with a total volume of 20.2 m3 is used in the form of thermal mass. One part of it is part of the inner wall of the house (2.2 m3), the other is located underground (18 m3).
        Two operating modes of the building are considered. The first mode of operation assumed that the house was used as a family home for five people. In the second version, the building was used as a tourist hotel for ten people. Thermal calculations made it possible to obtain an estimate of heat losses through all elements of the building envelope.
        The heat consumption for heating the ventilation air and its share in the total heat consumption in the mode of a residential building and a tourist hotel have been determined. The possibility of a significant reduction in the heating power of a building when using heat recuperators for ventilation air is shown. The analysis of energy consumption for heating the building for individual months and for the year as a whole is carried out. The specific characteristic of heat energy consumption was determined and, according to this characteristic, the energy efficiency class of the building was determined. The possibility of reducing the energy consumption of the building through the use of solar collectors and accumulation of solar energy by the building structure elements is considered. As a result of the calculations, it was established that the house belongs to an object of a very high class of energy efficiency with specific characteristics of heat energy consumption. When working in the hotel mode for 10 people, the specific characteristic of the heat consumption is , and in the mode of a residential building for 5 people, this value is . It is shown that additional accounting for household heat inputs, as well as heat inputs from a solar air collector, leads to a significant increase in the role of heat losses due to air ventilation. On average, in January, about 2.8 kW of power is required to heat a house. In the coldest five-day period, no more than 4.5 kW is required. This low heat demand is on average achieved through the use of a recuperative ventilation system and a solar air collector. The use of regenerative ventilation with a thermal efficiency of 82% makes it possible to reduce energy consumption for heating by almost 2.5 times for housing for 5 people and almost 4.5 times for a hotel for ten people. The solar air collector, when operating a house in the mode of housing for five people, reduces energy consumption in the coldest five days by 16%, in January by 24%, and in December by more than 40%. Thermal energy accumulators can increase the thermal inertia of the house. So on the coldest five-day period on a cloudy day, the air temperature in a house without heating can be kept above 16 ° C for a day, and on a sunny day it does not drop below 18 ° C. Thus, the selected design solutions of the house in the climatic conditions of the Olkhon island on Lake Baikal allow ensuring the stability of the thermal state of the house during the heating season and reducing, on average, material and financial costs for its operation.
        On the basis of the calculations performed, several full-scale demonstration objects were built on Olkhon island, using air solar collectors for additional heating.

        Speaker: Dr Игорь Огородников
      • 15:50
        Применение теплонагревательных элементов для повышения тепловых характеристик светопрозрачных ограждающих конструкций 10m

        Применение теплонагревательных элементов для повышения тепловых характеристик светопрозрачных ограждающих конструкций
        К.Е. Петров, Е.В. Петров
        ФГБОУ ВО Томский государственный архитектурно-строительный
        университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, д. 2
        petrov1818@rambler.ru
        Повышение комфортности помещений жилых и общественных зданий, особенно в холодный период времени является актуальной задачей на современном этапе, особенно в регионах с недостаточной степенью инсоляции помещений. В связи с этим, возникает повышенный расход тепловой энергии на отопление, в том числе из-за недостаточного уровня тепловой защиты наружных ограждающих конструкций зданий [1]. Наиболее уязвимым элементом, с точки зрения тепловых потерь в зданиях, являются светопрозрачные конструкции [2]. Для решения задачи повышения комфортности помещений и снижения затрат на отопление зданий в зимний период, необходимо повышать тепловые характеристики светопрозрачных ограждений [3]. Улучшение тепловых характеристик светопрозрачных конструкций можно обеспечить путем применения защитных и теплонагревательных пленок [4].
        В представленной работе приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию теплонагревательных элементов на тепловые характеристики светопрозрачных конструкций с использованием теплонагревательной пленки Heat Plus Standard SPN–305–225, которая имеет технические характеристики, приведенные в таблице 1.
        Таблица 1
        Технические характеристики пленки Heat Plus Standard
        Ширина, мм Толщина, мм Максимальная мощность, Вт/м.п. Номинальная мощность, Вт/м2 Рабочая температура, °С КПД,
        %
        500 0,338 110 50–150 70–80 92
        Основным принципом действия пленки является преобразование электрической энергии в низкотемпературное тепловое излучение, генерируемое углеродными полосами. В результате применения пленки происходит нагрев поверхности остекления светопрозрачной конструкции, которое, в том числе, отдает свое тепло воздуху. При использовании теплонагревательных пленок имеется возможность изменения тепловых характеристик светопрозрачной конструкции с целью снижения тепловых потерь.
        Таблица 2
        Распределение температур по внутренней поверхности остекления
        с применением теплонагревательных элементов
        Номера точек измерения температуры 1 2 3 4 5 6 7 8
        Температура поверхности остекления, °С 14,5 22,1 25,0 25,5 24,3 23,7 23,7 23,1
        *Примечание: Точка №1 не находилась в области обогрева.
        В качестве объекта исследования была взята конструкция пластикового окна с размерами H×B, равными 1450×400 мм. Были проведены измерения тепловых характеристик данной конструкции окна по вертикальной плоскости остекления в восьми точках. При проведении экспериментальных исследований по измерению тепловых характеристик остекления применялся измеритель плотности тепловых потоков и температуры ИТП–МГ4.03/Х(Y) «Поток». Данные по температуре в каждой точке на поверхности остекления приведены в таблице 2.
        Как видно из приведенных данных, применение теплонагревательной пленки позволяет при относительно небольших мощностях на теплонагревательном элементе существенно повысить температуру внутренней поверхности остекления.
        На основе представленных данных экспериментальных исследований видно, что применение теплонагревательного элемента в светопрозрачных конструкциях позволяет не только повысить температуру внутренней поверхности остекления, но и снизить тепловые потери через светопрозрачные ограждающие конструкции. Кроме этого, установлено, что при применении электрообогрева обеспечивается более равномерное температурное поле по высоте остекления и выполняется условие комфортности по величине допустимых температур поверхностей остекления.
        Список литературы
        1. Гныря А.И., Низовцев М.И., Петров Е.В., Терехов В.И. Использование обогрева межстекольного пространства для повышения теплотехнических характеристик окон с тройным остеклением // Строительные материалы. – 2000. – № 11. – С. 10 – 12.
        2. Петров Е.В. Влияние различных факторов на тепловые характеристики оконных заполнений: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. – Томск, 2000. – 22 с.
        3. Nizovtsev M.I., Terekhov V.I., Petrov E.V., Gnyrya A.I. Experimental investigation of the effect of heat release in an interglass space on the thermal characteristics of a glazed windows // Heat Transfer Research. – 2002. Т. 33, №5 – 6. С. 334 – 341.
        4. Петров Е.В. Исследование теплопередачи через наружные ограждающие конструкции // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Приложение № 12. Проблемы строительства и архитектуры. Часть 1. – Новочеркасск. – 2006. – С. 122 – 125.

        Speaker: Kirill Petrov (Tomsk State University of Architecture and Building)
      • 16:00
        Coffee break 20m
      • 16:20
        MATHEMATICAL MODEL AND ANALYSIS OF HYBRID SOLAR HOT-WATER SYSTEMS FOR NORTHERN TERRITORIES OF RUSSIA 10m

        Urbanization of Northern territories of Russia is associated with the continuous growth in the thermal and electric energy production. The restricted use of fossil fuels in energy production is explained by their depletion, extraction and transportation costs. However, the main reason of the restricted use of fossil fuels is the susceptibility of Northern territories to contamination by combustion products of these fuels, since the territory restoration afterwards requires a long period as compared to other regions. These circumstances necessitate the use of wind and solar power in the life-support systems throughout the year. A promising trend in natural gas saving is, therefore, the year-round use of hybrid solar hot-water systems.
        This work explores а problem of construction of hybrid solar hot-water systems and the efficiency of solar energy generation, storage and use with regard to real climatic conditions such as permafrost (Yakutia, Yakutsk) and seasonally frozen (West Siberia, Tomsk) soils of the Northern Russian territories. The distance between Yakutsk and Tomsk is over 2500 km.
        The proposed mathematical model of solar irradiance is additionally provided with real meteorological data for these cities. The developed software allows analyzing the flows of the radiant energy over the surface of solar collectors with south-facing orientations under optimum tilt angles. The paper presents new theoretical calculations and experimental data on cooling the external heat pipe solar collectors after sunset and their heating after sunrise depending on their heat capacity, the coolant circulation being absent. Also, new theoretical calculations and experimental data are obtained for the temperature conditions of internal pipes and a hot water storage tank of the solar system depending on room temperature, heat gain and loss across the exterior wall systems.
        Research findings are used to update the mathematical model of and design procedure for the hybrid solar hot-water systems intended for the Northern Russian territories.
        The enhancement of hybrid solar hot-water system in Zhatay district (Yakutsk city), an energy-efficient urban locality, increases the annual solar radiation from 30 to 50% and reduces the nonproductive natural gas consumption at least by 25%.

        Speaker: Yury Krivoshein
      • 16:30
        Относительные показатели энергетической утилизации высоковлажных смесей на основе отходов 10m

        При разработке различных энергетических проектов может возникать потребность анализа нескольких вариантов решений при наличии комплекса влияющих факторов. Под «решением» понимаются конкретные установки, топлива, оборудование, местоположение предприятия и т.п. Часто решение может быть принято на основе опыта специалистов или при явном преимуществе одного из возможных вариантов. Однако с увеличением количества альтернатив и/или влияющих факторов задача выбора осложняется. В таких случаях могут использоваться аналитические инструменты многофакторного анализа.
        В энергетической сфере методы многофакторного анализа широко используются как для оценки новых топлив, так и для анализа работы каких-либо установок и станций. Показатели, рассматриваемые различными научными группами, достаточно типичны и могут быть объединены в группы технологических, экономических, экологических и социальных. В данной работе изучены возможности применения методов многофакторного анализа для оценки низкосортных топлив для нужд теплоэнергетики. В качестве объекта исследования рассмотрены высоковлажные смеси (разновидности водоугольных суспензий) на основе отходов разного происхождения (угольные шламы, биомасса, отработанное техническое масло, бурый и каменный угля).
        Метод взвешенных сумм являлся основой расчета показателей эффективности в данной работе. Алгоритм метода включал следующие этапы: (а) выбор параметров, характеризующих эффективность топлива; (б) нормирование абсолютных значений параметров. Данный шаг проводился отдельно по каждой категории параметров. Нормирование выполнялось относительно значения, которое считалось наилучшим среди полученных значений для всех топливных смесей; (в) вычисление показателя эффективности в каждой группе параметров.
        Значения рассчитанных показателей всегда находятся в диапазоне от 0 до 1. Чем выше значение, тем более эффективно топливо по совокупности каких-либо показателей.
        При вычислении значений итогового показателя эффективности топлив использованы следующие группы критериев:
        1. Стоимость (приоритет – минимальное значение).
        2. Энергетические характеристики: удельная теплота сгорания (приоритет – высокое значение); зольность (приоритет – минимальное значение); время задержки зажигания (приоритет – минимальное значение); температура зажигания (приоритет – минимальное значение); температура горения (приоритет – высокое значение).
        3. Экологические характеристики: концентрация NOx в дымовых газах (приоритет – минимальное значение); концентрация SO2 в дымовых газах (приоритет – минимальное значение); концентрация CO2 в дымовых газах (приоритет – минимальное значение); концентрация CO в дымовых газах (приоритет – минимальное значение); концентрация H2O в дымовых газах (приоритет – минимальное значение).
        4. Реологические характеристики: вязкость (приоритет – минимальное значение); стабильность (приоритет – максимальное значение).
        5. Распыление: числа Вебера и Рейнольдса (приоритет – минимальное значение); радиус капель (приоритет – минимальное значение); угол раскрытия факела (приоритет – максимальное значение).
        6. Дробление и фрагментация: время до реализации условий дробления (приоритет – минимальное значение); соотношение площади поверхностей вторичных капель и площади поверхности исходной капли топлива S1/S0 (приоритет – максимальное значение).
        Среди изученных топлив, основными компонентами которых являлись угольные шламы и угли разной степени метаморфизма, наиболее перспективными стали смеси из угольных флотационных отходов. Это обусловлено их низкой стоимостью, хорошими показателями стабильности и вязкости, а также приемлемыми энергетическими и экологическими характеристиками. С учетом большой социальной значимости утилизации низкосортного сырья можно сделать вывод о приоритете использования угольных шламов в качестве основы для приготовления топливных суспензий. Расчет относительных показателей эффективности топливных смесей проводился на основе экспериментальных данных.
        Самая большая вариация интегрального показателя (0.440–0.887) наблюдалась в категории «Вязкость и стабильность». В остальных категориях (энергетика, экология, распыление, дробление) значения интегрального показателя изменялись, в среднем, в диапазоне 0.5–0.8. Итоговый показатель эффективности, учитывающий 17 отдельных составляющих из шести крупных категорий, имел максимальное значение (0.723) для топлива «50% фильтр-кек угля марки Г, 50% вода» в случае, когда максимальный приоритет отдается минимизации выбросов при сжигании топлива.
        База данных по абсолютным, относительным и интегральным показателям для суспензий различного состава может быть использована для технико-экономического обоснования применения низкосортных топлив в энергетике, проектирования или модернизации участков подготовки, подачи, сжигания топлива, очистки дымовых газов и др.

        Исследование поддержано грантом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, Соглашение №075-15-2020-806 (договор №13.1902.21.0014). Экспериментальное определение экологических показателей горения топлив выполнено при поддержке РФФИ (проект № 18-43-700001).

        Speaker: Ksenia Vershinina (Tomsk Polytechnic University)
      • 16:40
        Passive house in Arctic climate 10m

        A passive house is a standard for a low thermal energy consumption building ( annual heat demand should not exceed 15 kWh/(m2∙a) ). It focuses on reducing heat losses, solar gain and heat recovery in the ventilation system. Passive house technologies have shown considerable results in energy efficiency for Europe and Northern America. To compare with these regions, the Arctic has extreme environmental temperature values, strong winds, permafrost and completely different solar performance that make a large impact on heat loss through the building fence and foundation. [1] The idea of this work is the identification of the practices to improve energy efficiency in the Arctic buildings, based on the fundamental definition of a passive house.

        The key metrics that important for energy service in buildings are reducing thermal transmittance, heating loads, thermal insulation, infiltration, an airtight envelope, also as avoiding thermal bridge effects and increasing heat recovery in a ventilation system. [2]

        There are few examples of passive houses in the Arctic. The exploitation of the low-energy house in Sisimiut, Greenland has shown a significant difference in energy consumption between simulation and real conditions.[3]

        Commonly, passive houses use renewable energy technologies to reduce CO2 emissions. Sub-arctic example of a passive house in Tuolluvaara, Sweden house additionally uses energy-smart water-recycling showers and heat from sewage pipes. [4]

        Drawing attention to the topic of passive houses in the Arctic could lead to the development of well-insulated building components, materials, technologies and more efficient ventilation systems. In addition, the use of passive buildings provides an opportunity to improve the indoor microclimate and the health and safety of Arctic residents in extreme climate conditions. [5]

        References

        Vitaly Arkhipov, Energy efficient building in the Arctic, et al 2019 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 643 012101. [CrossRef]
        Feist, W.; Schnieders, J.; Dorer, V.; Haas, A. Re-inventing air heating: Convenient and comfortable within the frame of the Passive House concept. Energy Build. 2005, 37, 1186–1203. [CrossRef]
        Rode, C.; Vladykova, P. ; Kotol, M. Air Tightness and Energy Performance of an Arctic Low-Energy House, Rode et al. 2010. [CrossRef]
        Johansson, D., Bagge, H., & Wahlström, Å. (Eds.). (2019). Cold Climate HVAC 2018. Springer Proceedings in Energy. 2018. p. 3-16. [CrossRef]
        Vladyková, P 2011, An energy efficient building for the Arctic climate: Is a passive house sensible solution for Greenland? DTU Civil Engineering Reports, Technical University of Denmark, Kgs. Lyngby, Denmark. 2011. [CrossRef]

        Speaker: Anastasia Elnikova
      • 16:50
        МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ РАСЧЕТОВ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ СЕЙСМОСТОЙКИХ ЗДАНИЙ 10m

        В работе рассмотрены комплексные расчеты на теплоустойчивость, паропроницаемость и воздухопроницаемость ограждающих конструкций сейсмостойких зданий. Выполнены и анализированы моделированные теплотехнические расчеты из глинобитных и кирпичных стен без утеплителя и с утеплителем. Определено требуемое нормативное и общее расчетное сопротивление теплоотдачи ограждающих конструкций из местных материалов. Разработаны эскизы и расчётные схемы ограждающих конструкций. Единое окно моделированного комплексного расчёта содержит: условия эксплуатации, характеристики ограждения и тип ограждающей конструкции, расположения и высота рассчитываемого здания, коэффициенты теплоотдачи наружной поверхности, результаты требуемого сопротивление ограничения теплопередачи, выбор расчётов на теплоустойчивость, паропроницаемость и воздухопроницаемость ограждающих конструкций.
        На графике результатов комплексного расчёта показаны: значения общего и требуемого сопротивления теплопередачи ограждения, общая и требуемая амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций, общее и требуемое сопротивление воздухопроницанию.
        Все данные результатов приведены к сводной таблице, которая содержит номера вариантов, слоёв, наименование, сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции.
        В выводах дается условие сопротивления и требуемое сопротивление ограждения теплопередаче, значения температуры точки росы между слоями, фактическое и нормируемое сопротивление воздухопроницанию, условия выполнения нормируемой и общей амплитуды колебаний температуры поверхности и теплоустойчивости ограждения.
        Выводы: –Достаточное сопротивления ограждения теплопередаче: Требуемое сопротивление ограждения теплопередаче 0,8 м2С./Вт. Фактическое (приведенное) сопротивление ограждения теплопередаче 1,387 м2С./Вт
        Температура на контакте слоев ограждения. Точка измерения температуры. Величина. Ед. измерения. На внутренней поверхности стены 14,63 С. Между 1 и 2 слоями 14,63 С. Между 2 и 3 слоями 14,63 С. Между 3 и 4 слоями 14,63 С. Между 4 и 5 слоями 14,05 С. Между 5 и 6 слоями -21,72 С. Между 6 и 7 слоями -21,72 С. На наружной поверхности стены -21,72 С. Фактическое сопротивление воздухопроницанию 750,100657 м2чПа/кг. Нормируемое сопротивление воздухопроницанию 26,171 м2чПа/кг. Достаточное сопротивления воздухопроницаемости [1-20]. Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности - 2,147 С. Нормируемая амплитуда колебаний температуры поверхности - 2,3 С. – Достаточная теплоустойчивость ограждающей конструкции.
        В 3 комплексном расчете, в 1 варианте общее сопротивление теплопередачи больше на 34% от требуемого сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций, а во 2 варианте общее сопротивление теплопередачи 9,6 % от Ro(тр), за счет уменьшения толщины четвертого слоя общее сопротивление теплопередачи уменьшилось на 24,3 %.
        В 4 комплексном расчете, в 1 варианте общее сопротивление теплопередачи больше на 42% от требуемого сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций, а во 2 варианте общее сопротивление теплопередачи 0,5 % от Ro(тр), за счет уменьшения толщины 4 слоя общее сопротивление теплопередачи уменьшилось на 41,5%.
        В 6 комплексном расчете приводятся 2 варианта расчета сопротивления теплопередачи, в 1 варианте глинобитный дом без утеплителя и по условию недостаточен, а во 2 варианте используется глинобитный дом с утеплителем, который удовлетворяет условиям теплотехнического расчета.
        Если условие достаточно, то выбранная нами толщина слоев конструкции удовлетворяет теплотехническим нормам. Если условие недостаточно, то необходимо выполнить следующее: -увеличить толщину требуемых слоев; -использовать материалы для толщины слоев ограждающих конструкций с наименьшим коэффициентом теплопроводности по сравнению с исходным примененным; -если общее сопротивление теплопередачи увеличена более чем на 10% от требуемого сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций, то необходимо уменьшить толщину слоев за счет материалов теплоизоляции.
        Список литературы:
        1.Матозимов Б.С., Ордобаев Б.С., Мукамбет кызы Э., Маматов С.К.
        ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОБРАЗЦОВ СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ //В сборнике: Комплексные проблемы техносферной безопасности. Задачи, технологии и решения комплексной безопасности. Сборник статей по материалам XV Международной научно-практической конференции. 2019. С. 61-64.
        2.Матозимов Б.С., Ордобаев Б.С., Мукамбеткызы Э., Маматов С.К., Абдыкеева Ш.С.
        ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОБРАЗЦОВ СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ //В сборнике: Прикладные вопросы точных наук. Материалы III Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, преподавателей, посвящённой 60-летию со дня образования Армавирского механико-технологического института. 2019. С. 169-172.
        3. Шефер Ю.В.,Романенко С.В.,Кагиров А.Г., Чулков А.О., Ордобаев Б.С. Технология строительства энергоэффективных сейсмоустойчивых малоэтажных каркасных зданий с применением монолитного полистиролбетона. Вестник КРСУ 2017. Т. 17.№5. С. 180-183
        4. Kitaeva D.A.,Rudaev Ya.I.,Ordobaev B.S.,Abdykeeva sh.S. Modeling of concrete behavior under compression. Applied mechanics and materials.2015.T. 725-726. С.623-628
        5. Сернецкая А.О., Ордобаев Б.С. Энергоэффективность и экологическая устойчивость. Новая наука: опыт, традиции, инновации,2016.№1 (1). С. 157-161

        Speaker: Mr Бердикул Матозимов (Кыргызский государственный университет строительства, транспорта и архитектуры им.Н.Исанова)
    • 14:00 17:00
      Enviromentally-Frendly Energy Conversion and Supply: 1 1223 (Lomonosov st. 9)

      1223

      Lomonosov st. 9

      Conveners: Kirill Larionov (Tomsk Polytechnic University), Vladimir Gubin (Tomsk Polytechnic University)
      • 14:00
        Biogas reforming and bi-reforming of methane over composite materials prepared by combustion synthesis 20m

        Self-propagating high-temperature synthesis (SHS) method is used worldwide for the low-cost production of engineering and functional materials such as advanced ceramics, intermetallics, catalysts and magnetic materials. The method exploits self-sustaining solid-flame combustion reactions for the internal development of very high temperatures over very short periods. It therefore offers many advantages over traditional methods such as much lower energy costs, ease of manufacture and capability for producing materials with unique properties and characteristics. It was found, that method offers a good possibility for the preparation of new, active ceramic catalysts and carriers with compositions, structure and properties, which satisfy the stringent requirements of many applications. Very high interest to SHS catalysts can be explained by high activity of catalysts prepared by this methods and advantages of SHS method in comparison with traditional methods of preparation.
        Resistant to temperature extremes and thermal shocks is one of the most important requirements for catalysts. Works on research of intermetallic compounds as a contact mass for conversion of methane were carried out. Method of self-propagating high temperature synthesis was used for synthesis of catalysts. Investigation of the activity of catalysts based on the initial mixture of metal oxides with the addition of waste slag from metallurgical production produced by solution combustion synthesis process was carried out in the reaction of carbon dioxide conversion and partial oxidation of methane. The catalysts were prepared by SHS and incipient wetness supporting methods based on Ni-Cr-Al-Mg system. The analyses of Ni-Cr-Al-Mg catalyst using XRD, SEM and BET methods provided useful information in understanding the catalytic activity of catalysts at the conversion of methane. It was found causes of optimal catalyst activity. The increase of NiO concentration and decrease of the Al concentration in the initial charge increases combustion velocity. It is connected with approach the stoichiometric composition, and therefore a greater heat generation affects the increase in the reaction rate. High temperatures (when there is more than 27% NiO and lower than 55% Al in the initial batch) affect the stabilization of the crystal lattice. The change of crystal lattice parameters influences the catalytic activity. 99% methane conversion at 900°C was carried out on the catalyst, as well as the conversion of CO2 reached 98% at 900oC. H2 yield reached 40%, yield of CO - 60% in the ratio of H2/CO = 1.5-1.7. Thus, effective catalysts for the production of synthesis gas from methane have been developed. These data indicate a significant advantage of the new composite materials produced by combustion synthesis process.

        Acknowledgments
        This research was funded by Science Committee of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan (grant number AP08855562, AP08052090).

        Speaker: Svetlana Tungatarova (D.V. Sokolsky Institute of Fuel, Catalysis and Electrochemistry)
      • 14:20
        Mathematical simulation of the flux of the solar radiation coming to the collector 15m

        Для определения потенциала выработки солнечной энергии часто используют карты ресурсов солнечной энергии. Эти карты создаются на основе спутниковых снимков и интерполяции данных наземных метеорологических станций, которые часто сильно удалены друг от друга, а их данные не всегда точны. Данные на картах не всегда имеют высокое качество и достаточный масштаб, чтобы быть надежной опорой для принятия решения по установке солнечного коллектора. Ошибка в выборе места расположения или угла наклона солнечного коллектора может привести к существенному уменьшению энергии солнечного излучения, падающей на коллектор.

        Точные и надежные данные о приходящей на коллектор энергии позволяют создать базу данных производительности солнечных станций в разных географических и природно-климатических условиях. Целью работы является создать расчетную программу, расчеты в которой являются не сводкой эмпирических данных, а системой функциональных связей, обоснованных физически. В статье представлен принципиально новый метод расчета значения потока солнечной радиации, приходящей на солнечный коллектор. Предлагается рассчитывать приходящий на коллектор поток солнечной радиации как функцию от плотности атмосферы и длины пути солнечных лучей в атмосфере. Плотность рассчитывается по уравнению Менделеева-Клапейрона, а длина путей солнечных лучей в атмосфере меняется в каждый момент времени в зависимости от положения Солнца.

        Результатом проделанной работы является расчетная программа, которая может использоваться для расчета солнечного коллектора на любой широте и высоте над уровнем моря. Для верификации расчетной модели будут проведены экспериментальные исследования на стенде Международного учебного центра НГТУ, включающего вакуумный солнечный коллектор, теплоизолированный бак-аккумулятор объемом 950 литров, систему теплого пола и современные конвекторы отопления с энергосберегающими насосными группами. Предлагаемая методика может служить основой эксергетического анализа солнечных коллекторов, так как получаемое в результате расчетов значение солнечной радиации на перпендикулярную потоку поверхность является эксергетическим потенциалом солнечной радиации. Результаты исследования могут быть обобщены для оценки эффективности использования солнечной энергии на территории России и за ее пределами.

        Solar resource maps are often used to determine the potential for solar power generation. These maps are created from satellite imagery and interpolation of data from ground-based weather stations, which are often very far from each other, and their data are not always accurate. The data on the maps is not always of high quality and of sufficient scale to be a reliable basis for making decisions on installing a solar collector. A mistake in choosing the location or angle of inclination of the solar collector can lead to a significant decrease in the energy of solar radiation incident on the collector.

        Accurate and reliable data on the energy entering the collector allows you to create a database of solar power plants performance in different geographic and climatic conditions. The aim of the work is to create a computational program, the calculations in which are not a summary of empirical data, but a system of functional relationships, substantiated physically. The article presents a fundamentally new method for calculating the value of the solar radiation flux arriving at the solar collector. It is proposed to calculate the solar radiation flux coming to the collector as a function of the density of the atmosphere and the length of the path of solar rays in the atmosphere. The density is calculated according to the Mendeleev-Clapeyron equation and the length of the paths of the sun's rays in the atmosphere changes at each moment in time depending on the position of the Sun.

        The result of the work done is a calculation program that can be used to calculate the solar collector at any latitude and altitude above sea level. To verify the computational model, experimental studies will be carried out at the stand of the NSTU International Training Center, which includes a vacuum solar collector, a heat-insulated storage tank with a capacity of 1.0 m3, a floor heating system and modern heating convectors with energy-saving pumping groups from Viessmann. The proposed technique can serve as the basis for the exergy analysis of solar collectors, since the value of solar radiation obtained as a result of calculations on the surface perpendicular to the flow is its exergy potential. The results of the study can be generalized to assess the efficiency of solar energy use in Russia and beyond.

        Speaker: Valentina Khoreva
      • 14:35
        Математическая модель горения капли композиционного топлива на основе промышленных и коммунальных отходов 15m

        В настоящее время одной из основных мировых экологических проблем является загрязнение окружающей среды промышленными и коммунальными отходами, в том числе горючими. Только в России на полигонах хранится более 94 Гтонн отходов. Их относительно высокий энергетический потенциал, а также необходимость снижения загрузки полигонов и улучшения экологической обстановки характеризуют перспективы утилизации отходов путем сжигания в составе композиционных жидких топлив (смесь мелкодисперсного угля, воды, отработанных индустриальных масел, измельченных твердых коммунальных отходов). Перспективным направлением развития промышленной теплоэнергетики является замена твердых натуральных топлив на более доступные и дешевые композиционные жидкие топлива, газообразные продукты сгорания которых представляют меньшую экологическую опасность (за счет протекания химических реакций в полувосстановительной среде) по сравнению с дымовыми газами при сжигании сухого угля.
        Применение на практике композиционных топлив требует разработки группы составов с прогнозируемыми характеристиками процессов зажигания и горения. Научное обоснование перспективного компонентного состава топлива на основании результатов экспериментальных исследований представляет длительный и трудоемкий процесс. Разработка математической модели горения таких топлив позволит интенсифицировать исследования и разработки в области экоэнергетики. Поэтому целью настоящей работы является разработка на основании результатов экспериментальных исследований [1, 2] математической модели горения одиночной капли композиционного жидкого топлива в разогретом до высоких температур воздушном потоке.
        В рамках разработанной в среде программирования ANSYS FLUENT (ANSYS Inc., США) математической модели, описывающей процессы сушки, пиролиза, газификации и горения, выполнено исследование влияния группы факторов (компонентный состав капли и газовой среды; температура и скорость газовой среды; начальный размер капли) на изменение температуры капли при нагревании и характеристики процессов зажигания и горения топлива в условиях, соответствующих условиям протекания процессов при сжигании топлива в топках котлов. Верификация разработанной математической модели и результатов численного моделирования выполнена путем оценки консервативности используемой разностной схемы и сравнения с экспериментальными данными.

        Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ № 18-43-700001 р_а.

        Список источников:
        1. Glushkov, D.O.; Paushkina, K.K.; Shabardin, D.P.; Strizhak, P.A. Environmental aspects of converting municipal solid waste into energy as part of composite fuels. J. Clean. Prod. 2018, 201, 1029–1042, doi:10.1016/j.jclepro.2018.08.126.
        2. Glushkov, D.O.; Feoktistov, D.V.; Kuznetsov, G.V.; Batishcheva, K.A.; Kudelova, T.; Paushkina, K.K. Conditions and characteristics of droplets breakup for industrial waste-derived fuel suspensions ignited in high-temperature air. Fuel 2020, 265, 116915, doi:10.1016/j.fuel.2019.116915.

        Speaker: Ms Kristina Paushkina (Tomsk Polytechnic University)
      • 14:50
        Comprehensive study of the efficiency of pellets production 15m

        Renewable energy sources can play a significant role in solving energy and environmental problems. The most important source is the energy stored in vegetation. To reduce the impact of greenhouse gases on the planet's climate, industrialized countries are actively encouraging the replacement of fossil fuels with biofuels. However, the by-products of harvesting and processing of wood, due to their high moisture content, low energy density and extremely heterogeneous particle size distribution, are classified as difficult to burn fuels. A promising direction for upgrading biomass processing wastes is their granulation, which makes it possible to increase their calorific value by 2.5–3.5 times, and their transportability by 3–4 times. This direction has been intensively developing in Russia since the beginning of the XXI century. Russia's energy potential in the field of bioenergy exceeds that of any country in the world. To ensure the most efficient production of wood pellets, a comprehensive energy tests of an industrial line for pelleting by-products of sawmill production was carried out. The efficiency of the drying line with a heat generator using bark and wood fuel and their impact on the environment have been investigated. The change in thermal characteristics and fractional distribution of wood raw in the process of granulation has been studied. Electricity costs for the main and auxiliary equipment of each production site have been determined. Recommendations are proposed for reducing the specific consumption of fuel, electricity and emissions of harmful substances in the production of biofuel.

        Speaker: Prof. Viktor Lyubov (Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov)
      • 15:05
        Energy saving technologies at oilfield facilities 15m

        A significant number of oil fields are located in the Arctic zone of the Russian Federation, whose border runs along the Arctic circle. The development of such deposits is complicated not only by the peculiarities of climatic conditions, but also by the distance from powerful energy systems. Consumers of energy resources are technological processes of oil production, reservoir pressure maintenance system, electric heating of technological pipelines, equipment of an oil pumping station, and household consumers. Diesel power plants (DES) are used to generate electricity. Diesel fuel costs are also significant for heat generation due to low outdoor temperatures and a long heating period. Based on the analysis of energy production and consumption at a particular oil field, the potential for energy saving is identified and energy-saving technologies are proposed. The most rational solution in terms of reducing diesel fuel consumption is to use associated petroleum gas, usually present in the development of an oil field. In addition, the use of associated gas contributes to the reduction of greenhouse gas emissions.
        In Russia, associated petroleum gases are used mainly for the preparation of raw materials before obtaining marketable oil in special technological furnaces and before supplying oil to trunk pipelines. However, the exhaust gases of technological furnaces with a temperature of about 600 ° C are removed into the atmosphere without utilizing their thermal potential. It is advisable to use the exhaust gas heat recovery system to generate heat for the shift camp and production facilities, which ultimately will reduce or eliminate the consumption of diesel fuel for the hot water boiler house.
        Possible options for reducing energy consumption by modernizing thermodynamic cycles, using wind generators, cogeneration based on solar energy and heat pumps are also proposed.
        Значительное количество нефтяных месторождений находится в Арктической зоне Российской Федерации, граница которой проходит по Полярному кругу. Освоение таких месторождений осложняется не только особенностями климатических условий, но и удаленностью от мощных энергосистем. Потребителями энергоресурсов являются технологические процессы добычи нефти, система поддержания пластового давления, электрообогрев технологических трубопроводов, оборудование нефтеперекачивающей станции, бытовые потребители. Дизельные электростанции (ДЭС) используются для выработки электроэнергии. Затраты на дизельное топливо также значительны для производства тепловой энергии из-за низких наружных температур и длительного периода отопления. На основе анализа производства и потребления энергии на конкретном нефтяном месторождении определяется потенциал энергосбережения и предлагаются энергосберегающие технологии. Наиболее рациональным решением с точки зрения снижения расхода дизельного топлива является использование попутного нефтяного газа, обычно присутствующего при разработке нефтяного месторождения. Кроме того, использование попутного газа способствует сокращению выбросов парниковых газов.
        В России попутные нефтяные газы используются в основном для подготовки сырья перед получением товарной нефти в специальных технологических печах и перед подачей нефти в магистральные трубопроводы. Однако отходящие газы технологических печей с температурой около 600 ° C удаляются в атмосферу без использования их теплового потенциала. Целесообразно использовать систему рекуперации тепла выхлопных газов для выработки теплоты для вахтового поселка и производственных помещений, что в конечном итоге снизит или полностью исключит расход дизельного топлива для водогрейной котельной.
        Также предлагаются возможные варианты снижения энергопотребления за счет модернизации термодинамических циклов, использования ветрогенераторов, когенерации на основе солнечной энергии и тепловых насосов.

        Speakers: Prof. Vera Ulyasheva (Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering), Mr Nikolai Ponomarev (Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering)
      • 15:20
        REORGANIZATION OF INDUSTRIAL TERRITORIES IN THE CONTEXT OF URBAN DEVELOPMENT 15m

        The area of ​​St. Petersburg is about 144,000 hectares, of which industrial areas occupy 24% of urban land. The historical center of the city is surrounded by the so-called "gray belt", which is a zone of industrial enterprises that are unsuitable for further use for their intended purpose and that have come to an emergency condition. It was formed in the following way: enterprises were moved to the outskirts of the city, and when the development of the residential zone within the "belt" became impossible, urban development continued beyond its borders. This type of industrial development is typical for most large cities over 200 years old. Many foreign cities and towns of Russia, to varying degrees, have faced the problem of reorganizing such territories. St. Petersburg continues to develop and accept new residents, but it needs an urgent transition from extensive growth to building a model of sustainable urbanization and improving the quality of infrastructure.
        The purpose of this work is to provide research results that consider the effectiveness of methods for reorganizing industrial areas in urban development on the example of one of the buildings of the "gray belt". The research object is located on the territory of a residential area under construction.
        The results of the project showed the effectiveness of greening the roof and facade of the building in order to increase its energy efficiency, reduce water consumption and compensate for insufficient gardening at home (this problem is especially relevant for the central districts of the city).

        Speaker: Ms Eugenia Taubert
      • 15:35
        RESEARCH OF THE COMPLEX MOBILE INDEPENDENT POWER STATION FOR THE POWER SUPPLY OF THE FACILITIES, LOCATED IN RECREATIONAL AREAS 15m

        For energy supply and sewage treatment of villages in the countryside, cottage settlements and even separate buildings it is necessary to build additional energy and sewage treatment plants, with associated complex design work. In most cases, after deterioration or obsolescence of these stations, it is necessary to carry out major repairs and reconstruction or conservation, followed by the construction of new stations. It is also impossible to move them with reusing in case of a decrease in the number of subscribers of these stations. Not to mention the fact that the use of traditional energy often has environmental consequences. This is especially concerns the recreational areas, like The Baikal Nature Territory in the Irkutsk Oblast.
        In the result of our research a complex mobile independent power stations was developed, which will allow to solve the above problems.
        This station contains renewable energy equipment for producing heat and electric energy. Besides there are a wastewater treatment plant, which allows expanding the functionality of the station.
        Previously, studies on the heating capacity of the installation and its possibilities for wastewater treatment were carried out and presented. The next stage of research is estimation of the electricity power produced by the mobile station, both for own needs and for the needs of the end user. Solar panels and microbial-fuel cells are used as the main power generators in the station. It is planned to use a diesel generator set as a backup electricity source.

        Speaker: Dr Alexander Tunik (Irkutsk National Research Technical University)
      • 16:15
        Исследование методов экстракции углеводов из биомассы микроводорослей для получения биоэтанола / Investigation of methods for extracting carbohydrates from microalgae biomass to produce bioethanol 15m

        На сегодняшний день предположение о том, что будущее транспорта тесно связано с эксплуатацией жидкого биотоплива и развитием процесса его производства, имеет серьёзные основания. Однако биотопливо может быть эффективной заменой традиционным видам топлива только тогда, когда затраты на его производство ниже или энергетически эквивалентны затратам на бурение и переработку нефти. Развитие новых способов производства биотоплива увеличили объем исследований, касающихся потенциала микроводорослей как третьего поколения биотоплива.
        Целью проекта является разработка новой экономичной технологии получения биоэтанола из микроводорослей, обеспечивающей меньшую цену, чем стоимость его эквивалента ископаемого топлива.
        Использование микроводорослей для производства биотоплива имеет много преимуществ перед высшими растениями в плане производства биотоплива первого и второго поколений. Это обусловлено образованием большого количества отработанной биомассы с очистных сооружений, а также возможностью освободить пахотные земли для возделывания высших растений с целью использования их в других сферах человеческой деятельности.
        Рассматривается возможность получения биоэтанола, используя отработанную биомассу микроводорослей, полученных с очистных сооружений сточных вод. Для получения биоэтанола методом спиртового брожения необходимо обеспечить доступ к сбраживаемым углеводам. Рассматриваются возможности наиболее эффективного и наименее затратного способа обработки сырья с использованием различных методов воздействия. Для внедрения в производственный цикл выбранной технологии необходимо учитывать её экономический потенциал и эффективность.
        В статье представлены результаты исследований по подбору методов и условий обработки сырья, включающих в себя температурные режимы для экстракции углеводов и водорастворимых веществ, концентрацию сырья для получения суспензии, пригодной для брожения, а также продолжительность обработки и другие параметры. Следующими этапами для получения биоэтанола является экотоксикологическое исследование и химический анализ сырья, определения состава углеводов отработанной биомассы микроводорослей, подбор дрожжей и режимов спиртового сбраживания, изучение лимитирующих факторов сбраживания и пути их решения, ректификация и апробация полученного биоэтанола.

        At the present time, the proposition that the future of transport has strong connections to the exploitation of liquid biofuels and the development of their production process is well founded. Despite this fact, biofuels are able to be an effective substitute for traditional fuels only when the cost of their production is lower or energy-equivalent to the cost of oil drilling and refining. The development of new ways of producing biofuels has increased the number of research focused on the potential of microalgae as the third generation of biofuels.

        The aim of the project is to develop a new, cost-effective technology for producing bioethanol using microalgae mass, providing a lower price than the cost of its fossil fuel equivalent.
        The use of microalgae to produce biofuels has many advantages when it comes to comparison with higher plants in producing first- and second-generation biofuels. This is due to the production of large quantities of spent biomass from treatment plants and the ability to free arable land for cultivating higher plants in order to meet other human needs.
        Nowadays the possibility of producing bioethanol using the spent biomass of microalgae from wastewater treatment plants is being considered. Access to carbohydrates in the plants cells is necessary to produce bioethanol by alcohol fermentation. Hence, it is pertinent to study the most efficient and cost-effective way of treating raw materials using different methods of intervention. In order to introduce the chosen technology into the production cycle, its economic potential and efficiency must be taken into account.
        The article presents the results of the selection of methods and conditions for the treatment of raw materials, which include temperature modes for the extraction of carbohydrates and water-soluble substances, the suitable concentration of raw materials to make a suspension for fermentation and the processing duration. Further research includes: the ecotoxicological study and chemical analysis of raw materials, determination of the carbohydrates of the spent biomass of microalgae, selection of yeast and of the spirits, investigation of the limiting factors of fermentation and ways of their solution, rectification and finally validation of the resultant bioethanol.

        Speakers: Mr Evgeniy Nikolaev (ITMO University), Nelli Molodkina, Nadezhda Maksimenko (ITMO University, Lomonosov st., 9, Saint Petersburg, 191002)
      • 16:30
        ADAPTIVE SWITCHING SYSTEM OF SOLAR POWER STATION 15m

        ADAPTIVE SWITCHING SYSTEM OF SOLAR POWER STATION
        Ageev V.A., Ph.D., Golobokov S.V., Ph.D., Divnenko A.A.,
        Brostilov T.Yu, Ph.D., Aleksandrin A.A.
        Mordov State University by N.P.Ogarev, Penzа State University

        Annotation. The work examines how to connect a solar power plant to district distribution networks and ways to improve the efficiency of electric energy.
        Keyword: Solar power plant, tyristor key, inverter, thermal protection.
        Мировая тенденция развития энергетики предполагает уход от традиционной углеводородной энергетики и увеличение доли генерации электрической энергии на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Важная роль в концепции современной электроэнергетики отводится солнечным электростанциям (СЭС). Развитие новых материалов и технологии производства фотоэлектрических преобразователей позволило существенно снизить стоимость солнечных панелей и сделать СЭС конкурентоспособными на рынке электроэнергии.
        Материалом фотоэлектрических ячеек является кремний с легированием различными элементами. Собственная проводимость кремния очень сильно зависит от температуры. Для большинства применяемых материалов предельной температурой считается 90 0С. Солнечные панели боятся перегрева. Кроме того при высокой температуре возникает явление лавинного пробоя или появление токового канала, которое сопровождается выгоранием ячейки.
        Подключение инвертора в качестве нагрузки солнечной панели приводит к тому, что ток, отдаваемый панелями, меняется по синусоидальному закону с частотой сети. Это приводит к неравномерному нагреву солнечных панелей и опасности перегрева и выхода из строя отдельных панелей.
        При жесткой коммутации панелей выход из строя или пробой любой панели приводит к остановке всего генератора. Для исключения такой ситуации ограничивают ток всех панелей и мощность генерации. При этом часть панелей будут недогружены и СЭС выдает мощность меньше, чем позволяют характеристики панелей. С этой целью предлагается построить адаптивную коммутацию панелей в группы. При увеличении нагрузки система увеличивает число параллельно включенных цепей и ток через отдельные панели не превышает номинального.
        Увеличение температуры панелей также будет отслеживаться системой управления и перегретые панели будут временно отключаться. Коммутация панелей в группы позволит формировать несколько уровней опорного напряжения, необходимого для получения переменного напряжения. В этом случае отпадает необходимость высокочастотного трансформаторного инвертора, поскольку заданные пороги напряжения будет формировать система адаптивной коммутации.
        Повышение эффективности использования солнечных панелей можно получить, если к выводам солнечных панелей подключается низковольтная нагрузка постоянного тока. Это могут быть системы светодиодного освещения, гальванические ванны, сварочные аппараты и пр. Очень эффективно применение электролизных станций для получения водорода. Это перспективные технологии аккумулирования электрической энергии через промежуточный энергоноситель.
        Адаптивная коммутация позволит одновременно выдавать мощность на разном напряжении в инверторы и в шины постоянного тока, произвольно меняя мощность в зависимости от текущей ситуации. Гальванические устройства при этом выступают в качестве балансирующей нагрузки, поддерживают максимальную мощность СЭС и тем самым повышают эффективность использования генерирующего оборудования.

        Speaker: Alexey. Divnenko
      • 16:45
        Combined alternative power sources for offshore oil and gas fields 15m

        Decreasing of shelf oil and gas reserves forced on companies to move the production to the deepwater, where using of floating platforms becomes difficult. Weather conditions are issue of great importance is such projects too, especially in Arctic regions. Subsea technologies which are safer and more ecologically friendly become more suitable.
        Production and transportation of hydrocarbons is energy-demanding process. Usually, platforms and subsea units supplies form the diesel generator or from surface cable lines.
        Each energy supply method has advantages and disadvantages, but today renewable has capacity to provide the energy for the subsea technologies.
        Existing technologies has limits in energy productions and key task for is constant development of renewable technologies to provide the green operating of subsea units.
        This project highlights the technologies for using green energy for subsea units, various combination structures are proposed.
        Wind generators are widely used in the world, both on land and at sea. However, their intermittency and variability limit the reliability of power supply. The increased interest in wave power is associated with the huge energy potential. And with these devices, power generation is more predictable and less variable than wind power.
        Thus, a combination of offshore wind generators and wave converters will reduce the intermittency and variability of power generation and thus reduce the need for storage and use of generator sets.
        Therefore, the combined use of these units will create a more balanced and reliable power system, which will lead to a significant reduction in energy costs. In order to facilitate the integration of marine energy sources and the development of new systems based on the use of multiple sources, a system of joint use of wave plants and wind generators for power supply of underground mining system is proposed.

        Speaker: Mr Ershat Shafhatov (Saint-Petersburg Mining University)
    • 14:00 17:00
      Environmental Protection Systems: 2 1221 (Lomonosov st. 9)

      1221

      Lomonosov st. 9

      Convener: Svetlana Timofeeva
      • 14:00
        STUDY OF ELODEA CANADENSIS ELIMINATION OF SODIUM DODECYL SULPHATE AND NH4Cl 15m

        One of the most pressing problems, both for the drainage basin of Lake Baikal and for the natural waters of the entire country, is pollution with biogenic elements (urea, ammonium, nitrates, phosphates, etc.), surfactants and detergents. Baikal water has a very weak mineralization. In this regard, an increase in the concentration of nutrients, surfactants and detergents can initiate the eutrophication of water bodies. The subsequent dying off of the phytomass, followed by rotting and a sharp decrease in oxygen, has a negative effect on biota organisms. In recent years, a very high hyperproduction of filamentous algae has been observed on Lake Baikal. This process, according to a number of researchers, is associated with the intensive development of the tourism business on the shores of Lake Baikal and, accordingly, an increase in anthropogenic pressure on the ecosystem of Lake Baikal. Every year Baikal is visited by about 1.5-2 million tourists, as a result of which about 780000 tons of waste are generated. Every year, the lake receives about 60 million tons of wastewater from settlements and from enterprises located on its banks. To predict the situation in a reservoir with the accumulation of nutrients, as well as in the development of phytoremediation measures, information is needed on the interaction of processes in the “plants-biogens-surfactants” system.
        Based on the foregoing, the purpose was to study the ability of the macrophytes Elodea canadensis to absorb ammonium from the aquatic environment and the effect of the anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) on this process.
        E.canadensis was collected in the Angara River (Irkutsk) in the spring-autumn period of 2020. Before the experiments, elodea was incubated in laboratory conditions for three days at a temperature of 8°C under intense illumination.
        In the experiments, a 20 g/l sample of E.canadensis was incubated in the tested solutions of NH4+ (2-4 mg/l) and SDS (1·10-5, 1·10-4, 2·10-5, 5·10-5 M) for 3 days. The change in the concentration of these substances under the influence of macrophytes was assessed by a photometric method: of the mass concentration of ammonium - to GD 52.24.486-2009 (with Nessler's reagent); the concentration of surfactants - to 14.1:2:3:4.10-04. The results were compared with the kinetics of the content of the studied compounds in the absence of plants, which could change in the natural processes of oxidation with atmospheric oxygen or microorganisms.
        Statistical data processing was performed using the Microsoft Office software package. The experiments were carried out in 5 independent experiments, 3 replicates in each experiment. The conclusions were made with the probability of an error-free prediction P≥0.95.
        When studying the effect of SDS on the dynamics of the elimination of ammonium in E.canadensis, it was shown that in 2 days of the experiment this plant absorbed up to 92% of ammonium (as a percentage of the initial).
        Experiments have shown the negative effect of SDS on the elimination of ammonium by E.сanadensis at its content from 1·10-5 M. The absorption of ammonium in the presence of SDS in the indicated concentration was 51% (as a percentage of the initial), which is 40% less than without the effect of the pollutant. The rest of the surfactant concentrations were found to be inactive - the kinetics of the ammonium content was comparable to the intensity of absorption by elodea without the effect of SDS.
        It was also shown that E. сanadensis reduced the content of SDS in water (at its initial concentration of 2 mg/L) by 90% compared to the initial one.
        The experimental studies carried out are part of an extensive block of work on the study of the processes of interaction of aquatic plants with surfactants and nutrients in their joint presence in aquatic environments. The described preliminary materials demonstrate the promising nature of E.сanadensis as a possible object for use in phytoremediation technologies for purifying waters with complex pollution - biogenic elements and surfactants.

        The work was carried out within the framework of the project "Development of an environmentally friendly, cheap, simple, highly effective technology for phytoremediation of aquatic environments in the Baikal region", implemented with the support of the grant competition for environmental projects En+Group. The studies were carried out using the Center for Collective Use of the Baikal Museum ISC (http://ckp-rf.ru/ckp/495988/).

        Speaker: Mrs Svetlana Sergienko (Irkutsk National Research Technical University$ Irkutsk State University)
      • 14:15
        ATMOSPHERIC AIR MONITORING IN TOMSK CITY: CURRENT STATUS AND PROPOSALS 15m

        Abstract. Air purity is an important factor for all living organisms. As a result of its active development, humanity has created many anthropogenic sources for the pollution of the environment in which it lives, for example, industrial facilities, vehicles, power plants. According to the requirements of the legislation, emissions from anthropogenic objects do not exceed the maximum permissible concentrations (MPC), but when the factors are combined, they sometimes record an excess of permissible values. For more detailed monitoring, a dense monitoring network based on less expensive sensors can be installed and calibrated with a certified instrument.

        Key words: atmosphere monitoring, monitoring network, air quality, pollutant concentrations.

        In all cities, depending on such factors as: population, area of the settlement, terrain and degree of industrialization, a certain number of monitoring posts are established in accordance with Guidance document 52.04.186-89 [1, 10 – 13].
        In the city of Tomsk, in accordance with document 1 and State report [2, 42 – 43], 7 monitoring posts were established, of which: 1 - urban background, 4 - industrial, 2 - auto. This set of monitoring posts allows you to get a general picture of the pollution of the city, tracking the average annual and maximum single concentrations, since observations are carried out according to an incomplete monitoring program. The location of the monitoring posts is shown in Figure 1.
        However, today it is necessary to get a more detailed picture of the air quality in the city. This requires a denser monitoring network with its distribution throughout the city or over the main loaded streets. Such network will not only monitor pollution concentrations, but also detect new sources that can arise both as a result of man-made activities and as a result of natural fires.
        One embodiment of such a network is the use of devices assembled from a set of inexpensive sensors and calibrated according to a certified one. A similar approach was used by British colleagues in the work [3]. This option will allow the installation of an extensive network with a given density of sensors for monitoring pollution at the level of streets and/or quarters. Although it is worth considering that the cost of the devices will depend largely on the type of sensor used for pollution control. At the beginning, it is possible to limit the control of substances using the optical method.
        Such substances include, for example, particulate particles (PM), the excessive presence of which leads to various diseases, both the human respiratory system and the eyes, as well as the cardiovascular system. In addition, in accordance with [2], the largest values of the average annual concentration of PM in the city of Tomsk were at post №5 and amounted to 0.9 of maximum permissible concentrations (MPC), and the maximum single concentration of 5 MPC was recorded at post №11. One way to obtain information about the reasons for the occurrence of values other than the total 0.6 MPC is a such detailed network.
        Another way of implementing the obtained data is to analyze the air along the streets on which traffic jams are observed during peak hours. In case of high concentration values, it is possible to make recommendations aimed at optimizing traffic, tightening the requirements for emission sources, determining the true sources of pollution.
        enter image description here
        Figure 1 – Location of monitoring posts
        The advantage of such a network is the possibility of modifying the device used on inexpensive sensors. This can be a design change or an optimization of the data processing algorithm. This provides an opportunity for multivariable design of the device and improvement as the technology develops.

        References:
        1. Guidance document 52.04.186-89 Atmospheric Pollution Control Manual. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 1991. 694 p. (In Russian)
        2. State report. About the environmental state and protection in the Tomsk region in 2019. Tomsk, Department of Natural Resources and Environmental Protection of Tomsk Region and RSBI “Oblkompriroda” Publ., 2020. 135 p. (In Russian)
        3. Munir S., Mayfield M., Coca D., Jubb S.A. Structuring an integrated air quality monitoring network in large urban areas – Discussing the purpose, criteria and deployment strategy. Atmospheric Environment: X, 2019, vol. 2, 100027 p., doi: 10.1016/j.aeaoa.2019.100027

        Speaker: Dmitrii Gusak (Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS)
      • 14:30
        Портативная станция мониторинга качества воздуха 15m

        Научный руководитель:
        П. С. Королев
        НИУ ВШЭ

        АННОТАЦИЯ
        В работе представлена функциональная схема портативной станции мониторинга качества воздуха на основе сенсора частиц PM2,5 и PM10 (используется датчик SDS011) и датчика измерения давления, температуры и влажности (используется BME280).
        ВВЕДЕНИЕ
        Тема здоровья человека очень актуальна в последнее время. Экология в целом, и чистота воздуха в частности, обозначается многими исследователями, как фактор риска для многих заболеваний дыхательных путей 1.
        Вопрос о чистоте воздуха не появился в один момент, Всемирная организация здравоохранения давно активно следит за этим показателем в разных регионах планеты и по их данным до 91% людей живут в зоне, в которой показатели качества и чистоты воздуха значительно ниже рекомендованных [2]. Джон Е. Вена в своей статье так же приходит к заключению, что экология, а в частности показатель частоты воздуха, напрямую связаны с онкологическими заболеваниями [3]. Из этого можно сделать вывод, что чистота и качество воздуха жизненно необходимо поддерживать на высоком уровне.
        В обычной жизни человек редко когда может объективно оценить, насколько воздух в его районе города или месте жительства загрязнен. Обычно для этих целей используют специальные датчики в достаточных объемах представлены на рынке. Но зачастую цена таких устройств высока и немногие могут позволить себе купить его. Функциональная схема устройства, представленного в этой работе, использует недорогие компоненты, которые легко можно найти и купить практически в любом городе.
        ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ
        Функциональная схема устройства предполагает, что будут использоваться недорогие распространенные компоненты. Это делается для того, чтобы при желании любой желающий мог беспрепятственно собрать его.
        Рис 1. Функциональная схема устройства мониторинга качества воздуха
        Ключевыми в схеме являются три компонента: датчик мониторинга давления, температуры и влажности BME280, сенсор частиц PM2,5 и PM10 SDS011 и процессор с возможностью подключения к Wi-Fi ESP8266.
        Задача процессора в этой схеме - обрабатывать информацию, полученную от датчика и сенсора, и передавать её по Wi-Fi. Так же стоит отметить, что в этом случае лучше брать процессор с защитой от высокочастотного шума, чтобы устройство не зависало и не давало сбоев.
        Датчик BME280 не отслеживает показатели чистоты воздуха, поэтому не является принципиально важным в данной схеме.
        Наибольший интерес представляет сенсор SDS011, именно он является ключевым элементом всей функциональной схемы. Принцип работы этого датчика основан на оптическом обнаружении частиц пыли, которые летают в воздухе. Эти частицы проходят между источником света и фотодиодом. В основном частицы пыли изменяют сигнал, полученный детектором от источника света, собирая излучаемый свет, рассеянный пылью частицы (так называемый принцип "рассеяния"). Силовой резистор нагревает воздух в оптической камере и создает поток между двумя отверстиями, вставленными в пластиковую крышку [4].
        Как видно из функциональной схемы, представленной на рис.1, используются 4 общих входа (D1, D2, D3, D4), 2 выхода земли (GND) и 2 входа напряжения (3V3, VU). Сенсор SDS011 работает на вход на 5V, а BME280 работает на напряжении в 3,3V.
        Так же из схемы видно, что передача данных (TXD) от сенсора идет на вход D1, а прием данных (RXD) идет на D2. У датчика BME280 выход SCL прикреплен к выходу D4, а SDA к выходу D3.
        Это не имеет принципиального значения, но на это стоит обратить пристальное внимание при прошивке процессора. Иначе могут возникнуть проблемы даже при правильно написанном коде программы.
        Нужно отметить, что ESP8266 нуждается в прямом подключении к сети. Для этого у процессора предусмотрен micro USB выход (Power Supply), который с помощью стандартного кабеля подключается к общей сети.
        ЗАКЛЮЧЕНИЕ
        Портативная станция мониторинга качества воздуха поможет приблизиться к решению проблемы загрязнения воздуха. Однако данное устройство, конечно, не решает проблему загрязненности воздуха, но оно может помочь в повышении уровня осведомленности людей и, при масштабном использовании датчиков в одном городе, обратить на проблему внимание властей. Которые в свою очередь уже могут предпринять определенные действия для решения данной проблемы.
        ЛИТЕРАТУРА

        1. Kovesi T. et al. Indoor air quality and the risk of lower
          respiratory tract infections in young Canadian Inuit children
          //Cmaj. – 2007. – Т. 177. – №. 2. – С. 155-160.
        2. Всемирная организация здравоохранения, Россия [сайт]. URL:
          https://www.who.int/airpollution/ru/
        3. JOHN E. VENA, AIR POLLUTION AS A RISK FACTOR IN LUNG CANCER,
          American Journal of Epidemiology (Volume 116, Issue 1, July 1982,
          Pages 42–56) https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a113401
        4. M. Canu, B. Galvis, R. Morales, O. Ramírez, and M. Madelin,
          Understanding the Shinyei PPD24NS low-cost dust sensor, in 2018
          IEEE International Conference on Environmental Engineering (EE),
          (2018)
        Speaker: Ms Maria Petrova
      • 14:45
        The use of solid household waste as fuel in the housing and utilities sector 15m

        The use of solid household waste as fuel in the housing and utilities sector

        S.V. Golobokov Ph.D., Associate Professor, I.A. Lesin,
        T. J. Brostilov Ph.D., Associate Professor, Buynov D.A.
        "Penzа State University"

        Annotation. The work considers the technology scheme and the equipment for the processing of solid household waste into gas fuel. The calculations of feasibility indicators are given.
        Keywords Solid Household Waste. Recycling and recycling. Gas fuel. High-temperature pyrolysis. Synthesis gas.

        Одним из эффективных способов получения энергии в будущем может стать использование в качестве топлива твердых бытовых отходов (ТБО). Преимущество бытовых отходов заключается в том, что их не надо искать или добывать, они входят в сферу жизни человека и накапливаются. С другой стороны объемы ТБО создают угрозу окружающей среде, причем их утилизация требует денежных средств. Рациональный подход позволяет не только получить дешевую энергию, но и избежать лишних затрат.
        ТБО в Российской Федерации, представляют собой грубую механическую смесь самых разнообразных материалов и гниющих продуктов, отличающихся по физическим, химическим и механическим свойствам и размерам. Поэтому применить опыт, накопленный в Европе к решению проблемы утилизации огромных объемов ТБО, накапливающихся годами на многочисленных свалках – это весьма непростая задача.
        Часть отходов – бумага, дерево, пластик, пищевые отходы, пластмассы по своей структуре являются углеводородами и теоретически могут использоваться в качестве топлива. Для получения горючих компонентов требуется организовать сортировку. В разных регионах доля органических отходов колеблется от 30 до 47 % от общего объема ТБО. Однако по своим свойствам ТБО являются топливом плохим, с низкой теплотворной способностью. К тому же при сжигании на свалках выделяются токсичные компоненты и происходит загрязнение водного и воздушного бассейнов.
        Технологии по сжиганию твердых бытовых отходов не обеспечивают обезвреживания диоксинов на твердом несгораемом остатке, а также на летучей золе в отходящих газах. В процессе газификации происходит окисления углеродсодержащего сырья, в результате чего получаем – генераторный газ и продукты полукоксования.
        Пиролиз является универсальной технологией и позволяет перерабатывать выбросы опасных органических объектов, медицинские и пищевые отходы, проводится при температурах до 2000 °С. Разложение углеводородных цепей происходит за счет энергии электрической дуги.
        В большинстве полигонов ТБО и стихийных свалок накоплены огромные запасы ТБО, которые перед захоронением не сортировались и не обрабатывались. Причем часть легкоразлагающихся отходов уже улетучилась, остались высокомолекулярные соединения, трудно поддающиеся переработке. В этом случае в полной мере используются преимущества высокотемпературного пиролиза, который позволит проводить глубокую переработку ТБО, в том числе и такие компоненты как пластиковые бутылки и автомобильные шины.
        Использование сгораемых компонентов промышленных и ТБО в качестве топлива представляется актуальным и перспективным проектом. Вторичное использование ТБО благоприятно влияют на экологическую обстановку в мире. В будущем нехватка традиционных энергоресурсов сказывается на стабильности рынков углеводородов. Важно начать развивать нетрадиционные источники энергии, чтобы постепенно заменять долю рынка углеводородного топлива.

        Speaker: Sergey Golobokov
      • 15:00
        MATHEMATICAL MODELING OF RIVER POLLUTION AS A RESULT OF PIPELINE DAMAGE 15m

        This paper presents a mathematical model of the process of pollution of the aquatic environment with oil products at the rupture of an oil pipeline crossing a river bed. To describe this process, Reynolds equations are used for turbulent flow. The discrete analog is obtained using the finite volume method. As a result of the numerical solution, the influence of the river parameters and the characteristics of the source of pollution on the process of distribution of petroleum products in the aquatic environment were studied. The results of mathematical modeling of oil spills can be used in the development of preventive measures to detect and prevent the spread of pollution.

        Speaker: Valeriy Perminov (Tomsk polytechnic university)
      • 15:15
        Modeling the process of biological treatment of air containing malodorous substances under laboratory conditions 10m

        One of the factors contributing to the environment negative impact of poultry factories is the presence of unpleasant smelling substances in the air emissions of these enterprises. These smells are causing a significant problem for the employees of the poultry farmы, as well as for the residents of nearby settlements. The growing number of complaints from people living nearby to the authorities create an negative company image of poultry farms, and, ultimately, can lead to the intensification of the sanctions policy against the violating enterprise. Penalties may be imposed due to the design and implementation of methods for controlling odorous emissions. In particular, during the period from 2015 to 2019, several state standards in the area were issued (for example, GOST 32673-2014, GOST R 58578-2019 "Rules for establishing standards and controlling odorous emissions into the atmosphere"). In addition, the packages of amendments on the monitoring of odors were submitted for consideration to the legislatures of several subjects of the Russian Federation.
        All of the above mentioned determines the need to develop new solutions and implement new techniques for cleaning gases from odorous substances. We have proposed that within a poultry farm, the biological method of waste air treatment can effectively remove odorous substances.
        The process of biological purification (biofiltration) is based on the oxidation of biodegradable organic and inorganic pollutants with the help of microorganisms immobilized on the surface of solid particles or in the liquid. The use of this method will improve the quality of atmospheric near the enterprise without high operating costs. Biological technologies are recognized to be more effective than traditional methods due to the advantages in economic and ecological terms.
        To prove the assumption, we first conducted a quantitative analysis of the list of dominant odorous compounds in the emissions of the poultry farm. Then we set up a series of experiments on the adaptation and cultivation of the association of odorous substances degrading bacteria. Activated sludge was a source of microflora, and was provided from the treatment facilities of the poultry farm. A Laboratory setup consisting of a tank filled with manure and a bottle for the cultivation of microorganisms was constructed for the experiments. A metagenomic analysis of the active sludge microbial community was also performed.
        It was shown that the concentrations of foul-smelling substances were under the limits of acceptable levels (MAC). Analysis of the gas emissions of the poultry farm revealed the dominant odorous compounds: ammonia, mercaptan, dihydrosulfide, dimethyl sulfide, methylamine and dust. The last one acts as a carrier of odorous compounds over long distances. At the same time, the concentrations obtained are hundreds of times higher than the perception threshold. For example, the concentration of dihydrosulfide was 4.52 mg/m3, which is less than the MAC of 10 mg/m3, but 322 times greater than the perception threshold of 0.014 mg/m3 of dihydrosulfide.
        In a series of four experiments, laboratory methods for selecting cultivation conditions were studied. Analyzing the operation mode of the laboratory unit, certain patterns of behavior of the monitored parameters were revealed (in particular, an increase in pH and ammonium ions content in the liquid was observed), which may be indirectly related to inaccurate selection of the microflora source.
        Conducted metagenomic analysis revealed the presence of several species -destructors of odorous substances in the active sludge of poultry farms. Candidatus Nitrocosmicus dominates among the detected ammonia destructor species (about 5 percent of the studied genome).

        Speakers: Nataliia Kurnikova (ITMO University), Mrs Anastasiya Tverdaya (ITMO University)
      • 15:25
        Catalytic oxidation of volatile organic compounds on Ni-containing catalysts 15m

        The problem of chemical safety and sanitary air protection is particularly relevant due to the increase of harmful emissions of industrial enterprises, which have a strong toxic effect. Toluene, xylene and ethyl-benzene are major part of the solvents used in various industries, which are present in gaseous emissions. Results of the development of catalysts based on Ni, Cu, and Cr supported on 2 % Ce/θ-Al2O3 with addition of natural clays and waste mixtures of metallurgical production are presented. It was found that the highest degree of toluene conversion (up to 98.8 %) is observed on the three-component Ni-Cu-Cr/2 % Ce/θ-Al2O3 catalyst with optimal metal ratio Ni : Cu : Cr = 1.0 : 3.0 : 0.1 at GHSV = 5×103 h-1 and a temperature of 723 - 773 K. The presence of CeO2 crystals, X-ray amorphous clusters (d = 20 – 100 Å) of variable valence metal oxides NiO and CuO as well as solid metal solutions CuO (NiO) was detected on the surface of optimum catalyst calcined at 873 K using XRD and transition electron microscopy methods. Interaction of oxygen with Ni-Cu-Cr catalyst were studied by temperature-programmed desorption, temperature-programmed reduction and temperature-programmed oxidation methods. It was shown that thermal desorption curve has bends at 773 K and 923 K as well as maximum at 1,023 K, which is caused by desorption of the adsorbed oxygen (670 – 870 K, Edes = 88 - 89 kJ mol-1) and decomposition of Ni and Cu oxides (870 – 1,070 K, Edes = 100 - 128 kJ mol-1) to Cu2O, Ni2O, and then mixed oxides of aluminates (> 1,070 K, Edes = 140 - 144 kJ mol-1), the content of which is sharply reduced when heating at 1,473 K. By IR spectroscopy and thermal desorption has been shown that SO2 chemisorption (a.b. 1165 cm-1, Tmdes = 673 K) and its oxidation to sulfate structures (a.b. 1,235, 1,140, 1,100, 985 and 615 cm-1, Tmdes = 973 K) is the result of reacting a mixture of SO2 + O2 with 9 % Ni-Cu-Cr/2 % Ce/-Al2O3 catalyst at 673 K. These structures are decomposed to SO2 and O2 and destroyed by reduction with hydrogen at T = 973 K.

        Acknowledgments
        This research was funded by Science Committee of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan (grant number AP08855562, AP08052090).

        Speaker: Prof. Svetlana Tungatarova (D.V. Sokolsky Institute of Fuel, Catalysis and Electrochemistry)
      • 15:40
        ACCUMULATION OF HEAVY METALS IN SOILS AND BOTTOM SEDIMENTS IN NORTHERN TAIGA RIVER BASINS IN THE AREAS WITH INTENSIVE FOREST CUTS 10m

        The ecosystems of rivers basins of the Onega Peninsula are a representative model for studying the impact of forest management on the terrestrial and aquatic ecosystems of northern taiga. The upper and middle parts of the river basins are located in the middle of the peninsula, the lower - in the coastal parts. The seaside parts of the peninsula are included in the specially protected natural territory - the Onega Pomerania National Park (NP), and the middle part of the peninsula is in the zone of active forest management. Now logging has a high intensity, which creates risks of contamination of habitats for biodiversity of the NP. Migration of pollutants within river basins has not previously been studied for the Onega Peninsula, which is the extreme northern zone of taiga forest distribution. The purpose of this study was to assess the geochemical state of soils and bottom sediments of river, coastal and forest ecosystems of the river basins of the Onega Peninsula under forest cuts and in intact basins.
        The content of heavy metals (HM) in soils and bottom sediments in the ecosystems of catchment basins of 10 small rivers of the Onega Peninsula, having different levels of anthropogenic load from logging, was investigated in 2020. Analysis for the content of HM carried out using an X-ray fluorescence method. HM content analysis was performed using X-ray fluorescence spectroscopy.
        It was established that the lead content in soils and sediments increased in comparison to the intact river basin of the region is characteristic of bottom rivers sediments in the areas of felling of the current year and logging up to 10 years old.
        An increase in heavy metals in the soils of forest ecosystems is noted in watersheds with active forest management areas. Excess of HM content in was found: zinc in 7 areas out of 9, lead - in 6 areas, cobalt and manganese - in 2, as well as excess MPC in nickel are observed in all samples. For the studied soils, excess background values of TM content in soils of the Arkhangelsk region for zinc are 50% of samples, 89% for lead. Significant excesses of other heavy metals were not noted. Based on the information obtained, the total soil contamination index (Zc) was calculated. In general, at present, the soils of the Onega Peninsula can be classified as low contaminated by the indicator of total contamination with heavy metals (Zc) The lowest value of Zc = 6.13 is characteristic of the soils of the catchment area river Lopshengi, which does not have areas of logging, and the highest Zc = 12.32 for soil samples, in the basins of the rivers area of Lake Summer Zolotitsy, which have a high intensity and cutting of 2010 - 2020 year.
        It is established, that both the sediments of the studied rivers and the forest soils of the basins of these rivers near the areas of active forest management accumulate lead, the content of which is not reduced during the initial periods of reforestation (up to 10 years). Soils also accumulate zinc, which is not observed in bottom sediments. At the same time, pollution with other studied heavy metals is not noted. Their level in soils and sediments lower than normative level, but it generally higher than in control area that does not have them. The revealed excess of normative and background indicators of the HM content in soils and bottom sediments in areas of intensive recent logging may be associated with the use of logging equipment and vehicles, as well as violation of the structure of soils and slow restoration of ground vegetation.
        In addition to the revealed accumulation of lead and zinc, bottom deposits and soils of the Onega Peninsula have a generally low level of contamination with HM. This indicates that the disruption of the natural balance of heavy metals is in its initial stages, but due to the toxicity of pollutants and their risk of rare species of animals and plants of NP, urgent measures are needed to prevent lead and zinc from entering the food chains of the ecosystem.

        Speaker: S.D. Chubova
      • 15:50
        ECOLOGICAL FOUNDATIONS FOR THE FORMATION OF NETWORKS FOR AUTOMATIC MONITORING OF THE NEGATIVE IMPACT OF FOREST MANAGEMENT ON THE RIVER ECOSYSTEMS OF THE NORTHERN EUROPEAN TAIGA OF RUSSIA 10m

        Active forest cuts affect ecosystems of the northern European taiga, including river ecosystems. In order to preserve valuable ecosystems, scientifically sound spatial planning of felling is perspective. Scientific information on the effects of logging on river ecosystems of the northern edge of the taiga zone is few, it concerns mainly biotic components. Regular biodiversity observations in remote areas are difficult to conduct. Changes in ecosystem biological components reflect ecosystem disruptions.
        Forest felling in catchment areas lead to water pollution due to hard stock disruptions. Regular monitoring of chemical water pollution is necessary for early detection of adverse effects. Remote areas also prevent water quality monitoring through regular sampling at stations. In such conditions an automatic water quality monitoring system with remote monitoring data transmission is required.
        Currently, automatic monitoring systems for water bodies are actively used in many countries, including southern Russia. But usage of such systems in the north is hampered by their high maintenance costs and short life of expensive sensors (usually less than a year). Baseline station configuration with 8 sensors of EU or USA production, represented on the market, ranges from €6 000 to €10 000.
        The purpose of this work is to develop a methodology to design a low-budget effective automatic network to monitor dangerous hydrochemical changes in small rivers in the northern commercial forests.
        Water samples were collected by the Onezhskoe Pomorye National Park expedition to the Onega Peninsula in summer 2020. For the study, 10 rivers were classified according to landscape conditions, some were undisturbed by logging and some from areas with active logging. Hydrochemical parameters of samples were measured in laboratory using standard methods from the Federal Register. The measured hydrochemical parameters are electrical conductivity, pH, content of nitrates, nitrites, ammonium ion, phosphates, sulfates, carbonates, cationic composition of water, chemical oxygen consumption, chromaticity, turbidity, organoleptic indicators.
        These measurements were compared to existing water quality standards (PDK). Correlation analysis has been conducted. Some parameters change significantly in logging areas, they can be used as negative changes indicators for river ecosystems. This was confirmed by a parallel study of macrophytobenthos samples, represented by species confined to eutrophic conditions. Identified indicator parameters are an ammonium ion content, nitrite ion content and biochemical oxygen consumption. Their increase above the standard values indicates negative impact of felling on catchment areas. Locations for 6 water monitoring stations are suggested on the basis of the received results. Each station is to be equipped with sensors for 2 indicators (ammonium ion and nitrite ion). The annual maintenance cost of one station is less than €2 000 with EU/USA produced sensors.

        Speakers: Mr Nikita Dinkelaker, Mrs Natalia Dinkelaker
      • 16:00
        Coffee break 15m
      • 16:15
        ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ И ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ОТХОДОВ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ МЕТОДОМ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ПИРОЛИЗА 10m

        В последние десятилетия наблюдается прирост производства и потребления, и как следствие, образование и накопление отходов из полимерных композиционных материалов на основе древесностружечных плит (далее ДСтП), согласно статистическим данным [1], в России только в 2019 г. Их объем производства составил более 10 млн м3.
        На сегодняшний день проблема утилизации отходов ДСтП остается нерешенной, основная часть по-прежнему поступает на полигоны ТКО, что приводит к изъятию на десятилетия из эксплуатации земельных ресурсов. В результате захоронения отходов происходит биохимическое разложение, которое сопровождается длительными эмиссиями токсичных загрязняющих веществ в почвы и водные объекты окружающей среды. Переработка во вторичные материалы из-за высокого содержания ароматичных смол в составе ДСП, затруднена, поэтому поиск перспективных и эффективных способов утилизации остается актуальным направлением.
        Анализ литературных данных и проведенные ранее нами исследования показали возможность переработки отходов на основе ДСтП термохимическими методами. Одним из рассматриваемых методов, позволяющих утилизировать крупногабаритные отходы, является низкотемпературный пиролиз.
        Применение термохимической утилизации отходов позволяет утилизировать трудно перерабатываемые компоненты отходов, дает возможность получить полуфабрикаты, высококалорийное топливо и сырье, которые применяются в различных технологических процессах. Газообразные и жидкие продукты термохимической деструкции полимеров потенциально могут быть использованы как энергоносители для получения тепловой энергии.
        В результате термохимической переработки формируется углеродистый остаток – карбонизат (пиролизат), по своей структуре и свойствам подобный углеродным сорбентам. Известно, что их пористая структура недостаточно развита и сорбционные характеристики пиролизатов возможно регулировать, добавляя в исходное сырье различные катализирующие реагенты (гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, кислоты, соли переходных металлов, например, на основе Pt, Сu, Fe, Co, Ni и др.).
        Введение в систему каталитических добавок позволяет регулировать процесс пиролиза: понизить температуру, увеличить выход пиролизных газов или пиролизата, увеличить скорость реакций термохимической деструкции что, способствует формированию пористой структуры в углеродных материалах.
        Целью настоящей работы являлось исследование закономерностей процессов каталитического пиролиза и адсорбционных свойств и пористой структуры углеродных материалов, полученных из многотоннажных отходов ДСтП в присутствии катализирующих добавок – солей меди (I) и никеля (II).
        Для определения возможности термохимической переработки отходов ДСтП получено несколько партий углеродных сорбентов. В качестве прекурсоров использовали предварительно измельченные отходы древесностружечных плит средней плотности с влажностью не более 13%.
        Пиролиз проводили в лабораторной печи муфельного типа при 500-700 С, со скоростью нагрева 10-15 град/мин, время выдержки составляло 30-60 мин. Пиролизаты на основе отходов ДСП без реагентов обозначены как П-К-1, совместно с никельсодержащим катализатором П-К-2(3), с медьсодержащим катализатором П-К-4.
        Содержание ионов меди и никеля в фильтратах определяли атомно-абсорбционным методом по методике М-02-Вд-2001. Концентрации металлов не превышали нормативных показателей.
        В работе исследовалось влияние содержания катализаторов на сорбционные свойства и параметры пористой структуры пиролизатов.

        Проведенные экспериментальные исследования позволили установить, что введение в систему ионов металлов влияет на адсорбционные свойства пиролизатов и пористую структуру. При их исследовании были построены изотермы адсорбции-десорбции азота. Введение никелевого и медного катализаторов позволило увеличить объемы всех разновидностей пор, а также предельный объем адсорбционного пространства ~ на 30%. Площадь поверхности увеличилась более чем на 100 м2/г.
        Полученные партии образцов пиролизатов обладают бипористой структурой. Активность по йоду и красителю МГ у образца достигла П-К-2 760±25 и 280±23 мг/г соответственно. Емкость по йоду у промышленных марок древесных активных углей типа БАУ составляет 750-800 мг/г.
        Комплексная переработка методом каталитического пиролиза с использованием катализирующих добавок солей меди (I) и никеля (II) возможна и является перспективной в области обращения с полимерными отходами из ДСтП. Предложенный способ позволяет получать пиролизаты в одну стадию, которые обладают сорбционными свойствами, близкие по характеристикам с промышленными марками древесных углей типа БАУ.

        Speaker: Ms Anna Atanovа (Sergeevna)
      • 16:25
        Подбор ингибиторов коррозии для оборудования паровой котельной 10m

        Нарушения вводно-химического режима оборудования ТЭС, котельных и в тепловых сетях всегда приводят к ухудшению эксплуатационных и экономических показателей энергетических установок и ведут к перерасходу топлива, выходу из строя оборудования и т. д. Таким образом, целью данной работы является подбор ингибиторов при коррозии стали ВСтЗсп в водных средах теплоэнергетических установок и установление оптимальных режимов эксплуатации оборудования.

        Speaker: Ольга Голованова (ФГБОУ ВО «ОмГУ им. Ф.М. Достоевского»)
      • 16:50
        Features of the work of customs when handling ozone-depleting substances 10m

        This work investigates the features of the work of customs services in the handling of ozone-depleting substances (ODS). Substances such as hydrochlorofluorocarbons, halons, chlorofluorocarbons, methyl bromide and carbon tetrachloride are ozone-depleting substances that are classified as restricted and / or prohibited refrigerants under the Montreal Protocol.
        Countries parties to the Montreal Protocol, the Vienna Convention and, which entered into force, the Kigili Amendment must use a licensing system for imported ozone-depleting substances, since the volume of this group of substances in the country is subject to control and quotas. The successful implementation of any licensing system directly depends on the regulatory services.
        These services should be able to identify controlled substances, facilitate their legal access and restrict their illegal sale. The main problem is that there are no mandatory uniform standards for the labeling, names or packaging of ozone-depleting substances or products and equipment that use them. All this leads to a huge amount of diverse information about the appearance of packaged ozone-depleting products, which customs officers must quickly identify.
        The customs services are obliged not only to carry out documentary control and inspection of the appearance of counterfeit products, but also to carry out sampling on site to determine the compliance of the substance of the transported substance with the documents.
        For sampling at customs control, two types of analyzers are used, established by Order of the Federal Customs Service of Russia No. 2509 of December 21, 2010. These refrigerant identifiers use non-dispersive infrared light technology to determine the weight concentrations of selected refrigerant types.
        Instruments of this type are usually designed to detect the purity and concentration of only commonly used refrigerants of a pair of names and only detect the content of others with a large error due to the cross-sensitivity of the instrument. There is also a problem in the specific complex use of these analyzers, which can, with a large flow of refrigerant products, especially in summer, lead to malfunctions in the sensitive element and disruption of the test results. A qualitative analysis of existing methods and means of combating the smuggled production of ozone-depleting substances can provide extensive relevant information on the rapidly growing volume of illegal trade in ozone-depleting substances. The results obtained will be used to formulate recommendations for upgrading the existing system and develop a specialized analyzer. List of references
        1. Afonin D.N., Kudryashova E.S. Legal framework for customs control of refrigerants in the Russian Federation (Review of legislative acts).
        2. Order of the FCS of Russia of December 21, 2010 N 2509 "On approval of the list and procedure for the use of technical means of customs control in the customs authorities of the Russian Federation."
        3. B. Whiting, S. Ledent Training Manual for Customs and Enforcement Officers. - UNEP.

        Speaker: Mrs Надежда Карпова (ITMO University)
    • 14:00 17:00
      Sustainable Use of Natural Resources: 2 1226 (Lomonosov st. 9)

      1226

      Lomonosov st. 9

      Convener: Olga Nevidimova
      • 14:00
        Awareness of Sustainable Use of National Natural Resources as a Basis for the Environmental Protection Systems: Economic Aspects and the New Global Index of the Popularity of Environmental Queries (GIPEQ) 20m

        The most popular in science “Environmental Performance Index” (EPI) is too narrowly specific. EPI might only be popular in a limited number of countries, this research reveals. This index is designed to assess the sustainable use of natural resources and the effectiveness of environmental protection systems. This index has collected the most advanced scientific researches with an impact factor in this area. However, its actual application might be limited among narrow specialists in 11 countries, this research reveals.
        This study proposes a new index. This is a global index of the popularity of environmental queries (GIPEQ). It shows the cumulative global popularity of environmental queries for the world as a whole and for each country separately (from the search engines like Google). It might also be applied as an EPI index deflator for the time series analysis. The algorithm for creating the GIPEQ index is written in the R programming language for this study. Data privacy is ensured by using a percentage of the absolute maximum value. This approach allows working with confidential data.
        This study is divided into 3 parts. Part 1 discusses why the EPI is the most advanced study for assessing the sustainable use of natural resources and the effectiveness of environmental protection systems for every country in the world. The second part discusses the shortcomings of the EPI index. They include the impossibility of analyzing time series (the method for assessing the index changes significantly every year) and a significant amount of missing data in the most basic components of the index. This is shown by using the example of assessing the quality of water and fish resources (out of almost one and a half thousand components of the EPI index). The third drawback is the popularity of this index among the public, this research suggests.
        A new index (GIPEQ) is proposed and the necessity of its application is justified in the third part of this research. Widespread public demand for environmental programs creates pressure for politicians. This pressure should stimulate them to develop a system of sustainable use of natural resources and environmental protection.
        The research question: what indicator could estimate the popularity of ecology and environmental programs in the world? The additional research question is how to estimate it? The main hypothesis is that this indicator could potentially be used for estimating the time series of the complex EPI by estimating the EPI deflator. Deflating the EPI from a specific period is the only known way to control for the time-series analysis for the EPI indicator, this research suggests.
        The main assumption is that this indicator could potentially be used for estimating the pressure of the public opinion to policymakers for stimulating the development of ecological programs that will be seen through the better environmental performance criteria.

        Speaker: Dr Alexander Shemetev (Russian academy of national economy and public administration)
      • 14:20
        Tourism in the Arctic coastal zone in the structure of nature management in the region 20m

        The following trends are observed in the structure of human activity in the coastal zone of the Arctic seas of Russia.
        1. The role of military (special) activity is beginning to increase.
        2. The role of transport environmental management is beginning to increase [1,2]. Nowadays trend towards climate warming has been observed, which, in turn, causes a decrease in the ice content of the ocean area. It makes positive impact on the organization of transportation of mineral resources and other types of transportation.
        3. The role of recreational activity is increasing [1]. Some types of tourism have already been developed in the region, while others have potential opportunities for development. Thus, tourism to the North pole is actively developing with access from Murmansk by sea [2,3]. This is one of the most unique and expensive tourist routes of the Earth, attracting tourists from all over the world, and only Russia has icebreakers that can pass it. A number of direction of tourism, such as adventure tourism, ethnographic tourism, cruise tourism etc. can potentially get much more development than at the present moment. Thus, the literature [1,4] notes the potential attractiveness of cruise routes along the Northern sea route, which would become one of the most unique tours offered around the Earth. This route is comparable in uniqueness with the trip along the Trans-Siberian railway, which is very popular among foreign tourists. At least three cases of organizing cruise tourism from Murmansk to Anadyr were noted during last years[2,3].
        Unlike industrial activity, tourism does not enter into sharp conflicts with other types of human activity. Some directions of recreation do not have a strong negative impact on the environment.
        There are opportunities for a significant increase in tourist flows (both external and internal), which is confirmed by the example of other Arctic territories in the world: Svalbard, Greenland, Alaska, and the Canadian Arctic Archipelago. However, this requires significant investments in recreational infrastructure, as well as consistent advertising campaigns to promote the region among potential tourists, especially in those countries from which the largest number of them come (Germany, the Scandinavian countries, China, the United States). It seems optimal here to use partnership between state and private business. The C0VID-19 pandemic is also a strong deterrent to development of international tourism from the beginning of 2020. On the other hand, it contributes to the development of domestic tourism.
        The Arctic as a tourism region famous for the uniqueness of the Arctic landscapes and tours which it offers. However, the cold climate hinders the development of tourism in the region. Recreational, as well as other types of human activity, should take into account adverse and dangerous natural processes that are typical for the region. The most threatening processes in the region include processes of abrasion and thermal abrasion, storm events and accompanying waves, processes associated with permafrost on land (thermokarst, frost heaving, ice formation, etc., partly waterlogging and flooding).
        The major problem of the region is the low level of development of recreational infrastructure, which largely determines the high cost of touristic tours.
        At present, Arctic tourism is related to the premium segment of the touristic market, and it occupies an extremely small part of it on a global and even Russian scale. In the future it is important to use combination of two strategies for the development of the region. The first strategy is involving of the premium tourism in the Arctic region, offering unique services that have no analogues in the world (transit along the Northern Sea route, visiting the North Pole, etc.). The second one is active development of budget-priced tourism with a focus mainly on the Russian market.

        Literature

        1. Y. F. Lukin and oth., Arctic tourism in Russia (Arctic and North, Arkhangelsk, 2016).
        2. E. Zubakina, V. Pogodina, Development of tourism in the Russian Arctic of special interests ( Nauka, Sankt-Peterburg, 2016).
        3. D. V. Sevastyanov, E.M. Korostelev, Yu. G. Gavrilov, A. V. Karpova Recreational nature management as a factor of sustainable development of the Russian Arctic regions // Geography and natural resources 4 (2015).
        4. D. V. Sevastyanov, Recreational nature management and tourism in the plans for the development of the Tourism for development (2018).
        Speaker: Alexandr Sanin (N.N.Zubov State Oceanographic Institute, Roshydromet , senior researcher)
      • 14:40
        Assessment of the carbon budget in managed forests of the Far Eastern Federal District, evidence from the Khabarovsky Krai 15m

        The article summarizes the results of the multi-year research on reducing greenhouse gas emissions, carbon storage increasing and greenhouse gases limiting in the managed forests of the Far Eastern Federal District (FEFD) in accordance with the Paris Agreement [1]. The forests of the Far Eastern Federal District (FEFD) cover 43 percent of the total forest lands of the Russian Federation, and their conservation and assessment is one of the important tasks for compliance with the Paris Agreement. Logging and fires in the studied area lead to significant emissions of greenhouse gases into the atmosphere. Therefore, the aim of the study is to assess the carbon budget in the managed forests of the study area to develop the recommendations for reducing CO2 emissions into the air basin. The study of carbon losses in the managed forests of the FEFD (on the example of the Khabarovsky Krai) was carried out using the Regional Forest Carbon Budget Assessment (ROBUL) Program [2]. It was found that the area of burnt forest areas in the Khabarovsky Krai for 2018 was 3 million hectares and the area of logging is 313 thousand hectares, which leads to the losses of about 20 million tons of C per year-1. It was found that as the age of stands increases, significant accumulation of greenhouse gases occurs not only in biomass, but also in litter and soil. Destruction of tree and shrub vegetation due to clear-cut harvesting and forest fires, as well as the mineral resources development, leads to environmental and socio-economic impacts. As a result of the conducted research, the losses of CO2 have been assessed and the measures to reduce greenhouse gas emissions and carbon storage increase in the managed forests of the FEFD (on the example of the Khabarovsky Krai) have been scientifically established. The need for rehabilitative measures to increase carbon stock through conservation and multiplication of forest land (including reclamation) is evident.
        This work was supported by the RFBR [grant numbers 20-35-90021]; the State assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation [grant number 075-03-2020-121/4]; and the Russian scientific fund [grant numbers 15-17-10016].

        References
        1. Resolution of the Government of the Russian Federation No. 1228 dated 21.09.2019 On Adoption of the Paris Agreement. Electronic access: http://static.government.ru/media/files/l0US0FqDc05omQ1VgnC8rfL6PbY69AvA.pdf.
        2. Zamolodchikov D.G., Ivanov A.V., Mudrak V.P. Carbon Pools and Flows on Primorsky Krai Forest Fund Lands using ROBUL assessment. Agricultural Bulletin of Primorsky Krai. 2018. 2(10). 46-51.

        Speaker: Dmitry Golubev
      • 14:55
        Correlation-regression analysis of the influence degree of various socio-economic factors on the dynamics of the opisthorchiasis incidence at the territory of the Khanty- Mansiysk Autonomous Okrug-Yugra 15m

        O. felineus is the most common liver fluke on the territory of the former Soviet Union, and opisthorchiasis has a leading role in the morbidity structure of the Russian population among the entire range of infectious diseases. The largest world nature focus of opisthorchiasis caused by O. felineus is in the Ob–Irtysh basin.
        Parasitic diseases have been one of the main pathologies on the territory of the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug-Yugra (KhMAO-Yugra) over time, which is one of several regions hyperendemic in terms of opisthorchiasis. According to the state report “On the state of sanitary and epidemiological well-being of the population in the KhMAO-Yugra” the total share of the opisthorchiasis prevalence is more than 99.5% of all registered cases of parasites infection. Futhermore, the opisthorchiasis prevalence of the KhMAO-Yugra population in 2018 was 24 times higher than this indicator as a whole in Russia.
        It is necessary to take into account the complex nature of human interaction with society and the environment, during conducting medical and statistical research. The degree of influence of various factors on the incidence of the population can be estimated using the correlation theory and GIS technologies.
        The purpose of this work is to study the causal relationships between socio-economic factors and the opisthorchiasis prevalence in the territory of the KhMAO-Yugra.
        In order to assess the dynamics of the opisthorchiasis prevalence in the territory of the KhMAO-Yugra, a spatial-temporal map of the prevalence dynamics in the districts of the region was built. This map was made by means of the QGIS geographic information system, with reference to the prevalence data within each district of the KhMAO-Yugra territory.
        In this investigation a spatial-temporal map of the opisthorchiasis prevalence dynamics in the districs of the KhMAO-Yugra was created, the prevalence dependence on various socio-economic factors was determined. It was found that the strength of the relationship between the prevalence and most of the selected factors is quite low. The most indicative factors were the number of stores selling fresh fish and the number of settlements in the territory of the municipalities of the KhMAO-Yugra.

        Speaker: Mr Vladislav Roy (ITMO University)
      • 15:10
        The content of heavy metals in soils of the Yamal Peninsula 15m

        Currently, there is an increased interest in the study of the ecological state of environmental objects in the Arctic territories. The study of soils and soil cover in such studies occupies an important place. Permafrost is a very special, is still poorly understood biological system that is different for a number of properties from the others. They are characterized by a high mosaic and uneven profile, significant compaction, acidic reaction of the medium and a special pattern of distribution of pollutants. A profile approach was applied to the study of the chemical composition of Arctic soils. This made it possible to determine the median and deep above-ground values of the accumulation of priority inorganic toxicants and other heavy metals. The distribution of heavy metals in the profile is associated with the development of two groups of soil processes: eluvial-illuvial and cryogenic mass transfer. As a result of eluvial-illuvial processes, some heavy metals are redistributed along with the profile and accumulate in the middle part of the profile. Meanwhile, in tundra soils, the dominant processes are cryogenic mass transfer, which leads to a strong mixing of the soil layer and the accumulation of certain chemical components in the permafrost or permafrost-gley horizon. This is the main reason for the second jump in the content of heavy metals in the lower part of the soil profiles. In the study area, the content of chemical elements in the soil is lower in comparison with the literature data, background concentrations in Yamal and standard indicators.
        Therefore, the results obtained can be used as background concentrations of the heavy metals to be determined. Patterns of changes in the concentration of heavy metals and petroleum products their distribution over the soil profile in the conditions of the region are determined by the composition of soil-forming rocks, soil formation processes, soil properties and the level of anthropogenic influences. The main physical and chemical properties of tundra soils on undisturbed landscapes are determined.

        Speaker: Mrs Ksenia Ivanova (ITMO Universiry)
      • 15:25
        Оценка энергетического потенциала ТБО в рамках реализации концепции снижения экологических рисков. The energy potential of municipal solid waste (MSW) assessment as part of the implementation of the environmental risks reducing concept 15m

        В Томской области, как впрочем, и в целом по России, с каждым годом все более остро встает проблема утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) – в среднем на одного человека в России приходится более 400 кг отходов в год. Для жителей Томска этот показатель превышает среднероссийский более чем на треть, и составляет 532 кг, только в региональном центре ежесуточно образуется около 4,5 тыс. м3 ТБО. Рост численности населения, повышение его комфорта и благосостояния, существенное увеличение объема потребляемой продукции, производство цифровой, бытовой техники и автомобилей с небольшим сроком эксплуатации определяют тенденции к устойчивому росту количества ТБО на душу населения. Так Томский городской полигон захоронения ТБО, рассчитанный на пятилетний срок эксплуатации, был заполнен за 3,5 года, что говорит о 30% увеличении скорости накопления отходов от прогнозируемых показателей. Проблемой всех населенных пунктов области являются несанкционированные свалки и замусоренные территории, что увеличивает и без того существенные экологические риски, возникающие от разных источников загрязнения. Ущерб от расширения таких территорий порой носит невосполнимый характер и растет из года в год.
        Проблема утилизации ТБО в странах, где вопросы снижения экологического риска являются приоритетными, решается за счет повсеместного развития технологий переработки ТБО, направленных, главным образом, на термическое обезвреживание отходов. Внедрение современных технологий мусоросжигания, в том числе и высокотемпературный пиролиз, позволяет параллельно устранять проблему обеспечения тепло- и электроэнергией предприятий по переработке ТБО: образуемое от утилизации отходов тепло используется для собственных нужд мусороперерабатывающего предприятия, а также пригодно для внешнего потребления.
        С этих позиций пространственно-временной анализ экологических рисков, связанных с увеличением объемов ТБО, оценка возможностей получения энергии за счет внедрения прогрессивных технологий переработки отходов представляются важными народнохозяйственными, природоохранными и научно-методологическими задачами. В качестве основных методов исследования использованы балансовый, расчетно-статистический методы анализа, метод ГИС-технологий. Анализ проводился, исходя из данных о численности населения, средней нормы накопления отходов городскими или сельскими жителями и значения низшей теплоты сгорания на рабочую массу отходов ТБО.
        В результате исследования выявлен определенный рост экологических рисков, связанных с негативным воздействием ТБО на окружающую природную среду в Томской области: истощение почвенных ресурсов, изменение среды обитания лесной биоты, загрязнение окружающей среды продуктами разложения и т.д. Вместе с этим показана рентабельность использования ТБО, которая обусловлена не только ресурсным аспектом, но и сопутствующей утилизацией отходов и, как следствие, снижением экологической нагрузки на территорию. По нашим подсчетам потенциальная расчетная ежегодная выработка энергии из отходов ТБО по области достаточно высокая – 2 040,7 ТДж/год.

        In the Tomsk region, as well as in Russia as a whole, the problem of municipal solid waste (MSW) disposal is becoming more acute every year – on average, more than 400 kg of waste per person in Russia per year is accounted for. For Tomsk residents, this value exceeds the national average by more than a third, and is 532 kg, only in the regional center about 4.5 thousand cubic meter of MSW is formed daily. The population growth, increasing its comfort and well-being, a significant increase in the products consumed volume, the production of digital, household appliances and cars with a short service life determine the trends towards a steady increase in the number of MSW per capita. The Tomsk MSW landfill, designed for a five-year service life, was filled in 3.5 years, which indicates a 30% increase in the waste accumulation rate from the projected indicators. The problem of all settlements in the region is unauthorized landfills and littered areas, which increases the already significant environmental risks arising from various sources of pollution. The damage caused by the expansion of such territories is sometimes irreparable and increases from year to year.
        The MSW disposal problem in countries where environmental risk reduction is a priority is solved through the widespread development of MSW processing technologies, mainly aimed at thermal waste disposal. The modern waste incineration technologies introduction, including high-temperature pyrolysis, allows us to eliminate the providing heat and electricity problem to MSW processing enterprises: the heat generated from waste disposal is used for the waste processing enterprise's own needs, as well as suitable for external consumption.
        The environmental risks spatial and temporal analysis associated with increasing solid waste volumes, assessment of the obtaining energy possibilities through the introduction of advanced waste processing technologies are important national economic, environmental, scientific, and methodological tasks.
        The main research methods used are balance, calculation and analysis statistical methods, and the GIS technologies method.

        Speaker: Kseniya Semenova
      • 15:40
        Use of the resource potential of a small surface water body on the basis of a compensation mechanism 15m

        Small surface water bodies (SSWB) play an important role in the formation of the territorial channel structure of the locality. The resource potential of SSWB is represented a set of water resources that characterize the biological, fisheries and recreational value of the ecosystem of the locality, which can be used for socio-economic activities, based on minimizing environmental damage. The resource potential of SSWB is use without taking into account the adverse environmental consequences that already occur or are only expected, should be compensate by measures to improve, reproduce the natural environment, so it is necessary to develop a compensation mechanism.
        The principle of compensation for prevented damage is use when assessing the anthropogenic impact on SSWB in accordance with the current environmental legislation of the Russian Federation. Averted damage is compensation for potential environmental damage in monetary form. Calculations for the hazard level, mass of pollutants and coefficients are takes into account environmental factors in accordance with the accepted methodology.
        The characteristics of the environment don't change with the arrival of a small amount of pollutants, as the effect of the assimilation potential of the territory works. Environmental damage may not be observe in this case. Harmful substances can form compounds during interaction that have a higher hazard class, which is not take into account in the calculations.
        The methods for calculating the economic damage caused and prevented damage are using them, the latter repeatedly exceeded. This circumstance is due to the fact that the economic damage can be comparable to the assimilation potential of the territory, and the prevented damage can be both greater and less than the assimilation capacity.
        The economic damage caused by environmental pollution can exceed the existing payments and fines many times over. The prevented damage may represent accumulated damage, which does not fully reflect the effects of exposure from the input of pollutants, since the damage from the cumulative input of pollutants may be greater than from the current pollution, and vice versa, the current pollution may have a prolonged consequence of a negative impact on the environment.
        The disadvantage of calculating the prevented damage is that when negative factors occur in the system «water-air-soil-biota», regional and local features and time interval are not taken into account in our opinion. Practice shows that the negative effects of pollutants can have a prolonged effect, that is, in order to reflect real changes in the properties of the environment under anthropogenic influence, it is necessary to link to a time period and include externalities in the calculation.
        The degree of environmental impact can be considered through the principles of compensation for potentially negative impacts from the point of view of preventive measures. The compensation mechanism can be a set of environmental protection measures and the costs of their implementation. The informative and legal basis for the implementation of an effective manifestation of the compensation mechanism is not the volume a forecast change in the degree of environmental quality in relation to the region as a result of its admission to this environment, taking into account the costs associated with the implementation of the proposed environmental protection measures. The compensation mechanism formula may look like this:
        КМ=∑▒[M_iC_iK_pi*K_п ] (1)
        где Мi – number of environmental protection measures, units.;
        Сi – cost assessment of environmental protection measures, RUB.;
        Kpi – coefficient that takes into account the regional and local characteristics of the territory, taking into account its assimilation capacity;
        Кп – the projected degree of change in environmental quality, %.
        The total accounting of pollutants will allow to determine the cumulative effect of the impact on a specific natural object, identifying the sources and volumes of potential and real pollution.
        The compensation mechanism is a set of costs in physical and cost terms for carrying out environmental protection measures, taking into account the projected development of environmental quality. The authors propose to consider the effect of the compensation mechanism on the definition of natural compensation, which means the obligation of the nature user to carry out environmental protection measures, such as reclamation, reclamation, restoration of disturbed ecosystems. In-kind compensation will include the entire range of nature restoration measures up to a given level of environmental quality.

        Speaker: Natalia Efimova
      • 15:55
        Coffee break 20m
      • 16:15
        Current state and potential of the development of specially protected natural areas of the Omsk Region in the light of the concept of sustainable development 15m

        Within the concept of sustainable development, there is a concept of “natural capital”, which considers the country’s natural resources not only in terms of their availability and volume, but also in terms of effective management, rational use and the possibility of attracting investment for the growth of natural capital.
        Specially protected natural areas (protected areas or PA) are an active part of natural capital, which means that there is a real possibility of influencing its development. The World Congress on Protected Areas (1992) called on governments to ensure that “... through international cooperation by 2000, protected areas cover at least 10% of each of the biomes”. This recommendation became the motto of the environmental movement and an incentive for countries to expand the PA system. The establishment and development of a protected areas network is a reliable indicator of sustainable development.
        Omsk region is an important logistics, industrial and agricultural region of the Siberian federal district of the Russian Federation. Omsk region is located in the south of the West Siberian Plain in the middle course of the transboundary Irtysh River, covers an area of 141.1 thousand km2, which is 0.82% of the area of Russia.
        According to data for December 2020, 26 protected areas operate in the Omsk region, of which 20 are of regional and 6 are of local importance. The total area of protected areas is 5640.17 km2, which is only 4% of the total area of the region. These protected areas belong to the following categories: state natural reserves - 16, natural park - 1, natural monuments - 5, protected natural object - 1, natural recreational complexes - 2, other categories - 1. There are no federal protected areas. Most of the protected areas (22) are located in the forest-steppe zone of the Omsk region.
        Compared to 2015, the number of protected areas of the Omsk region decreased by 9 (mainly due to a reduction in nature monuments), and their area decreased by 2.04% of the area of the region. The decrease in the number and area of protected areas indicates unsustainable environmental management in the region.
        The sound management of the PA network will demonstrate the effective use of the natural capital of the Omsk region and, as a result, the successful functioning of the concept of sustainable development in the region. Given the identified shortcomings in the PA network of the Omsk region, it is necessary to:
        - Expand the PA area to 10 per cent of the region;
        - increase the number of PA in the taiga and steppe zones of the region.

        Speaker: Mrs Valentina Kosterova (Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin)
      • 16:30
        Классификация и идентификация проб нефти и образцов нефтяного загрязнения природной среды с использованием методов кластерного анализа 15m

        Надежность идентификации источников загрязнения компонентов окружающей среды является одной из фундаментальных проблем настоящего времени при разработке программ рационального природопользования и в контроле режимов эксплуатации месторождений углеводородного сырья. Снижение разведанных запасов нефти и газа требует повышения степени извлечения углеводородов из продуктивных пластов путем оптимизации режимов работы добывающих скважин. Решение всех этих задач связано с необходимостью контроля материального состава образцов извлекаемого углеводородного сырья и загрязненных нефтью проб компонентов природной среды. Результаты химико-аналитических работ, которые получают с конечной точностью и которые всегда имеют ненулевую погрешность, в указанных областях деятельности не могут быть оценены традиционными методами аналитической химии - путем использования стандартных образцов и построения градуировочных зависимостей. Вследствие чрезвычайно широкой вариабельности состава образцов нефти различных месторождений и непрерывного изменения состава извлекаемой нефти с течением времени эксплуатации добывающих скважин. Стандартных образцов для контроля динамически изменяющихся объектов с целью их идентификации не может существовать в принципе.
        Поэтому для решения задач рационального природопользования и контроля углеводородного загрязнения природной среды предлагается альтернативный подход, в котором для решения задач идентификации и классификации качество информации о материальном составе объектов оценивается не по метрологическим характеристикам отдельных, как правило, многостадийных, аналитических процедур, а формальными многомерными статистическими алгоритмами кластерного анализа. В данной работе для идентификации продуктивных скважин, из которых были отобраны конкретные образцы извлекаемой нефти, был сопоставлен изомерный состав парафинов в пробах нефти, отобранных из трех скважин с интервалом в примерно два месяца. Исходные данные представляли собой набор относительных содержаний н-парафинов от С10Н22 до С34Н70 в 9 образцах. Обработка этих данных методом кластерного анализа с использованием евклидовой меры для расстояний между характеристиками объектов и алгоритма Варда для пошаговой кластеризации позволила формально разделить все девять проб на три кластера, которые совпали с числом скважин, из которых были отобраны пробы, и оценить разброс характеристик состава как внутри каждого кластера, так и расстояние между центрами построенных кластеров. Рассчитанные позднее для всех этих проб по изомерному составу парафинов и изопреноидов значения геохимических индексов привели к получению аналогичной картины.
        Аналогичные результаты были получены с использованием процедур кластерного анализа для идентификации выветренных образцов нефтяного загрязнения при сопоставлении изомерного состава ароматических углеводородов в пробах разлитой нефти и выветренных образцах.

        Speaker: Dr Юрий Туров (Сургутский государственный университет)
      • 16:45
        Study of the dynamics of the composition of state environmental expertise at the federal level in russia from 1995 to 2020 15m

        The State Environmental Expertise in the Russian Federation is the most important mechanism for ensuring the environmental safety of planned economic and other activities. The State Environmental Expertise (SEE) is regulated by federal laws and regulations. Regional SEEs are also regulated by regional draft laws. The main legal act which regulate the basic aspects of SEE is the Federal Law No. 174-FZ "On environmental expertise". It establishes the current lists of objects for state environmental expertise and thus determines the proportion of planned economic activities that have a mandatory preliminary assessment of environmental risks. An equally important feature of the Federal Law "On environmental expertise" is its dynamism. It reflects changes made to other federal laws that determine the need for SEE at any project.
        The foundations of environmental expertise, established in 1995, are still being actively developed. In spite of the significant number of scientific studies of a legal nature regarding environmental expertise in Russia, the environmental assessment of the 25-year period development of this environmental issues’ regulation mechanism is presented in a fragmented manner.
        The purpose of this study is to analyze the dynamics of changes in the objects of state environmental expertise composition at the federal level in the period from 1995 to 2020. The material used for the study is open data on the conduct of environmental expertise, which is posted on the official websites of “Rosprirodnadzor (Federal Service for Natural Resources Supervision)" and its regional entities.
        The study applied an approach based on an analysis of changes in Russian Environmental Legislation during the study period in relation to SEE facilities. The latter were divided into 60 types of documentation, which were conventionally divided into 10 major groups:
        - "Regulatory and Legal Acts" (RLAs)
        - "Integrated environmental permit"
        - "Marine activities"
        - "Waste related activities"
        - "Artificial land plots on water bodies"
        - "Mining excavation with waste"
        - "Capital construction objects of 1st category"
        - "Gas stations, operations with fuels and lubricants in water protection zones in Kaliningrad region"
        - "Construction in the buffer zone of the Baikal nature area"
        - "Construction in the Arctic zone".
        It was divided as well as into combined groups:
        -"Regulatory Acts"
        -"Maritime Activities"
        -"Land Activities".
        Within each group, a different number of individual types of SEE objects were observed in different periods, which formed a dynamic structure of the list of SEE objects that is difficult to analyze. The analysis of aggregated groups shows different trends of changes in the composition of SEE objects. Comparison of the dynamics of the number of individual objects for the 3 major areas of SEE (combined group "Regulatory Acts", combined group "Maritime Activities", combined group "Land activities") shows that the 2006’s observed trend of smoothing growth of the total number of individual SEE objects is the result of multidirectional processes such as a decrease in the number of objects related to the development of regulatory acts and marine activities, which occur against a steady trend of increasing the number of SEE objects among onshore and inland activities projects.
        Over the 1995-2020 period, the greatest changes were in the share of onshore facilities, primarily due to changes in construction facilities and regulation of waste-related activities.
        In fact, this is the formation of a structured approach to the selection of SEE objects, in which individual activities from different areas have already been included in the list of SEE objects by 2020.

        Speakers: Mrs Olga Sakharova, Mrs Natalia Dinkelaker
    • 17:00 18:45
      Poster on line
      • 17:00
        Advantages of the single-unit apparatus for distilling miscella of vegetable oils 1h

        The process of distilling miscella (a mixture of a low-boiling solvent and vegetable oil) is one of the most energy-consuming areas in the technology of vegetable oil production. The efforts of modern researchers are aimed at reducing energy costs by improving the technological parameters and designs of the apparatus used for the distillation of oil miscella. Currently, there are two fundamentally different approaches to the implementation of the process of distilling miscella: multiple-unit and single-unit design of apparatus. Due to the design features of the single-unit installation, it is possible to rationalize the movement of material flows, as well as to increase the number of heat and mass transfer surfaces assigned to the unit volume of the device, thereby increasing the efficiency of their work. In other words, the occupied production area is reduced. The movement of the liquid, in most cases, is organized due to the forces of gravity. External transport pipelines and, accordingly, heat losses in them are almost excluded. With minimal losses, energy resources are reused. Calculations of material and energy balances at all stages were performed to make an objective comparison of the energy efficiency of multiple-unit and single-unit installation for distilling miscella. At the same time, the direct costs of heating and evaporation, fractional and partial condensation of the vapor mixture, pumping of liquid, overcoming hydraulic resistances, and vacuuming were considered as much as possible. The advantage of a single-unit apparatus from the position of effective mass and energy transfer is shown in this work.

        Speaker: Mr Aleksey Fedorov (ITMO University, Faculty of Biotechnologies (BioTech) )
      • 17:00
        Analysis of the Increase in the Efficiency of Air-cooled Heat Exchangers due to the Intensification of Heat Exchange 1h

        Анализ увеличения эффективности аппаратов воздушного охлаждения за счет интенсификации теплообмена
        Артемьев Д. В., Зайцев А. В. (Университет ИТМО)

        Введение. Широкое применение аппаратов воздушного охлаждения по сравнению с другими системами охлаждения объясняется их простотой и надежностью. Вопросы улучшения процессов теплообмена в таких теплообменниках играют огромную роль с точки зрения увеличения эффективности охлаждения. Рост площади поверхности теплообмена и уменьшение размеров аппаратов позволяет существенно экономить материальные и финансовые ресурсы. Существует несколько базовых методов увеличения коэффициентов теплоотдачи теплоносителей в аппаратах, и, соответственно, увеличения коэффициента теплопередачи. Например, оребрение труб или интенсификация теплообмена с помощью трубных вставок. Оба метода заключаются в изменении траектории движения теплоносителя и увеличении турбулентности потока, что ведет к росту числа Рейнольдса и эффективности теплоотдачи.
        Цель. Исследование проводится с различными видами «низкого» оребрения (трубки с индивидуальным оребрением) и «высокого» оребрения (трубки с общим оребрением в виде единой пластины), а также с применением трубных вставок с целью анализа изменения коэффициентов теплоотдачи и скоростей потоков воздуха и охлаждаемого теплоносителя в зависимости от типов оребрения и трубных вставок и их геометрии. В результате анализа должны быть определены оптимальные геометрические параметры ребер и трубных вставок.
        Методы и материалы. В качестве прикладного программного обеспечения используется программа Xchanger Suite, модуль Xace, предоставленный компанией HTRI Университету ИТМО, а также генератор теплофизических свойств VMG Thermo. Тип аппарата воздушного охлаждения – нагнетательный. В трубном пространстве в качестве теплоносителя располагается масло марки ТП22, теплофизические свойства которого генерируются с помощью VMG Thermo. Далее выбираются различные типы оребрения и трубных вставок с целью оценки изменения различных термодинамических параметров.
        Результат. Окончательным итогом исследования является: оптимально подобранная на основе анализа геометрия интенсификаторов теплообмена, позволяющая уменьшить габариты аппарата воздушного охлаждения, и обеспечивая при этом необходимую тепловую нагрузку, коэффициент запаса поверхности теплообмена и коэффициенты теплоотдачи.
        Ключевые слова: аппарат воздушного охлаждения, энергоэффективность, интенсификация теплообмена, теплопередача

        Analysis of the Increase in the Efficiency of Air-cooled Heat Exchangers due to the Intensification of Heat Exchange

        David Artemyev, Andrey Zaitsev (ITMO University)

        Introduction. The wide use of air-cooled heat exchangers in comparison with other cooling systems is explained by their simplicity and reliability. The issues of improving the heat transfer processes in such heat exchangers play a huge role in terms of increasing the cooling efficiency. The increase in the heat exchange surface area and the reduction in the size of the heat exchangers allows you to significantly save material and financial resources. There are several basic methods for increasing the heat transfer coefficients of heat carriers in air-cooled heat exchangers, and, accordingly, increasing the heat transfer coefficient. For example, the finning of pipes or the intensification of heat exchange with the help of pipe inserts. Both methods consist in changing the trajectory of a heat transfer fluid and increasing the turbulence of the flow, which leads to an increase in the Reynolds number and the efficiency of heat transfer.
        Purpose. The study is carried out with different types of "low" fins (tubes with individual fins) and "high" fins (tubes with common fins in the form of a single plate), as well as with the use of pipe inserts in order to analyze changes in heat transfer coefficients and flow rates of air and cooled heat transfer fluid, depending on the types of fins and pipe inserts and their geometry. As a result of the analysis, the optimal geometric parameters of the ribs and pipe inserts should be determined.
        Methods and materials. The application software is the Xchanger Suite program, the Xace module provided by HTRI to ITMO University, and the thermal properties generator VMG Thermo. The type of air-cooled heat exchanger is forced draught air. In the pipe space, the TP22 oil is used as a heat transfer fluid, the thermophysical fluid properties of which are generated using VMG Thermo. Next, different types of fins and pipe inserts are selected to evaluate the changes in various thermodynamic parameters.
        Results. The result of the study is an optimally selected geometry of heat exchange intensifiers based on the analysis, which allows reducing the dimensions of the air-cooled heat exchanger, while providing the necessary heat load, the heat exchange surface reserve coefficient and heat transfer coefficients.
        Keywords: air-cooled heat exchanger, energy efficiency, heat transfer intensification, heat transfer

        Speaker: Mr David Artemyev (ITMO University)
      • 17:00
        Comparative assessment of the effectiveness of enhancing phytoextraction with heavy metals by creeping clover (Latin Trifolium repens L.) by introducing various drugs that stimulate plant growth and development 1h

        UDC 58.01/.07

        Comparative assessment of the effectiveness of enhancing phytoextraction with heavy metals by creeping clover (Latin Trifolium repens L.) by introducing various drugs that stimulate plant growth and development

        © 2021. A.S. Makarova, Associate Professor, E.A. Nikulina, postgraduate M.G. Golenko,
        K.V. Pishchaeva
        Mendeleev University of Chemical Technology of Russia
        Russia, Miusskaya pl., 9,
        Moscow, 125047
        e-mail: ma_mariya95@mail.ru

        Аnnotation
        Among the various methods used, phytoremediation is one of the most inexpensive, safe, innovative and effective tools f