Дотримання принципу двох «Е» - екологія та економіка - в біотехнологіях є перевагою над іншими способами видобутку корисних копалин. В Україні спільно з німецькими колегами вчені-екологи реалізують проект «Biomining», спрямований одночасно на навчання студентів і розробку технологій покращення екологічної ситуації та вилучення корисних копалин з природних відвалів.

Небезпека екологічного колапсу в світі вже давно стала реальною проблемою. Негативний стан екології залежить і від роботи гірничих підприємств. Адже разом з земним багатством, гірники піднімають на поверхню й відпрацьовані матеріали. Так утворюються породні відвали. Потім на цих землях - не прорости й дереву, ґрунт стає мертвою зоною відчуження. Реанімувати такі ділянки здатні так звані «зелені» технології. Їх використання призведе до підвищення енергоефективності країни, завдяки повторній переробці техногенних родовищ. Цей «зелений» спосіб також є плацдармом для перетворення вироблених зон в туристичні і культурні об'єкти.

В Україні застосування зелених технологій - питання злободенне. Експерти вже у різний спосіб складають рейтинги териконів країни за їх масштабністю, радіоактивністю, занедбаністю, екологічною небезпекою... Але ситуацію це не змінює. Хоча біотехнології для українських підприємств - найперспективніший спосіб рекультивації породних відвалів. Адже за допомогою рослин-гіпераккумуляторів з українських териконів можна вилучити безліч цінних корисних копалин - чорних, кольорових, дорогоцінних і рідкісних металів.

Бізнес-структури, авжеж, готові впроваджувати «зелені» технології, але процес видобутку і продажу корисних копалин не прописаний в законодавстві. Це блокує реалізацію безпечної технології, яка, до того ж, приносить прибуток. Найбільше пригнічує ситуація з екологією. Адже проблема зростання гірських відвалів в Україні, де розвинена гірничодобувна промисловість, від замовчування не вирішиться.

Зелене світло

Тема розвитку біотехнологій в Україні залишається гострою, в першу чергу, для екологів. У Дніпропетровській області вчені з Національного гірничого університету (м Дніпро, НГУ) Ірина Клімкіна і Олександр Ковров зробили свого роду прорив у науковому світі, об'єднавши зусилля з колегами з Технічного університету «Фрайберзька гірнича академія» (Німеччина, ТУ «ФГА») для створення міжнародного проекту «Biomining».

Доцент кафедри НГУ Ірина Клімкіна працює в лабораторії ТУ "ФГА" зі зразками гірських порід

Цей проект є пілотним для України. Хоча і на Заході термін «біомайнінг» відносно новий, під ним розуміється інноваційна розробка зелених технологій, а саме - фітомайнінг, а також широкий спектр інших способів - біовилуження, біологічне очищення шахтних вод, фіторемедіація забруднених територій та інші.

Стартувати проекту «Biomining» в Україні допомогло довгорічне співробітництво «Фрайберзької гірничої академії» з Національним гірничим університетом. Німецькі вчені, які сподіваються отримати фінансову підтримку з боку ЄС для реалізації своїх розробок, українську гірничодобувну галузь вважають однією з ключових для досягнення високого результату. А в цьому проекті наука і підприємства повинні працювати згуртовано.

У Дніпрі проект отримав «зелене світло» в 2015 році за підтримки Німецької служби академічних обмінів DAAD. Під час круглого столу «Біотехнології в гірничій справі - інтеграція нових технологій в освітню практику» зібралися вчені НГУ на чолі з ректором, академіком НАН України Геннадієм Півняком, німецьку сторону представляли професор, декан факультету геологічних наук і гірничої справи ТУ «ФГА» Карстен Дребенштедт і професор, керівник наукової групи з біології та екології Інституту біологічних наук ТУ «ФГА» Герман Хейльмеєр.

Під час презентації вирішили розпочати проект з впровадження в навчальний процес для відібраної групи студентів бакалаврату та магістратури нових дисциплін, таких як «Фіторемедіаціі», «Біотехнологічні методи переробки вторинної сировини», «Мікробіологічні технології в гірничій справі».

Командна робота координаторів українсько-німецького проекту приводить до успіху

«Biomining» має два напрямки: мікробіологічні технології і фітомайнінг. Ідея проекту з самого початку правильно вибудувана і полягає в двох кроках до успіху - освіті та науці. Залучення студентів в роботу кращих вчених України й Німеччини дозволяє виховати покоління, яке зможе вивести екологію і економіку країни на новий якісний рівень.

«Зелені» технології в освіті

Перша група учасників проекту «Biomining» складалася з шістьох студентів з кафедр екології та підземної розробки родовищ НГУ. Молоді неймовірно пощастило навчатися у викладачів, які не просто відомі в науковому світі, вони володіють особливим талантом, харизмою і здатністю своїм ентузіазмом рухати з мертвої точки необхідні для країни процеси.

Координатор освітнього процесу від ТУ «ФГА» Герман Хейльмеєр – вчений зі значним досвідом і авторськими доробками, але залишається допитливим і відкритим до нових знань. Завжди цікавиться думкою студентів, прагне передати вміння реалізовувати в науці найамбітніші ідеї. До речі, проект «Biomining» професор Хейльмеер в перспективі бачить масштабним, адже екологічна проблема стає глобальною, а її рішення полягає і в «зелених» технологіях. Але опанувати ними не так просто. Саме цьому вчив професор Хейльмеєр студентів в Дніпрі на першому етапі проекту, який триватиме чотири роки.

Під час практичної частини міжнародної програми, що проходила в лабораторних дослідженнях на базі ТУ «Фрайберзька гірська академія», студенти переймали знання і від професора Міхаеля Шльоманна. Але зацікавленість реалізовувати новий для України досвід передається від координаторів проекту з української сторони - доцента Ірини Клімкіної та професора Олександра Коврова. У цих вчених - величезне прагнення йти вперед, долаючи українські реалії у розвитку науки.

Кандидат екологічних наук, заступник начальника міжнародного відділу НГУ Ірина Клімкіна в Національний гірничий університет прийшла з лабораторії цитоекології Інституту проблем природокористування та екології НАН України (м Дніпро). Шість годин на день вивчала англійську мову, писала проекти під наукові гранти і нині є високопрофесійним фахівцем України міжнародного рівня.

Ірина встигає все: сьогодні читає лекції студентам, а завтра вже вирушає до Німеччини зі зразками українських порід для дослідження в лабораторіях. Це дає змогу науковцю працювати над розробками, спрямованих на поліпшення екологічної ситуації України. Проект «Biomining» також складався з деталей, цьому передувала не одна спроба вийти на співпрацю саме з Фрайбергом. Ірина Клімкіна зуміла виграти грант Міністерства освіти і науки України на стажування в ТУ «ФГА» і там з колегами вже обговорила теми для співпраці. Тоді прийшли до єдиної думки - проект «Biomining» найбільш перспективний для України.

- На другому етапі програми студенти брали участь в дуже цікавих інтенсивних лабораторних курсах «Фрайберзької гірничої академії», - розповідає кандидат екологічних наук Ірина Клімкіна. - Вивчали інноваційні методи з екстракції корисних цінних і рідкісних металів спостерігаючи, як ці метали здатні накопичуватися в так званих «рослинах-гіпераккумуляторах». Всі умови були проаналізовані, також вивчали концентрацію германію, індію: як вони накопичуються в різних тканинах, кореневій системі, стеблах, листі. Провели лабораторний курс з мікробіології, де серед іншого вивчали здатність мікроорганізмів вилуговувати метали з мідних руд.

Професор кафедри екології, начальник міжнародного відділу НГУ Олександр Ковров в реалізацію проекту включився на старті. Сьогодні він не просто координує «Biomining» як освітню програму, він прагне до її наукового впровадження в Україні, для чого дуже важливо зробити третій найважливіший крок з боку держави - створити відповідну законодавчу базу.

Досвід кандидата технічних наук Олександра Коврова в цьому проекті - безцінний. На вугільній шахті Донецької області він працював інженером-екологом чотири роки, потім повернувся в Дніпро і вступив до аспірантури. Це був період економічного спаду кінця 90-х років, перспективи займатися наукою здавалися примарними. Але досвідчений фахівець все ж таки перейшов на кафедру екології НГУ і через певний час під керівництвом професора Олександра Шашенко захистив дисертацію саме з гірничої справи. Згодом це дозволило оцінити впровадження «зелених» технологій на підприємствах як теоретику і практику.

Олександр Ковров навчився знаходити можливості в складних ситуаціях. Він виграв грант на річне стажування в США, де разом зі знаннями переймав методику викладання, потім - створив свою. Потім український вчений брав участь у багатьох міжнародних колабораціях, які відкрили безліч перспектив, але втілити в життя розробки біомайнінга на Батьківщині - справа честі і великого бажання. Ці екологічні нововведення дозволяють розвинути економіку країни і вирішити екологічну проблему.

"Зелена революція"

В рамках проекту «Biomining», українські вчені вже довели, що добувати ресурси з гірських відвалів найкраще шляхом фітомайнінгу. До того ж, цей спосіб допоможе повернути ґрунт в первозданний стан. На Дніпропетровщині це надзвичайно актуально. Тут знаходиться багато вугільних і рудних шахтних підприємств і, відповідно, питання очищення навколишнього середовища стоїть гостро. «Зелена революція» просто необхідна.

Фітомайнінг - один з інноваційних способів добування металів з порід. Професор Олександр Ковров пояснює, що впровадження фітомайнінгу має свою послідовність:

– Біля гірського відвалу необхідно звести міні-завод, який буде дробити породу, обробляючи її легким кисневим розчином. Коли його пропустити через породу, стає можливо вирощувати на цьому розчині рослини-біоаккумулятори та гідроаккумулятори, які здатні давати в тисячу разів більше концентрації металу в середовищі, - пояснює вчений. - В Україні аномальна концентрація цінних металів. І коли рослини наситилися корисною речовиною - наприклад, золотом і сріблом - вона спалюється, попіл обробляється спеціальною речовиною і виходить напівфабрикат.

У Німеччині давно працює чітка схема співпраці між наукою і бізнесом в процесі розробки техногенних родовищ за допомогою «зелених» технологій. Вчені патентують свої відкриття і продають їх фірмам, вони вже впроваджують розробку і приносять дохід не тільки собі, а, в першу чергу, державі.

В Україні такий сценарій викликає сотні запитань. Тому метали залишаються у відвалах, які, в свою чергу, забруднюють навколишнє середовище. Через відсутність державного регулювання інвестори не можуть вкладати гроші в «зелені» технології, хоча це єдиний спосіб зупинити екологічну катастрофу. Але бюрократична система ігнорує такий важливий аспект сталого розвитку. Навіть не приваблює те, що в українських відвалах міститься практично вся таблиця Менделєєва.

Вчені з Дніпра, незважаючи на труднощі, процес розвитку науково-освітнього проекту не зупиняють, навпаки - він набирає обертів. Найближчим часом планується відкриття первинної інноваційної лабораторії на базі Національного гірничого університету. Німецька сторона вже закупила обладнання для неї, зараз вирішується питання з приміщенням і підключенням передової техніки для роботи зі зразками гірських порід. Також у НГУ працюють і над теоретичною стороною - студенти пишуть магістерські роботи за тематикою «Biomining».

Технології майбутнього

Учасники проекту «Biomining» називають «зелені» технології «технологіями майбутнього» і впевнені, що незабаром вони будуть впроваджені в Україні. Це для молоді стало б справжньою перемогою над системою.

Українські студенти зі своїми наставниками під час лабораторної практики в ТУ "ФГА" (Німеччина)

Аспірант кафедри підземної розробки родовищ НГУ Євген Чебля родом з шахтарського містечка Тернівка Дніпропетровської області, в його родині два покоління присвятили себе гірничій справі. Вступивши до НГУ, хлопець посилено вивчав англійську і, коли його відібрали для участі в проекті «Biomining», вирішив, що в майбутньому впроваджуватиме ці технології в рідній країні. Попрацювавши в німецьких лабораторіях, Євген прийняв рішення залишитися в аспірантурі і провести дослідження, в якому доведе можливості роботи з «зеленими» технологіями на конкретному українському підприємстві, враховуючи і німецький досвід.

- Ресурси, які знаходяться в земній корі рано чи пізно виснажуються, - говорить молодий вчений Євген Чебля. - І нам потрібно знаходити альтернативні джерела видобутку корисних копалин, одними з яких є породні відвали. Впроваджуючи принципи біомайнінгу і фітомайнінгу, ми зможемо вирішити питання як екологічні, так і економічні. Звичайно, це реалізується не за один день. Я розвиватиму ці напрямки, проведу ще ряд досліджень, які допоможуть мені реально подивитися на ці речі і показати людям настільки важливі «зелені» технології.

Студентка кафедра екології НГУ Ольга Іванова також відчула прилив сил, коли побачила і зрозуміла процес, здатний поліпшити екологічну ситуацію. Ольга вибрала для дипломної роботи тему мікробіологічних технологій в гірничій справі.

Студенти НГУ Євген Чебля і Ольга Іванова впевнені, що впровадження в Україні "зелених" технологій - не за горами

- Гірнича мікробіологія – це вилуговування корисних елементів з порід, - пояснює Оля. - Тобто замість того, щоб використовувати хімічні елементи для вилуговування застосовують бактерії. Це не шкодить навколишньому середовищу, тому такий напрямок дуже перспективний. Це варто знати і вивчати, за цим майбутнє.

«Зелена армія» молодих фахівців серйозно налаштована змінити ситуацію в Україні на краще, як і їх наставники. І два кроки до перемоги «зелених» технологій вже зроблені - є професіонали, технології розроблені, справа за третім кроком - створення правового поля, яке розблокує роботу з розвитку економіки та очищенню забрудненого ґрунту, ґрунтових вод і довкілля.

Наталія Андрющенко

Фото Володимира Корінного, автора, а також з особистого архіву героїв матеріалу

Оператор Володимир Корінний