Доктор Б.Чанцалням: Энэ зуун бол хуванцар материалын эрин

Дэлхийн нийтэд хүн амын өсөлт болон технологийн дэвшилтэй холбоотойгоор пластик материалын хэрэглээ жилээс жилд өсөн нэмэгдэж, пластик материалгүйгээр орчин үеийн амьдралыг төсөөлөх аргагүй болжээ. Энэ талаар ШУА-ийн Хими, химийн технологийн хүрээлэнгийн, Органик химийн лабораторийн эрдэм шинжилгээний ажилтан, доктор Б.Чанцалнямтай ярилцлаа.

-Дэлхий нийтийн пластик материалын хэрэглээ жилээс жилд өсөн нэмэгдэж байна. Үүний учир шалтгаан юунд оршиж байгаа бол?

-2019 оны статистик тоо баримтаас харахад дэлхий даяар нийт 359 сая тонн пластик буюу нийлэг материалууд үйлдвэрлэгдсэн байдаг. Үүнээс Ази тив 51 хувь тэр дундаа БНХАУ түүний 30 хувийг, Хойд америк 18 хувь, Европ 17 хувь, Африк долоон хувь, Латин америк дөрвөн хувь ба бусад 3 хувь гэсэн хэмжээгээр тус тус ханган нийлүүлсэн байх бөгөөд нийт хуванцар бүтээгдэхүүний 2/3-ыг полиолефин материал эзэлж байна. Манай урд хөрш энэ салбарт дэлхийд үйлдвэрлэлээрээ нэгдүгээрт, зарцуулалтаараа хоёрдугаарт ордог. Энэхүү тоо баримт жилээс жилд тасралтгүй 3-15 хувийн өсөлттэй байгаа нь жил жилийн статистик мэдээллүүдийн харьцуулалтаас харагдаж байгаа юм. 
Энэ зуун бол пластикийн зуун. Учир нь өдрөөс өдөрт шинэ өвөрмөц бүтэц, шинж чанар бүхий хуванцар материалууд шинээр синтезлэгдэн, ахуйн хэрэглээнээс эхлээд барилга байгууламж, уул уурхай, авто машин, хөдөө аж ахуй, анагаах ухаан, эм зүй, техник технологи, холбоо харилцааны бүхий л хэрэглээнд шууд нэвтэрч байна. Ялангуяа, сүүлийн жилүүдэд анагаах ухаан болон эм зүйн салбарт биополимерийн тусламжтайгаар имфлант биоматериал гарган авах, түүнийг эм зөөгч, химийн эмчилгээ, био-инженерчлэл буюу 3D био-хэвлэлийг ясны мэс засалд ашиглах гэх мэтийн технологид хэрэглэж байна. Үүнтэй холбоотой энэ чиглэлийн судалгааны ажил эрчимтэй хөгжиж байна. 

Дэлхийн хүн амын өсөлт болон техник технологийн хөгжлийг даган пластик материалын хэрэглээ шууд хамааралтайгаар өсөж байгаа. Ерөнхийдөө жилд үйлдвэрлэгдэж байгаа пластик материалын хэмжээ 2050 он гэхэд өнөөдрийнхөөс хоёр дахин ихэснэ гэсэн урьдчилсан математик тооцоолол гарсан. 

-Монголд пластик эдлэл үйлдвэрлэгч үйлдвэрүүд цөөнгүй байдаг. Тэдгээр үйлд­вэрүүд түүхий эдийн хэрэг­лээгээ хэрхэн зохицуулдаг вэ?

-Манай орны хувьд полимер, хуванцар бүтээгдэхүүний бэлдэцийн гол ханган нийлүүлэгч нь БНХАУ, мөн зарим үйлдвэрүүд түүхийн эдийн бэлдэцээ БНСУ-аас авдаг. Жижиг дунд үйлдвэрийн цахим мэдээллийн санд нийт 35 үйлдвэр, резинэн болон хуванцар бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэгч ангилалд албан ёсоор бүртгэгдсэнээс эдгээр үйлдвэрүүдийн түүхий эд үндсэн хоёр замаар нийлүүлэгддэг. Эхнийх нь бэлэн бэлдэц худалдан авах, удаах нь хог хаягдлыг дахин боловсруулж гарган авсан түүхий эд гранул зэргээр хангагдаж байгаа хэдий ч ерөнхийдөө үйлдвэрүүдэд бэлэн бэлдэц авах зам нь илүү түгээмэл байна. Эдгээр үйлдвэрүүд нь гялгар уут, хүнсний зориулалттай сав баглаа боодол, цахилгааны хоолой, сангийн хоолой, холбогч хэрэгсэл, вакуум цонх, хаалга, цонхны хаалт, хогийн сав, траншейны таг, худгийн таг, эмнэлгийн шинжилгээний сав, нэг удаагийн тариур зэрэг эдлэлүүдийг үйлдвэрлэж байгаа. 

-Хуванцар материалын хаягдал дэлхий дахинд том асуудал болж байна. Дэлхий нийт үүнтэй хэрхэн тэмцэж байна. Сүүлийн үеийн шинэ ямар судалгаа байна. Мэдээж гэгээлэг ирээдүй хүлээж байгаа байх?

-Тиймээ, дэлхий нийтэд тулгамдсан том асуудлуудын нэг бол яах аргагүй пластик материалын хог хаягдал. Дэлхий дахинд 1 минут тутамд 1 сая хуванцар сав бүхий бүтээгдэхүүн зарагдаж, жилд 1 тэрбум пластик уут үйлдвэрлэгдэж, үүнээс зөвхөн 27 хувь нь дахин боловсруулалтанд ордог. Энэ тоо баримтаас харахад нийт пластик хаягдлын 40 хувь нь нэг удаагийн хэрэглээний пластик эдлэлүүдээс бий болдог. Дэлхий нийтээр пластик материалын хаягдлыг багасгахад дахин боловсруулалт хийдэг аргыг өдий хүртэл хэрэглэж байгаа ч зарим төрлийн пластикууд дулааны механик боловсруулалтанд ороод механик шинж чанараа гээдэг учраас энэ аргыг ашиглах боломжгүй. Тиймээс өөр ямар нэг дэвшилтэт арга технологи боловсруулж бий болгох нь эрдэмтэн судлаачдын өмнө тавигдаж байгаа том асуудал болоод байна. Гадаадын олон судлаачид энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд судалгаа хийж байгаа. Тэдгээрийн заримаас дурьдвал эрвээхий болон хар цохны авгалдай (wax worm, mealworm) ашиглан пластик материалыг задлан бордоонд шилжүүлсэн, мөн микробыг ашиглахад пластикийн задралын хугацаа богиносч хэдэн зуун жилээс хэдхэн өдөрт болсон зэрэг нь онцлог болоод байна. 

Хамгийн сүүлийн үеийн дэвшилтэт нэгэн судалгааны үр дүн дөнгөж саяхан энэ оны дөрөвдүгээр сард Nature сэтгүүлд хэвлэгдсэн ба энзимээр полиэтилентерфталатыг задалж, урвалын дүнд үүссэн бүтээгдэхүүнүүдийг дахин ашиглах боломжийг харуулсан. Уг судалгаанд нийт ашигласан полимерийн 90 хувь нь 10-хан цагийн дотор задарсан нь хамгийн сүүлийн үеийн дэлхий нийтийг гайхшруулсан ололт болсон. Энэ мэтчилэн арга технологи боловсорч практикт нэвтэрч байгаа нь бидэнд удахгүй энэ асуудлыг бүрэн шийдвэрлэх арга замыг нээж өгнө байхаа. 

-Та өөрийн докторын ажил болон одоо хийж байгаа судалгааны ажлаа товчхон танилцуулна уу? 

-Миний докторын судалгааны ажил маань шилжилтийн бүлгийн металл бүхий органометаллик катализаторын синтез, бүтэц шинж чанар болон тэдгээрийг этилений полимержих урвалд хэрэглэн бага молекул масстай ханаагүй шугаман бүтэцтэй полиэтилен болон полиэтилен вакс гарган авах судалгаа байсан. Ажлын маань нэг хэсэг нь давхар хоёрчийн холбоо агуулсан, маш нарийн шугаман бүтэцтэй, бага молекул масстай полиэтилен ваксыг өөрийн шинээр загварчилсан, цагираг хэлбэрт бис(арилимино)придилийн уламжлал бүхий төмрийн катализаторын оролцоотой этилений полимержих урвалаас гарган авсан нь өвөрмөц шинж чанар бүхий үйлдвэрийн түүхий эдийг гарган авсан ажил болсон. Үйлвэрлэлийн туршилтаа SINOPEC группын Петрохимийн компанид хийж маш өндөр практик ач холбогдолтой үр дүн гарган авсан учраас судалгааны үр дүнгээ оюуны өмчөөр баталгаажуулж, БНХАУ-ын патент авч байсан. Үүнээс гадна урьд нь ийм микро бүтэц, шинж чанар бүхий полимер төмрийн катализатороор синтезлэгдэж байгаагүй. Анхны тохиолдол болсон. Энэ судалгаанаас гарган авсан, шинэ бүтэц шинж чанар бүхий полиэтилен ваксыг микро организмаар задлах судалгаанд хэрэглэхээр Бээжингийн Их Сургуулийн Биологийн сургуулийн судлаачдаас санал ирж, одоо энэ ажил маань амжилттай эхлээд явж байна. 

Яг одоогоор манай Органик химийн лабораторит МУИС-ийн Лазерийн судалгааны төвтэй хамтран шинээр хэрэгжүүлж буй суурь судалгааны төсөлт ажил дээр ажиллаж байна. Энэхүү ажил маань лазерийн цацрагийн өдөөлтөөр органик кристалд явагдах химийн процессыг судлах орчин үеийн шинэ судалгааны ажил болж байгаагаараа онцлог байгаа. 

-Нийт үйлдвэрлэгдэж байгаа пластик материалын 2/3-ыг полиолефин материал эзэлнэ гэдэг нь уг материал асар их хэмжээтэй үйлдвэрлэгдэж байгааг харуулж байна. Ер нь полиолефин материал гэж юу вэ? Ямар онцлог шинж чанартай учраас ийм ихээр үйлдвэрлэгдэж байгааг тодруулбал? 

-Нийт үйлдвэрлэгдэж байгаа пластик материалын 2/3-ыг полиолефин эзлэж байгаа хэдий ч үнэн хэрэгтээ гол бүрэлдэхүүн хэсгийг полиэтилен материал эзэлж байгаа юм. Полиолефиний салбарын хөгжил нь тасралтгүй шинээр зохион бүтээгдэж байгаа органометаллик катализаторуудтай нягт уялдаа холбоотой. Ялангуяа, шилжилтийн бүлгийн металлууд болох титан, хром, никель, төмөр, кобальт, ванади, паллади бүхий органометаллик катализаторууд нь урвалын өндөр идэвхийг этилений полимержилтэнд үзүүлдэг өвөрмөц шинж чанарууд дээр нь үндэслэж полимер материалыг үйлдвэрлэж байна. Ингэж гарган авсан полимер материал маань бага нягттай, механик үйлчлэлд тэсвэртэй, уян хатан, боловсруулалтанд сайн ордог, хямд өртөгтэй, ямарваа нэгэн химийн урвалд идэвх муутай, дахин боловсруулах боломжтой гэх мэт онцлог шинжүүдийг хадгалсан байдаг. 
Дашрамд сонирхуулахад, Зиглер-Натта катализатор 1963 онд Нобелийн шагнал авч байсан түүхтэй. Орчин үед катализаторыг шинжлэх ухаан гэхээсээ илүүгээр урлаг болсон гэж үзэх болсон. 

-Манай орны хувьд энэ чиглэлийн судалгааны ажил хөгжиж, практикт нэвтрэх боломжтой юу? 

-Этилен болон пропилен хий нь полиолефин материал гарган авах үндсэн түүхий эд болдог ба эдгээр хий нь байгаль дээр олдоц ихтэй. Үүний үндсэн эх үүсвэрүүд нь байгалийн хий, нүүрс, нефть, целлюлоз зэрэг юм. Манай орны хувьд нүүрс, занарын арвин их нөөцтэй, нефтийн олборлолтын орд газруудтай, байгалийн хийн олон эх үүсвэрүүдтэй. 

Түүнчлэн Монгол улсын Засгийн газрын мөрийн хөтөлбөрт Дорноговь аймгийн Алтанширээ суманд Энэтхэг улсын “Engineers India limited” компанийн хөнгөлөлттэй зээлээр 1,5-2 сая тн хүчин чадалтай “Газрын тос боловсруулах” үйлдвэрийг барьж байгуулан 2024 онд ашиглалтанд оруулж, эх орны үнэт түүхий эд Тамсагбулаг, Зүүнбаян, Цагаан-Элсний ордуудын нефтийг боловсруулан нефтийн бүтээгдэхүүнээр дотоодын зах зээлийг ханган ажиллана гэж тусгасан бөгөөд одоогийн байдлаар дэд бүтцийн ажлыг гүйцэтгэж байна.    

Иймээс манай орны хувьд нүүрс болон нефть боловсруулах үйлдвэрийн дүнд үүсэх байгалийн хий, этан, пропаныг дахин боловсруулалтанд оруулах замаар этилен, пропилений хийг гарган авах нь энэхүү бүтээгдэхүүнүүдийг хаана хэрхэн ашиглах нэг шийдэл болохын сацуу шинэ судалгааны талбарыг бий болгож байгаа юм. Энэ нь Монгол улсад полимер синтезийн судалгааг хөгжүүлэх бүрэн боломж байгааг харуулж байна. Цаашлаад эдгээр нөөц боломжийг түшиглэн хуванцар материалын үйлдвэрлэлийн түүхий эдийг өөрсдөө бэлдэж, нэмүү өртөг бүхий түүхий эдийг үйлдвэрлэлийн түүхий эд болгон ашиглах чиглэлд анхаарал хандуулан ажиллавал биелэлээ олох боломжтой.