Лекарства из водорослей, арктические экспедиции и уникальный плавучий завод для сжижения газа — рассказываем о самых интересных исследованиях и научных открытиях ученых Мурманской области.
Дары морского дна
Мурманский морской биологический институт (ММБИ) РАН — один из главных исследовательских центров региона. В фокусе внимания ученых — анализы и разработки в области морской биологии, океанографии, геологии моря и экологии. Так, уже более 20 лет ученые института изучают биологически активные вещества водорослей Баренцева моря. По мнению специалистов, эти растения могут стать важным источником уникальных фармакологически активных соединений.
Недавно исследователи обнаружили в Баренцевом море лидера по содержанию полезных веществ среди бурых водорослей. Им оказался фукус пузырчатый — один из самых массовых представителей этого вида на мелководьях морей Арктики. Ученые сравнили биохимический состав растения из разных морей арктической зоны (Баренцево, Белое, Норвежское моря и море Ирмингера), а также оценили антиоксидантные свойства экстрактов из фукуса.
«Применение водорослей в пищевой промышленности в качестве источника витаминов затруднено присутствием антинутриентов — веществ, мешающих их усвоению. А вот для фармацевтической промышленности биологически активные вещества (БАВ) водорослей — потенциальные лекарства. Это, в первую очередь, полисахарид фукоидан, обладающий противоопухолевым, иммуномодулирующим действием. Также полифенолы — мощнейшие антиоксиданты — способные влиять положительно на все системы организма», — рассказала руководитель научно-исследовательской группы биохимии и технологии гидробионтов ММБИ РАН Екатерина Облучинская.
В ближайших планах ученых — развивать технологии выделения БАВ из водорослей. Это позволит создать на их основе лекарства будущего — нетоксичные и направленные сразу на несколько мишеней, запускающих различные биохимические процессы в организме.
В ходе другого исследования специалисты изучили «зеленые» растворители — вещества на основе природных соединений, в том числе органических кислот и аминокислот, и протестировали их — снова на водорослях. Дело в том, что в состав этих растений входят не только биологически активные элементы, полезные для человека (железо, цинк, марганец), но и токсичные (мышьяк, алюминий). Для создания будущих препаратов важно извлекать именно полезные вещества.
Эксперименты показали, что с этим хорошо справляются новые природные растворители. В отличие от воды и ацетона, которые обычно используются для тех же целей, они позволяют вместе с полезными веществами извлекать из сырья меньше токсичных компонентов. При этом такие растворители более экологичны и безопасны для здоровья. Подобные исследования позволят создать новые подходы к комплексной переработке сырья, с помощью которой можно получить полезные пищевые продукты и эффективные лекарства на основе обитающих в воде организмов.
Пищевые добавки из краба и крем из иван-чая
Получать пищевые добавки из краба-стригуна по новой технологии предложили специалисты Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО) и Мурманского государственного технического университета (МГТУ). Дело в том, что в Баренцевом море распространены два вида крабов с промысловым значением — камчатский и стригун. Специалисты подчеркивают: из-за активной добычи стригуна производствам важно экономично и эффективно утилизировать отходы от разделки краба.
Решить проблему можно, используя такое вторичное сырье для получения ферментных препаратов на основе сложных белковых соединений, которые ускоряют обмен веществ в живых системах. Их используют как биологический катализатор — созреватель в производстве различных продуктов, например, сыровяленых и сырокопченых колбас, пряной сельди.
По словам ученых, для получения ферментных препаратов, в частности, протеиназ, работающих непосредственно с белками, лучше использовать внутренние органы морских беспозвоночных. Они обладают чрезвычайно высокой активностью из-за эколого-биохимических особенностей обитателей арктических морей. Причем, из всех морских организмов краб-стригун опилио (Chionoecetesopilio) оказался наиболее перспективным для выделения и очистки ферментных препаратов из отходов при переработке. Разработка поможет заменить импортные добавки, которые в настоящее время используются в отечественной пищевой промышленности.
Ученые в регионе разрабатывают и собственную косметику: сотрудники Кольского научного центра создали крем, активным компонентом которого стал растительный экстракт иван-чая, произрастающего на Кольском полуострове. Это растение богато витаминами, обладает противовоспалительными и антиоксидантными свойствами. Специалисты отмечают, что экстракт получен с помощью глубоких эвтектических растворителей (то есть, плавящихся при минимальной температуре). Косметическая продукция соответствует стандартам «зеленой химии».
Кстати, производство косметики из арктических растений популярно у местных предпринимателей. Они изготавливают из водорослей Баренцева моря шампуни, скрабы и маски для волос.
Познавая глубины
Интересы ученых сосредоточены не только в области разработок и новых технологий, но и исследований Арктики. Так, 17 июля экспедиция программы «Плавучий университет» вышла в Баренцево и Карское моря на научно-исследовательском судне ММБИ РАН «Дальние Зеленцы». Вместе с опытными специалистами студенты будут изучать особенности протекания гидрологических процессов, а также их влияние на морские экосистемы в этих морях.
«Результаты экспедиции могут быть использованы в системах мониторинга и прогноза состояния морской среды во всех арктических морях», — сообщил начальник экспедиции, доктор географических наук Алексей Зимин.
Ранее завершилась весенняя морская экспедиция, проведенная по нацпроекту «Наука и университеты». Ученые поставили перед собой задачу не только выяснить, что происходит с морскими экосистемами Арктики в весенний период, но и продолжить многолетнее изучение в районе кромки морского льда в период его таяния.
В течение почти целого месяца участники экспедиции собирали данные о состоянии окружающей среды Баренцева моря — температуре, солености воды, загрязнении, биологическом наполнении морского льда, а также о населяющих толщу воды планктонных организмах. Результаты помогут оценить будущие изменения биопродуктивности водоема в условиях жизнедеятельности человека и влияния климата.
Морской бой с пластиком
Флора и фауна этого региона, расположившегося за Северным полярным кругом, во много уникальны. На Кольском полуострове есть свои эндемики — виды животных и растений, которые встречаются только в определенной местности. Например, нигде кроме Мурманской области нельзя найти кильдинскую треску, а также увидеть такие растения, как одуванчик белоязычковый или солнцецвет арктический.
Однако, с точки зрения экологии, Арктика особенно уязвима и требует особого внимания государства. Об этом еще в прошлом году заявил президент России Владимир Путин на встрече с участниками Всероссийского молодежного экологического форума «Экосистема. Заповедный край».
Загрязнение воздуха, почвы и воды, таяние льдов, исчезновение редких видов животных и растений — с этими экологическими проблемами в области знакомы не понаслышке. По последним данным, на грани вымирания здесь находятся 449 видов животных и растений — они входят в Красную книгу Мурманской области.
Подсчеты провели ученые ММБИ РАН. Интересно, что с 2014 года число вымирающих животных уменьшилось. Но важно понимать, что это не финальные цифры — они могут меняться постоянно. Сейчас ученые следят за флорой и фауной области и ищут новые инструменты, которые позволят мониторить состояние экологии.
Например, они изучают микробный планктон. Это ключевой компонент водных экосистем, поэтому он становится своеобразным индикатором состояния всего водоема. По нему можно следить, как экосистемы откликаются на природные изменения в Арктике.
Следят ученые и за состоянием береговой линии. Так, совместно с Мурманским отделением Русского географического общества исследователи ММБИ РАН изучили береговую линию на полуостровах Средний и Рыбачий. Дело в том, что практически вся она представляет собой полигон для научных исследований. К сожалению, ученые продолжают обнаруживать серьезные загрязнения водоемов пластиком. А он, в свою очередь, разлагается очень долго — этот процесс может занять около 500 лет!
Как же решать эту проблему? Например, дать мусору «второй шанс». В регионе действует система переработки отходов. Только за первую половину этого года в мурманском экотехнопарке отобрали свыше 300 тонн вторичных ресурсов. Среди твердых коммунальных отходов самым распространенным стал пластик — его набралось больше 135 тонн. Всего на производственных площадках мусоросортировочного комплекса в Междуречье из общей массы поступающих ТКО отбирают около десяти видов вторсырья.
В 2022 году Мурманская область вошла в топ-10 регионов по реализации нацпроектов — среди них и проект «Экология». В рамках этого проекта в регионе проводят рекультивацию, то есть очистку и восстановление земель, на которых раньше находились птицефабрика «Снежная», а также свалка отходов возле поселка Дровяное — крупнейшая за полярным кругом.
Энергия для Севера
Проекты в области энергетики играют особенную роль в развитии северного региона. Так, в 80 км от Мурманска посреди тундры находится Кольская ветроэлектростанция (ВЭС) — это самая крупная ветряная электростанция за полярным кругом на планете. Ветропарк, оснащенный 57 турбинами, раскинулся на территории общей площадью 257 га.
Первую очередь мощностью 170 МВт ввели в коммерческую эксплуатацию 1 декабря 2022 года. После запуска второй очереди в мае этого года мощность станции достигла 201 МВт.
Плановая выработка огромного ветропарка составляет 750 гигаватт-час в год, это позволит сократить выбросы около 600 тысяч тонн углекислого газа в атмосферу.
Оборудование ВЭС создали специально для работы при очень низкой температуре. Ветряные установки оснастили системами, которые помогают заранее выявить риски обледенения и автоматически остановить вращение лопастей.
Ветряк — это внушительная конструкция из башни массой примерно в 200 тонн и высотой 84 метра, на которую установлена гондола, весящая около 68 тонн. Каждая лопасть достигает в длину 65 метров, что сравнимо с высотой 20-этажного дома.
Другой важный энергопроект в регионе — строительство линий сжижения газа для масштабного проекта «Арктик СПГ-2». Его ведет компания «НОВАТЭК» в поселке Белокаменка в Центре строительства крупнотоннажных морских сооружений (ЦСКМС).
Этот центр не имеет аналогов в мире. На его базе идет локализация в России технологий мирового уровня для производства сжиженного природного газа (СПГ). В процесс изготовления технологических линий вовлечены сотни российских предприятий, это позволило создать более 80 тысяч рабочих мест по всей России, в том числе более 17 тысяч — в Мурманской области.
20 июля площадку предприятия посетил Владимир Путин и принял участие в церемонии отправки готовой первой технологической линии СПГ на гравитационной платформе. Ее общий вес — более 600 тысяч тонн. Сооружение отбуксируют по Северному морскому пути к месторождению «Утреннее» на Гыданском полуострове в Ямало-Ненецком автономном округе.
Глава государства подчеркнул, что проект «Арктик СПГ 2» будет реализован в срок и с нужным качеством.
Этот плавучий завод не имеет аналогов в мире: полный цикл сжижения природного газа происходит прямо на платформе. Продукт будут поставлять на перегрузочные комплексы в Мурманской области и на Камчатке, а оттуда отправлять на международные рынки.
Часть своей высокотехнологичной продукции российские производители создают специально для этого проекта. В частности, поставкой займутся строящиеся для этих целей танкеры ледового класса ARC7. Зимой при транспортировке в восточном направлении по Северному морскому пути их будут «провожать» атомные ледоколы.
Источник:
https://наука.рф/journal/zapolyarnaya-nauka-kakimi-issledovaniyami-zanimayutsya-murmanskie-uchenye/