Винаходи українців у галузі екології довкілля та

екології людини

На початку ХХІ ст. екологічні проблеми набули статусу глобальних. Людство усвідомлює небезпеку скорочення життя на планеті через зростання обсягів природокористування, інтенсивності господарювання, забруднення природного середовища.

Винятково гострою проблемою нашої країни є збереження та якість питної води. Інша актуальна проблема — збереження земельних ресурсів та зменшення лісових насаджень.

Скорочення площі лісів зумовлює іншу проблему — зменшення біологічного різноманіття тваринного і рослинного світу. Стрімкий розвиток цивілізації інтенсифікував процеси вимирання живих організмів.

Надзвичайно актуальна екологічна проблема України — утилізація побутових та промислових відходів.

Крім цих екологічних проблем для України характерні й інші, зокрема:

– зменшення запасів корисних копалин;

– забруднення повітря та зміна його складу;

– зменшення біологічної продуктивності ландшафтів;

– загальне погіршення геогігієнічних та санітарно-епідеміологічних умов життєдіяльності людини та існування живих організмів.

Вчені та співробітники вітчизняних науково-дослідних інститутів, вищих навчальних закладів і промислових підприємств активно займаються науковими дослідженнями та впровадженням новітніх технологій у галузі охорони навколишнього середовища. Так науковці Національного гірничого університету (м. Дніпро) вирішили проблему, над якою працювали фахівці різних науково-дослідних установ упродовж трьох десятиріч, — відкрили певні явища, що відбуваються на глибині світового океану, за допомогою яких обґрунтували причини аварій на трубопроводах та втрат твердих часток корисних копалин під час їх транспортування із дна. Українські дослідники не тільки пояснили окремі процеси, які відбуваються на глибині океану, а й сконструювали експериментальну установку, на якій випробували ефективну технологію підняття корисних копалин із глибини у кілька кілометрів. Тепер мінеральні ресурси океанського дна можна буде видобувати практично без втрат та аварій.

Відкриття має велике значення для видобутку з глибин, зокрема кольорових металів, запаси яких на території України обмежені. Її можна буде застосовувати для підняття корисних речовин із дна Чорного моря, які допомагатимуть підвищувати врожайність сільськогосподарських угідь і нейтралізуватимуть радіоактивні відходи. Проте, використовуючи цей винахід, потрібно пам’ятати, що інтенсивне освоєння глибин моря може призвести до екологічних втрат. Аби уникнути цього, практики повинні постійно консультуватися з науковцями.

У своїх дослідженнях вчені Національного гірничого університету приділяють особливу увагу екології. Вони впевнені, що альтернативи розробці родовищ корисних копалин морських та океанських глибин немає.
Цей винахід — внесок вітчизняних дослідників й інженерів у світову науку. Його особлива актуальність пояснюється ще й тим, що ХХІ ст. було проголошено ООН століттям освоєння гідрокосмосу (на дні світового океану містяться великі поклади запасів, за допомогою яких можна отримати кольорові метали, енергетичні ресурси тощо). Робота науковців із Дніпра була високо оцінена Міжнародною академією авторів наукових відкриттів та винаходів.

Винахідники Ужгородського національного університету Н. В. Бойко, І. І. Чонка, В. М. Дзямко розробили і запатентували новацію в галузі біотехнології й екології — «Спосіб комплексного очищення промислових стічних вод від забрудників різної природи, зокрема фенолів». Очищення стічних вод відбувається за допомогою їх поетапного пропускання через два шари сорбенту та біофільтр. Останній є сумішшю крупнозернистого сорбційного матеріалу і культури бактерій (мікроорганізми відіграють роль активних деструкторів хімічних речовин на матричній цеолітній основі). Як сорбент та компонент біофільтра використовують Сокирницький клиноптилоліт.

Перша стадія очищення стічних вод (механічне очищення) здійснюється в одношарових відстійниках за допомогою чистого сорбенту, друга (біологічне очищення) — через біофільтр, тобто сорбент разом із адсорбованими на його поверхні бактеріями-біодеструкторами штаму Aeromonas hydrophila AF01. Третя стадія (доочищення та знезараження води) проводиться на чистому сорбенті. Діаметр зерен фракції клиноптилоліту для стадії механічного очищення має бути 0,5–1,0 мм, для біологічного — 5,0–7,0 мм, для доочищення та знезараження води — 3,0–5,0 мм.

Завдяки застосуванню запропонованого способу можна досягти великого економічного ефекту, який забезпечується скороченням капітальних внесків у різні компоненти кожного етапу очищення та зниженням експлуатаційних затрат. Водночас зменшується екологічне навантаження на навколишнє середовище.

Винахід може бути використаний у вигляді нової конкурентоспроможної екологічно та економічно вигідної системи очищення промислових і комунальних стічних вод за допомогою природного цеолітного каркасу та активного компоненту (бактеріальних деструкторів) на базі підприємств України і близького зарубіжжя, які займаються водовідведенням й очищенням комунально-побутових, а також технологічних вод лісохімічних виробництв.
Співробітники Інституту гідротехніки і меліорації НААН України П. Д. Хоружий, В. А. Сторчак, А. В. Чорнокозинський у зв’язку із різким погіршенням екологічного стану довкілля та забрудненням джерел стічними водами населених пунктів, тваринницьких приміщень і агропромислових підприємств розробили екологічно чисту ефективну технологію доочищення стоків на біофільтрах із плавким фільтрувальним завантаженням (пінополістиролом, пінопластом тощо) з метою повторного використання стічних вод для технічних потреб сільського господарства. Ця надійна і ефективна розробка призначена для застосування на об’єктах аграрного виробництва і тваринництва, технології і споруди очищення стічної води яких не забезпечують належного рівня обробки.

Для доочищення стічних вод створено технологію на біофільтрах із плавким пінополістирольним завантаженням. Такі фільтри вирізняються великою брудовмісткістю, тривалістю фільтроциклу, вони не кольматуються, забезпечують зниження концентрації завислих речовин на 90%, БПК — на 60–75%, ХПК — на 50–60%, азоту амонійного — на 70–80%. Водночас експлуатаційні витрати зменшуються на 25–30%. Інтенсифікація процесу доочищення стічних вод на біофільтрах досягається використанням біологічних безреагентних методів та ефективних плавких фільтрувальних матеріалів. Рівень розробки — кращий серед вітчизняних зразків (рівень С) за низкою показників.

Встановлювати запропоновану технологію доцільно на невеликих об’єктах станцій очищення населених пунктів, агропромислових підприємств та тваринницьких комплексів України. Так у 1999 р. її було впроваджено на очисній станції потужністю до 1500 м³/доб., що в с. Генгорка Херсонської області. Високий економічний та соціальний ефект досягається завдяки економії капітальних й експлуатаційних витрат, забезпеченню належної якості очищення стічних вод, можливості їх повторного використання у господарстві та покращення екологічного стану довкілля.

Співробітники Сумського державного науково-дослідного інституту мінеральних добрив та пігментів створили й удосконалили технології переробки багатотоннажного відходу виробництва екстракційної фосфорної кислоти фосфогіпсу та відходів виробництва двоокису титану — гідролізної кислоти і залізного купоросу; розробили та впровадили спосіб одержання на основі фосфогіпсу меліоранту, економічний ефект від застосування цього способу, за попередніми розрахунками, становитиме 1 млн. грн. на рік.
Використовуючи технологію, запропоновану вченими Сумського державного науково-дослідного інституту мінеральних добрив та пігментів, працівники ВАТ «Сумихімпром» почали промислову переробку відходу виробництва двоокису титану — гідролізної кислоти — з подальшим виготовленням гранульованих добрив (сульфату амонію). Ця спільна розробка науковців і виробничників захищена патентом України та нагороджена грамотою Державного департаменту інтелектуальної власності за перше місце у номінації «Кращий винахід — 2001». Фактичні економічний та екологічний ефекти від впровадження цього методу сягнули понад п’ять мільйонів гривень.
Також були здійснені дослідно-промислові випробування застосування у виробництві добрив іншого відходу двоокису титану — залізного купоросу.
Зважаючи на можливий вплив на навколишнє середовище фосфоровмісних мінеральних добрив, виготовлених на основі фосфоритів закордонного походження, в 2001 р. на ланах Сумського району проведено дослідження з визначення агрохімічної цінності нових видів агрохімікатів, а також оцінки міграції екологічно нормованих показників у ґрунти та рослини. Було перевірено відходи виробництва фосфогіпсу на вміст важких елементів, миш’яку і природної активності радіонуклідів, досліджено вплив місць зберігання твердих відходів виробництва ВАТ «Сумихімпром» на екологічний стан довкілля. Крім того, для гарантування техногенно-екологічної безпеки експлуатації шламонакопичувачів підприємства лабораторія ВАТ «Український науковий центр технічної екології» провела геолого-геофізичні вишукування аварійно-небезпечних ділянок дамб шламонакопичувачів. Для вирішення проблеми утилізації побутових відходів у м. Суми та Сумській області фахівці цієї лабораторії впроваджують технологію високотемпературного піролізу, яка пройшла випробування на пілотній установці. Доведено, що вона забезпечує практично повну утилізацію як енергетичного, так і ресурсного потенціалу твердих побутових відходів.

Науковці Національного університету біоресурсів і природокористування України (м. Київ) Л. С. Киричок, В. Є .Свириденко й О. Г. Бабіч досліджували найважливіші й найменш вирішені проблеми Донеччини — рекультивації земель, пошкоджених внаслідок діяльності підприємств вугільної промисловості, та утилізації відходів виробництва. У містах і селищах Донбасу біля діючих і відпрацьованих вугільних шахт накопичилося більше 1,2 тис. відвалів, в яких складовано понад 1,7 млрд. м³ породи і які, разом із захисними зонами, займають до 40 тис. га земель. Зважаючи на малу лісистість регіону та критичний стан навколишнього середовища, найбільш екологічно й економічно доцільним заходом зі знешкодження негативного впливу шахтних відвалів на довкілля вважається їх лісова рекультивація.

Вчені Інституту ґрунтознавства та агрохімії ім. О. Н. Соколовського НААН України М. І. Полупан, В. Б. Соловей, В. А. Мірошниченко і М. М. Скляревська вивчали структуру і географію ґрунтового покриву схилів та дійшли висновку, що вони не відповідають встановленим закономірностям інтенсивного розвитку ерозійних процесів. Новизна розробки, створеної колективом фахівців цього інституту, полягає в обґрунтуванні схилового педоморфогенезу протягом його розвитку в умовах системного перерозподілу і скидання поверхневого стоку через природну мережу мікрорельефних утворень — папіляр-стоку. В основі винаходу — створення моделі схилового педогенезу як функції рівня вологозабезпечення мезо- і мікроелементів схилових ландшафтів в умовах природного й антропогенного ґрунтоутворення внаслідок перерозподілу вологи через мережу папіляр-стоку і різниці в температурному режимі, що залежить від експозиції та форми схилів. Наявність доріг, лісосмуг та інших штучних бар’єрів призводить до концентрації стоку і посилення ерозії.

Передбачений обсяг впровадження новації — 30% схилових територій від площі сільськогосподарських угідь.

Працівники ТОВ «Дніпровська асоціація-К» (Київська область) розробили ферментний препарат «Оксизин», що значно пришвидшує процес природного розпаду органічних сполук до гумусової маси, яка використовується як цінне екологічно чисте добриво. Під дією засобу зникає неприємний запах. Препарат застосовується разом зі спеціальними технологіями для переробки курячого посліду, гною і поживних залишків сільськогосподарських культур в унікальне добриво («Органік-Універсал», що вже сертифікований у Європі), а також побутового сміття, стічних вод та складніших органічних сполук типу нафтошламу.

Учень Малої академії наук, випускник 11-го класу київського природничо-наукового ліцею №145 Артем Матеуш розробив проект металевого захисного бар’єра, який у разі нафтової аварії не дозволятиме рідині розтікатися на велику площу.

Окрім того, винахідник своєю розробкою показав, як піднімати нафту на поверхню із затонулих танкерів без великих енергетичних та фінансових затрат. Винахід був створений для того, щоб захищати океан та його мешканців у разі аварій. Пристрій призначений для багаторазового використання.

У 2014 р. Артем показав свій прилад на конкурсі «ІнтелЕко-Україна» й був нагороджений першим місцем. Також хлопець представляв свій екологічний винахід і на виставці у Нідерландах.

 Робот, який доглядає рослини та тварин за відсутності хазяїна. Мар’яна Романович і Андрій Стоян — учні Малої академії наук з Івано-Франківська. У 2014 році вони створили робота, який за відсутності господарів самостійно доглядатиме за рослинами та годуватиме домашніх тварин. Утім, учні працюють над тим, щоб навчити його мислити. За словами юних науковців, робот має поливати лише тоді, коли дійсно потрібно – залежно від вологості ґрунту, а тваринам давати їжу, коли вони зголодніли, а їхні миски порожні.

За словами наукового керівника розробників Любомира Соломяного, для подачі води рослинам переважно застосовуються насоси. «Ми використали готову ємність. Це актуально там, де немає криниць та свердловин, де воду привозять. Наприклад, в теплицях за містом», – наголосив він.

Вітряк "на балкон"

Унікального вітрогенератора винайшов українець Олексій Оніпко. Агрегат може почати роботу навіть при швидкості вітру менше 1 м/с, тоді як іншим подібним приладам потрібно 2,5-3 м/с. Пристрій чудово підходить для українського клімату, його можна поставити просто на балконі та ощадити на електроенергії.Вартість українського вітряка, порівняно з традиційними, втричі менша.Винахід уже замовили кілька іноземних країн. Віце-прем’єри з Узбекистану та Казахстану надали офіційні листи з проханням поставити їм 10 тисяч таких вітряків, також уже замовлено десятки тисяч вітряків для Арабських Еміратів. Ця розробка отримала відзнаку "Зелений Оскар".

Автомобіль, що працює на повітрі

48-річний харків'янин Олег Збарський, створив автомобіль, що працює на стисненому повітрі. Хоча така екомашина і їздить зі швидкістю 40 км/год, однак не виробляє шкідливих викидів і дозволяє їздити абсолютно безкоштовно.Олег Збарський ще 2009-го року переобладнав свої старенькі "Жигулі" і тепер авто "харчується" виключно стиснутим повітрям. Відповідно, замість вуглекислого газу вивільняється кисень. Недоліками є великі громіздкі балони з повітрям, які доводиться тягати із собою і які дозволяють подолати не більше 10 км. Однак винахідник обіцяє не зупинятися і вдосконалювати свою технологію!

Екопаливо з тирси

Ще одне енергетичне диво продемонстрував інженер зі Славутича Володимир Мельников. Він сконструював машину, яка перетворює відходи деревини в паливні брикети.

Піч під надвисоким тиском розігріває тирсу до 300 градусів, внаслідок чого утворюється рослинний клей. Далі працює прес, який стискає масу з силою 200 тонн на квадратний сантиметр. У результаті виходить паливний брикет, схожий на антрацит.

Теплі жалюзі      

Мешканець Севастополя Дмитро Чулков винайшов спеціальні жалюзі, які завдяки сонячній енергії підтримують у квартирі температуру 22-24 градуси навіть у найлютіші морози. Працюють вони за принципом сонячних колекторів, отримуючи енергію сонця і перетворюючи її в теплову.Встановлених на вікні однієї кімнати і на заскленому балконі жалюзі виявилося достатньо для обігріву двокімнатної квартири!

Екологічні батарейки

Група українських фахівців розробила і запатентувала інноваційні батарейки, які складаються з нейтральних для довкілля хімічних сполук, що легко утилізуються.Головними перевагами української розробки є швидкий час заряду пристрою (5-8 секунд), велика кількість циклів перезарядки (не менше 500 тисяч разів) та відсутність проблем з утилізацією.Поки що вони призначені для пристроїв, що споживають малу кількість енергії — годинники, комп'ютерні мишки, клавіатури, пульти та інше. Розробники обіцяють, що в майбутньому такі батарейки працюватимуть близько 240 діб.

Опріснення морської води

Леонард Смирнов, професор Одеської державної академії холоду, розробив технологію опріснення морської води, що робить її придатною навіть для пиття! Заморожена особливим чином вода з моря перетворюється на кристали, з поверхні яких видаляються не тільки солі і всі відомі шкідливі домішки, а й дейтерій і тритій — важкі ізотопи водню, що пригноблююче діють на ДНК, гени і нервову систему людини. Винаходом одесита зацікавився іноземний інвестор, який збирається використовувати технологію в Африці та Південній Америці.

"Приборкувач" ураганів

Рівнянин Віктор Бернацький винайшов пристрій, який зменшує енергію урагану, змушуючи потужний вихор знищувати самого себе. Таким чином можна уникнути людських жертв і масштабних руйнувань під час стихійних лих. Пристрій вловлює потоки сильного вітру і зменшує його силу шляхом протидії зустрічного потоку повітря. За свій винахід українець отримав нагороду Європейської науково-промислової палати. Винаходом також зацікавилися у Сполучених Штатах.

Вимірювач швидкості автомобіля у момент ДТП

Оригінальний пристрій для визначення швидкості автомобіля в момент аварії розробив вінницький вчений Віталій Огородніков. За словами професора, пристрій обчислює швидкість по залишковій деформації автомобіля. Це набагато точніше, ніж визначати його з гальмівного шляху. Винахід Огороднікова зацікавив китайських підприємців, і вони підписали угоду про співпрацю з Вінницьким національним технічним університетом на 100 тисяч доларів.

"Костюм супермена"

Український студент Антон Головаченко у 2013 році виграв золото на міжнародних змаганнях молодих науковців. Він здобув перемогу завдяки своєму роботизованому "костюму супермена". Такий екзоскелет збільшує фізичну силу людини за допомогою керованої механіки. Пристрій може допомогти насамперед людям з обмеженими можливостями.

Їстівний поліетилен

Харків’янин Сергій Тимчук допоміг вирішити проблему, над якою працювали багато вчених світової спільноти, – утилізація пакувальних матеріалів. Він 15 років присвятив розробці їстівної плівки для продуктів. Основним матеріалом став кукурудзяний крохмаль. Це і екологічно чисто, і дозволяє продовжити термін зберігання продуктів. Їсти їх можна не знімаючи плівки, смакових якостей вона не має. Але навіть якщо ви викинете плівку, то за кілька тижнів від неї не залишиться й сліду.

Годинник-глюкометр для діабетиків

Вчений із Закарпаття Петро Бобонич винайшов глюкометр у вигляді наручного годинника. З його допомогою діабетики можуть дізнаватися рівень цукру в крові в будь-який момент. Для цього не потрібно здавати кров! Винахід завбільшки з мобільний телефон складається із пластмасової кліпси зі світлоприймачами і діодами, які під'єднані до мультиметра — прилада для електронних вимірювань. Кліпса глюкометра кріпиться до вуха чи пальця. Через кров'яні судини проходить інфрачервоний промінь від світлодіода до фотоприймача й подає відомості про рівень глюкози на монітор апарата.

Безкровний аналіз крові

Харківський учений Анатолій Малихін придумав, як зробити аналіз крові безкровним. Він створив прилад, п'ять датчиків якого прикріплюються на певні ділянки тіла людини, після чого на екран комп'ютера виводиться 131 показник здоров'я.Прилад активно використовується медиками в Китаї, Саудівській Аравії, Німеччині, Єгипті та Мексиці. В Україні цей пристрій є лише у декількох клініках.

Електродерматом, який рятує українських воїнів

Тернополянин Андрій Ковальчук — автор унікального винаходу – електродерматому. Цей пристрій підвищує якість і водночас значно здешевлює операції з пересадки шкіри. Нині, коли сотні солдатів із зони АТО потребують термінової допомоги, такі пристрої є у військових шпиталях усієї України.Обладнання настільки точне, що здатне зрізати шкіру завтовшки з волосину — одну десяту міліметра. Такого обладнання не роблять більше ніде у світі.

Загалом розробки в галузі екології охоплюють весь технологічний цикл перероблення відходів і створення безвідходних виробництв, а також моніторинг стану навколишнього природного середовища і визначення впливу на нього нових видів продукції.