Футбольное поле размером с дюйм
http://www.kommersant.ru/doc.aspx?DocsID=1077338&ThemesID=600
Мировой
рынок автомобильных катализаторов уникален: он создается не
потребительским спросом, а регулирующими органами. С 2010 года новые
автомобили в России должны соответствовать экологическому стандарту
"Евро-4", а с 2012 года планируется переход на "Евро-5". Стремясь
повысить характеристики каталитических нейтрализаторов — это полное имя
автомобильного катализатора,— производители неизбежно приходят к
использованию нанотехнологий.
Рынок очищения
С уменьшением размеров частиц катализатора
увеличивается их поверхность, на которой, собственно, и происходит
катализ. Это снижает потребность в благородных металлах, которые
традиционно используются в катализаторах, и открывает дорогу к
использованию новых, более экономичных материалов.
Российский рынок каталитических нейтрализаторов
зависит от продаж автомобилей и жесткости принимаемых норм. Через пять
лет эксперты ожидают более чем двукратного роста рынка. В основном
спрос будет расти за счет перехода иностранных автоконцернов,
собирающих автомобили на территории России, на использование российских
систем нейтрализации отработанных газов — переходить на автокомпоненты
местного производства их обязывают соглашения, подписанные с
Минэкономразвития.
На одном из крупнейших российских
производителей автомобильных систем нейтрализации — Новоуральском
заводе автомобильных катализаторов — еще несколько лет назад начали
работу над производством нейтрализаторов и систем очистки газов с
усовершенствованной структурой материалов для двигателей с высокими
экологическими стандартами. За счет инноваций завод планирует к 2011
году занять не менее 35% российского рынка.
Сейчас завод реализует два новых проекта — по
разработке систем нейтрализации для автомобилей с дизельным двигателем
и по производству катализаторов с повышенной жаропрочностью для
транспорта с двигателями стандарта "Евро-5". При производстве
автокатализаторов используются наноструктурированные материалы.
Бутерброд с платиной
Созданный в 1994 году Новоуральский завод
автомобильных катализаторов входит в состав крупнейшего в мире
предприятия по обогащению урана — Уральского электрохимического
комбината (УЭХК). Надо сказать, что в России высокотехнологичные
производства часто появлялись именно в качестве конверсионных идей на
предприятиях, располагавших оборудованием, позволяющим проводить
научные исследования и выпускать продукцию двойного назначения. Еще в
1970-е годы прошлого века на УЭХК начали работать над созданием
катализаторов для космической отрасли. В 1989 году на УЭХК были созданы
лаборатория и опытный участок сборки нейтрализаторов — комбинат решил
применить свой опыт в производстве систем нейтрализации для
автотранспорта.
"За разработки такого рода шла очень сложная
борьба, было много противников. Пришлось пробивать вопрос через Кремль,
доказывая, что львиная доля загрязнения атмосферы приходится на
автотранспорт. В итоге нам с самого начала поставили задачу
обеспечивать потребности в системах нейтрализации всех заводов СССР",—
говорит директор завода автомобильных катализаторов Николай Данченко. В
1994 году был запущен завод автомобильных катализаторов, который
выпускал продукцию по лицензии компании Engelhard. Одновременно на
заводе автомобильных катализаторов в сотрудничестве с Институтом
катализа СО РАН им. Г. К. Борескова и Центральным
научно-исследовательским автомобильным и автомоторным институтом начали
разрабатывать собственные технологии выпуска катализаторов и материалов
для них. В 1998 году начали выпускать катализаторы для двигателей
стандарта "Евро-2" и поставлять их практически всем российским
автозаводам, в частности АвтоВАЗу, УАЗу, СП GM-АвтоВАЗ. К 2003 году
завод освоил выпуск катализаторов стандарта "Евро-3".
Николай Данченко рассказывает, что уже
несколько лет при производстве катализаторов используются
наноструктурированные частицы оксидов алюминия, церия, титана, бария,
циркония, лантана и частицы благородных металлов (платины, палладия,
родия), обеспечивающие протекание окислительно-восстановительных
реакций в широком диапазоне температур и состава газовой среды.
Зачем в производстве систем нейтрализации нужны
именно наночастицы, Николай Данченко объясняет следующим образом. Так
называемые нанесенные катализаторы — это блочные структуры, где на
каждый квадратный дюйм приходится 400-600 каналов, по которым с большой
скоростью вместе с воздухом выходят частицы топлива, сгоревшего в
двигателе. Активная поверхность, на которой проходит процесс, в одном
блоке равна поверхности футбольного поля — настолько должна быть
развита пористая структура материала. Для этого удельная поверхность
материала должна составлять 100-200 кв. м на грамм.
"Если сделать оксид алюминия обычным методом,
мы можем получить гамма-фазу, которая при нагреве оксида алюминия до
950°С переходит в альфа-фазу,— говорит Николай Данченко,— в результате
чего активный слой спекается и теряется его пористость. Поэтому мы
используем при изготовлении материалов для автокатализаторов
золь-гель-методы". Возможность при помощи золь-гель-технологий
конструировать катализаторы не только позволяет уберечь частицы от
спекания, но и делает себестоимость продукции ниже. "Если "футбольное
поле" намазать платиной, с одной стороны, это очень дорого, с другой —
почти не будет работать,— комментирует Николай Данченко.— Только
соединение компонентов активного слоя с драгметаллами в необходимых
количествах дает синергетический эффект и резко повышает эффективность
катализатора".
Для суровых зим
Завод автомобильных катализаторов уже научился
производить катализаторы для бензиновых двигателей с токсичностью по
стандартам "Евро-4". Для "Евро-5" нужны более совершенные конструкции
нейтрализаторов — с высокой температурной устойчивостью. Дело в том,
что для более высокой степени очистки выхлопных газов катализатор
должен включаться в работу как можно раньше, поэтому в современных
автомобилях его располагают очень близко к двигателю. Это значит, что
на катализаторы попадают раскаленные газы, и они должны выдерживать
высокую температуру. "Уже сейчас мы используем материалы, которые
держат 1100°С. Базовые формулы те же, но сделаны по новым
технологиям",— говорит Николай Данченко. Один из новых инвестпроектов
завода автомобильных катализаторов — производство новых катализаторов
для двигателей по стандарту "Евро-5". Подробности проекта на заводе не
раскрывают, ограничиваясь сообщением, что производство будет
расположено не на площадке УЭХК, а в другом городе.
Второй крупный проект, который завод реализует
совместно с Институтом катализа имени Борескова и рядом
предприятий-производителей автокомпонентов Москвы и Санкт-Петербурга,—
производство отечественных систем нейтрализаторов отработанных газов
для автомобилей с дизельным двигателем по стандартам "Евро-4". Николай
Данченко рассказывает, что в первую очередь такие системы будут сделаны
для КамАЗа. Работы начались в феврале, а в декабре этого года на
моторных стендах КамАЗа пройдет испытание новых систем нейтрализаторов.
Европейские разработчики автокатализаторов для
дизелей, кстати, предложили систему для восстановления оксидов азота
при помощи мочевины. Рядом с топливным баком в автомобиле должна стоять
емкость с мочевиной. И, что совершенно не подходит для России с ее
суровыми зимами, раствор замерзает при минус 11°С. "У нас совсем другие
технологии",— отмечает Николай Данченко, но в подробности не
углубляется. По требованиям международных ГОСТов производители
автокомпонентов должны представить раскладку всех изменений в составах
катализаторов своим потребителям. А конкуренты не спят. Поэтому
разработчики предпочитают заниматься инвестпроектами в условиях
конфиденциальности. Взаимопонимание в "Роснано" в этом вопросе, по их
словам, они уже нашли.
|
