Многоликая плазма

Укрепляя своими исследованиями ракетно-ядерный щит Советского Союза, белорусские физики-плазменщики и мысли не допускали, что наступит время, когда увлекательную для них оборонную тематику придется свернуть...

Укрепляя своими исследованиями ракетно-ядерный щит Советского Союза, белорусские физики-плазменщики и мысли не допускали, что наступит время, когда увлекательную для них оборонную тематику придется свернуть. Но с распадом страны это произошло. И тогда пришел час задуматься: а нельзя ли накопленные знания использовать в мирных целях? Как оказалось, можно. Так в Институте физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси в рамках Государственной программы ориентированных фундаментальных исследований «Ресурсы животного и растительного мира» и при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований когда-то свернутые работы реанимировались в новом качестве. Было решено изучать плазменно-волновое воздействие на биологические объекты. 

—Всякое излучение, губительное в высоких дозах, способно оказывать благотворное влияние на живые организмы, и мы это доказали, подвергнув одновременно электромагнитной и плазменной обработке семена сельскохозяйственных, пряно-ароматических и декоративных культур, — говорит ведущий научный сотрудник лаборатории физики плазменных процессов Института физики Виктор Ажаронок. – Работа, которая ведется совместно с учеными Центрального ботанического сада НАН Беларуси под руководством академика Владимира Решетникова, только началась, но уже первые результаты, полученные нашими партнерами в этом году, показали, что всхожесть семян увеличивается с 70 до 96 процентов, в 1,5 – 2 раза ускоряется развитие растений, они становятся более здоровыми и устойчивыми к неблагоприятным воздействиям. Все это очень важно для ботаников, так как им приходится каждый год высаживать все свои коллекционные запасы, и требуется, чтобы растения каждого нового поколения ни в чем не уступали своим предшественникам. 

Как показал предварительный анализ полученных результатов, при плазменно-радиоволновой обработке происходит комплексное воздействие на семена возбуждающего разряд электромагнитного поля, активных частиц плазмы, исходящих из нее лучистых и тепловых потоков. Это увеличивает проницаемость оболочки семян для воздуха и воды, активирует внутриклеточные биохимические процессы, улучшает межклеточный энерго- и массообмен. Как следствие, интенсивнее развиваются всходы. Ученые подчеркивают, что таким глубоким преобразованиям способствует своеобразная среда плазмы, которую называют еще холодной. Ее газовая температура находится на уровне комнатной, в то время как температура электронов достигает 16 тысяч градусов.  

Как оказалось, плазменное воздействие – наиболее эффективное средство обеззараживания не только семян, но и любых предметов, стерильности которых необходимо добиться. Например, обнадеживающие результаты были получены совместно с сотрудниками лаборатории микробиологии Республиканского научно-практического центра гигиены Минздрава при плазменной обработке штаммов микроорганизмов. Результаты этих экспериментов будут использованы при создании устройств дезинфекции и стерилизации медицинских инструментов и материалов. В отличие от классической стерилизации, в автоклаве эта обработка скоротечна и не трудоемка, а по сравнению с воздействием электронными пучками, рентгеновским и гамма-излучением плазма безопасна для людей и не разрушает тот материал, который обеззараживает. Впрочем, физическая природа такого воздействия на живые организмы еще недостаточно изучена, а потому  экспериментальные и теоретические исследования будут развиваться. 

Продолжив опыты с неживыми материалами, физики вместе с коллегами из лаборатории средств защиты Института общей и неорганической химии НАН Беларуси обнаружили, что неравновесная низкотемпературная плазма оставляет неизгладимый след, например, в структуре бумаги. Обработанный лист внешне остается таким же, как и был, но специальные исследования показывают, что в волокнах целлюлозы происходят очень характерные разрушения, которые сочетаются с упорядочением структуры бумаги и увеличением ее пористости. Важно, что характер этих неоднородностей хорошо  контролируется, а значит, подобную обработку можно использовать в качестве средства защиты ценных бумаг и документов от подделки. 

Это заинтересовало специалистов из Швеции и России, которые уже пригласили белорусских исследователей на проводимые ими  международные научные конференции. Не исключено, что белорусскую новинку возьмут на вооружение не только скандинавы и россияне, но и отечественные производители бумаги и печатники, которые совсем скоро запустят в Шклове первую технологическую линию. 

Не меньший интерес производственников, гигиенистов и экологов вызывает также использование плазмы для утилизации ядохимикатов с истекшим сроком годности, еще «советские» запасы которых в республике не могут не тревожить. Хранятся они в хозяйствах, как правило, в безобразном состоянии, а некоторые давно «захоронены» в сараях и ямах, причем без соблюдения мер предосторожности, и уже  загрязняют окружающую среду. Извлечь это наследство можно, но что с ним делать? Ведь при сжигании некоторые из них, например гербициды, становятся источником еще большей опасности – диоксинов и фуранов. Переупаковку ядохимикатов в приобретаемые за рубежом герметичные пластмассовые бочки тоже нельзя считать выходом из положения, так как из-за неконтролируемого смешивания различных ядохимикатов возможно развитие реакций, которые могут привести (и уже приводили) к детонации. 

В модельной плазмохимической установке, созданной семь лет назад физиками совместно с коллегами из отделения плазменных технологий Института тепло- и массообмена НАН Беларуси в рамках проекта Международного научно-технического центра, просроченные химические средства защиты растений, промышленные отходы первого класса опасности подвергаются воздействию плазмы, имеющей температуру 7 тысяч градусов! Это больше, чем на поверхности Солнца(!), а потому в течение долей секунды опасные вещества разлагаются на электроны, атомы и ионы. При этом была решена принципиально важная задача сверхбыстрого охлаждения, выходящего из установки раскаленного газового потока, чтобы снизить вероятность стихийного синтеза из безобидных атомов и ионов чего-либо токсичного. 

Когда речь пойдет о разработке и строительстве промышленной установки, на что ученые искренне надеются и стремятся этого добиться, то можно будет попытаться не просто разрушать ядохимикаты и промышленные отходы до состояния первичной материи, но и создавать из «атомного бульона» полезные химические соединения. Тогда сырьем для нового оборудования могут быть не только опасные вещества, но и любой мусор, находящийся буквально под ногами. А тут уже и до осуществления заветной мечты алхимиков, стремившихся когда-то трансформировать одни вещества в другие, осталось не так и много. 

Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter