St. Petersburger Nachwuchswissenschaftler absolvieren seit mehr als einem Monat ein Praktikum in der Volksrepublik China. Neben der gemeinsamen Forschung mit Kollegen der Technischen Universität Taiyuan (TYUT) lernen sie den Produktionssektor des Landes intensiv kennen und besuchen bedeutende Unternehmen und Industrieanlagen. Das nächste Ziel ist TZCO, eine der größten Produktionsstätten für Bergbau- und Baumaschinen des Landes.
Die Marktführer im Schwermaschinenbau sind traditionell amerikanische, japanische und schwedische Unternehmen, die ihre Fabriken unter anderem in China ansiedeln. Durch den Kauf dieser Maschinen könnte China zumindest bei den Transportkosten Einsparungen erzielen. Das Land geht jedoch seinen eigenen Weg. So stellt TZCO seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich eine breite Palette von Produkten her: Steinbruch- und Hydraulikbagger, Straßen- und Frachtausrüstungen, Fracht- und Baukräne, Stützbasen für Offshore-Plattformen, Stützkonstruktionen für Offshore-Windturbinen und Ausrüstungen für die Raumfahrtindustrie. Das Unternehmen verfügt nicht nur über Produktionsanlagen, sondern auch über eigene Forschungs- und Entwicklungszentren.
Auf der Website des Unternehmens wird betont, dass es sich um „die am stärksten automatisierte und robotisierte Produktionsstätte in China“ handelt, in der 98 % der Schweißarbeiten von Robotern ausgeführt werden.
„Wir haben dieses Unternehmen mit großem Interesse besichtigt, das als die erste Industrieanlage gilt, die von China im Jahr 1950 unabhängig entworfen und gebaut wurde. Wir lernten die Produkte kennen, die in diesem Werk hergestellt werden, und erhielten eine Führung durch die Werkstätten. Die Dimensionen sind beeindruckend! Die Produktionslinien für Schaufelteile für Steinbruch- und Hydraulikbagger sind vollständig automatisiert, die Bewegung der Rohlinge, das Schweißen und Schneiden von Metall und der Transport der fertigen Produkte werden von Robotern durchgeführt. Die Produktionslinien für Komponenten von Steinbruchfahrzeugen für den Erztransport sind teilweise automatisiert, insbesondere das Zusammenfügen beweglicher Elemente erfolgt manuell. Leider ist es aus offensichtlichen Gründen verboten, den Produktionsprozess und die Ausrüstung in den Werkstätten zu fotografieren; das meiste, was wir gesehen haben, wird nur in unserer Erinnerung und in unseren Aufzeichnungen bleiben. Für die Delegation der Bergbauuniversität wurde jedoch eine Ausnahme gemacht, und die Doktoranden durften sich vor dem Hintergrund eines zusammengebauten Kipplasters fotografieren lassen“, so Walentin Morenow, der Leiter der Delegation.
Solche Touren sind für Ingenieure aller Fachrichtungen, die im Mineral- und Rohstoffkomplex arbeiten, wichtig - von Wirtschaftswissenschaftlern bis hin zu Erbauern von Bergbauunternehmen und Untertageanlagen.
Egor Odintsov, ein Doktorand der Abteilung für Bergbauvermessung, beschäftigt sich zusammen mit seinen chinesischen Kollegen mit der numerischen Modellierung der Entwicklung der Einflusszone über dem Grubengebäude. Dazu muss er nicht nur die geologischen Bedingungen eines Fragments des untersuchten Gesteinsmassivs mit Hilfe der an der Technischen Universität Taiyuan verfügbaren Ausrüstung nachbilden, sondern auch den Bergbaubetrieb simulieren, um anschließend die Scher- und Verformungsausbreitungsmuster zu analysieren. Dies ist unmöglich, wenn man nicht weiß, welche Art von Ausrüstung verwendet werden soll.
„Den Berichten von Rostekhnadzor über die Dynamik des Bergbaus zufolge sind in den letzten 30 Jahren mehr als 10 % aller tödlichen Unfälle auf Verstöße gegen die Bewirtschaftung von Massivdächern und die mangelnde Überwachung gefährlicher Bereiche für den Wasserdurchbruch in Grubenbaue zurückzuführen. Das Thema meiner Forschung ist mit der Untersuchung der Regelmäßigkeiten der Verteilung der Zone der wasserführenden Risse im abgebauten Felsmassiv verbunden. Diese Richtung ist aktuell im Zusammenhang mit der jährlichen Zunahme der Tiefe des Vorkommens der für die Entwicklung verfügbaren festen Mineralien und der Erschwerung der Bedingungen für die Durchführung der Bergbauarbeiten: Zunahme der Menge der Grundwasserleiter, die sich in der Nähe der Grubenbaue befinden. Oberhalb der Grubenbaue bildet sich eine Zone technogener Risse, und wenn sie sich bis zur unteren Grenze des Grundwasserleiters ausbreitet, entsteht eine gefährliche hydraulische Verbindung zwischen dem Wasserkörper und dem Grubenbau, die zu einem Anstieg des Wasserzuflusses und zu einer teilweisen oder vollständigen Überflutung der Bergbaustätten führt“, erklärt der Doktorand.
Nach der Durchführung physikalischer und numerischer Modellierungen mit Hilfe bewährter Methoden und Software der Technischen Universität Taiyuan entwickelt Egor Odintsov eine Methode zur Vorhersage der Entwicklung wasserführender Bruchzonen, die an reale bergbauliche und geologische Bedingungen angepasst ist. Dies wird in Zukunft dazu beitragen, die geomechanische Sicherheit des Bergbaubetriebs zu gewährleisten und technische Unfälle im Zusammenhang mit dem Durchbruch von Wasser in die Grubenbaue zu verhindern.
Die Forschungsarbeit von Daria Borisova, einer Doktorandin der Abteilung für Geoökologie, ist nicht nur für Fachleute aus der Industrie interessant und wichtig, sondern auch für die gesamte Erdbevölkerung, da sie die Lebensqualität eines jeden von uns betrifft. Es geht um Technologie und Ausrüstung für die Verarbeitung von Belebtschlamm, der nach der Abwasserreinigung übrig bleibt, und die Gewinnung von Bioenergie und wertvollen Chemikalien daraus.
„Bei der Abwasserreinigung mit biologischen Methoden fällt eine beträchtliche Menge an verbrauchtem Belebtschlamm an, dessen weitere Behandlung eine große Herausforderung für die Umwelt darstellt. Oft wird er einfach auf Filtrationsfeldern getrocknet und dann verbrannt. Diese Technologie wurde zum Beispiel in der Kläranlage Süd-West in St. Petersburg eingesetzt. Es besteht die Gefahr der Umweltverschmutzung durch Schwermetalle, die sich im Schlamm anreichern, und des Verlusts wertvoller organischer Bestandteile wie Wasserstoff, Phosphor und flüchtige Fettsäuren, die in Zukunft extrahiert und verwendet werden könnten. Aber Belebtschlamm ist sehr schwer zu zersetzen, das Hauptproblem ist die Zerstörung der Zellwände“, - so Daria Borissowa.
Bislang untersucht die junge Ökologin zusammen mit Wissenschaftlern des TYUT College of Ecology and Environmental Sciences die Möglichkeit, Kaliumferrat (K2FeO4), das über ausgeprägte oxidierende Eigenschaften verfügt, als Reagenz für die Schlammvorbehandlung einzusetzen. Diese Substanz trägt zur Zerstörung der Zellwände und zur Freisetzung von Proteinen und Kohlenhydraten sowie zur Erzeugung von Wasserstoff - einem „grünen“ Brennstoff - bei. Mit anderen Worten: Die Technologie kann in mehreren Bereichen gleichzeitig eingesetzt werden.
Laut Professor Aijuan Zhou, dem Betreuer des chinesischen Doktoranden, herrscht in den Gewässern Chinas ein kritischer Mangel an organischen Stoffen. Aufgrund der besonderen Ernährungsgewohnheiten hat die Bevölkerung einen Proteinmangel, so dass sie Nahrungsergänzungsmittel kaufen muss, um den Mangel auszugleichen.
„Eine der Aufgaben der entwickelten Technologie besteht darin, organische Stoffe aus dem Schlamm zu extrahieren und sie bei der weiteren Wasserreinigung zuzusetzen, damit die Menschen keine zusätzlichen Nahrungsergänzungsmittel kaufen müssen. Das in der K2FeO4-Verbindung enthaltene Eisen verbindet sich mit dem Phosphor, an dem der Klärschlamm reich ist, und bildet Vivianit - ein Mineral, wässriges Eisenphosphat. Dieses wertvolle Produkt kann als Düngemittel verkauft werden“, so Professor Zhou.
Bisher ist Daria Borisova zur Kläranlage von Taiyuan gereist, wo Wasserproben mit Schlamm entnommen wurden, und hat mit chinesischen Kollegen elektrochemische Reaktoren zusammengebaut, die eine Kombination aus biologischer und elektrochemischer Behandlung des Schlamms ermöglichen. Das gesamte Experiment wird etwa vier Monate in Anspruch nehmen. Im Ergebnis sollen die folgenden Fragen beantwortet werden: Welche Arten von Bakterien sind am effektivsten bei der Verarbeitung von organischen Stoffen, welche Mechanismen gibt es für die Zersetzung von Schlämmen usw. Für die Zukunft ist geplant, die gewonnene Technologie vollständig in Kläranlagen einzusetzen.