1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИИ XXI ВЕКА №2, 2012 Т Е Х Н О Л О Г И И 39
Развитие инновационной энергоэффективной
и экологически безопасной биотехнологии
производства экологически чистых (натуральных)
декоративно-отделочных материалов
Р.А. ТУЛУМБАЕВ, инженер по автоматизации химико-технологических процессов, руководитель проекта
В статье поднимаются вопросы производства эколо- прикладные знания естественных наук и включает химичес-
гически чистых декоративно-отделочных материалов, кие, физические и биологические аспекты использования
обеспечивающих регулирование микроклимата поме- биополимеров и минералов. Так, известны биополимеры,
щения и защиту внутренней среды обитания человека способные организовываться в особые структуры. Один из
от органических и неорганических загрязнителей. примеров – белки, которые не только могут сворачивать-
ся в глобулярную форму, но и образовывать комплексы
– структуры, включающие несколько молекул белков и не-
Экологическое строительство – мировой тренд, в ос- органические агенты. Заставить молекулы группироваться
нове которого лежит следование концепции устойчивого определенным способом, самоорганизовываться, чтобы в
развития (Sustainable Development), т.е. достижения опре- итоге получить новые материалы или устройства – один из
деленной гармонии между человеческой цивилизацией важнейших вопросов, стоящих и перед нанотехнологией.
и окружающей средой. Новые тенденции определяют и Существующие оригинальные методики биохимичес-
новые требования к отделочным материалам, изделиям и кого синтеза позволяют получать наночастицы различных
технологиям. металлов (Ag, Cu, Zn и др.). Специалисты Института
Инновационное направление биотехнологии изготов- проблем химической физики РАН и Института молеку-
ления экологически безопасного и чистого (натурального) лярной генетики РАН обобщили известные науке данные
отделочного материала, в частности для интерьера, впитало об антимикробном и антивирусном действии наночастиц
благородных металлов и широкозонных полупроводников.
Главной особенностью химических свойств наночастиц
металлов является высокая реакционная способность,
обусловленная повышенной склонностью к ионному и
атомному обмену, адсорбции на различных поверхностях,
к образованию поверхностных связей с другими адсорбиру-
юшимися частицами и т.д. Это позволяет получать новые,
действительно инновационные вещества и материалы с
самым широким спектром возможного применения.
Первый результат развития инновационно-промышлен-
ной идеи выражен в «Декоративной плитке» (патент на по-
лезную модель № 95711 RU), выполненной по эксперимен-
тальной инновационной биотехнологии, соответствующей
высоким «зеленым» стандартам. Это может быть примером
для прикладной науки и в решении проблем обеспечения
экологии дома, повышения уровня защищенности по-
мещений и объектов жизнеобеспечения в повседневной
жизни и в чрезвычайных ситуациях. Подобные экологи-
чески безопасные облицовочные изделия с уникальными
перспективными потребительскими характеристиками
не представлены в настоящее время на отечественном и
зарубежном рынках отделочных материалов.
«Скульптурный гипсовый облицовочный камень» вы-
полнен из экологически чистых природных минералов,
затворенных на клее из натуральных продуктов с соблю-
дением уникальной экологически чистой биотехнологии,
разработанной автором на основе древних рецептур.

2. 40 Т Е Х Н О Л О Г И И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИИ XXI ВЕКА №2, 2012
Изделие, выполненное посредством инновационной
биотехнологии, не содержит таких вредных растворите- Это любопытно
лей, как фенол, толуол, ксилол и др., обладает защитными
характеристиками от микроволн. Материал «декоративной Загадка Леонардо да Винчи
плитки» имеет свойство саморегулирования микроклимата,
Леонардо да Винчи использовал лак и краску с уникаль-
по характеру состава является адсорбентом, что позволяет
ными ингредиентами. К такому выводу пришли французские
«дышать» поверхности и обеспечивать оптимальный уро-
исследователи во главе с реставратором Филиппом Уолте-
вень влажности и газов в жилых помещениях.
ром, изучив с помощью лазера 7 работ великого художника.
Такие недостатки для многих отделочных материалов
Но главной загадкой исследования стало то, что да Винчи был
и изделий, как пористость и влагопоглощаемость, при
способен наносить глизаль слоем толщиной в 1-2 микрона!
определенных условиях и требованиях могут превратиться
Специалисты из Центра исследования и реставрации
в достоинства, но при этом многофакторная зависимость
усложняет разработку технических решений. музеев Франции обнаружили в полотнах художника новые
Варьируя виды сырья, условия обработки и синтеза, секреты. Используя современнейший метод лазерного анализа
можно получать адсорбенты с разной степенью развития – флуоресцентную спектроскопию, они обнаружили еще одну
пор. Но всегда существует оптимум в зависимости от особую технику, которой пользовался Леонардо для написания
целевого назначения использования, поскольку, с одной своих картин. Ученых заинтересовало, каким образом да Вин-
стороны, размер пор должен быть минимальным, чтобы чи применял приемы сфумато (sfumato) – последовательное
адсорбирующиеся молекулы могли в них проникнуть, а с чередование тонких слоев краски и глазури с целью смягчения
другой стороны, чем меньше поры, тем больше наложе- очертаний фигур и предметов, которое позволяет передать
ние сил противоположных стенок и сильнее адсорбция, окутывающий их воздух, в живописи. Эту технику (в пере-
а значит, соответственно, десорбция. воде с итальянского она означает «исчезающий как дым») в
Разрабатываемый инновационный декоративно- теории и художественной практике разработал сам великий
отделочный материал обеспечит защиту и улучшение живописец. Использование сфумато позволяло ему достигать
экологии внутренней среды обитания человека, регу- плавного перехода тонов и удивительно точно прорисовывать
лирование микроклимата в служебных, специальных и тени. Кстати, за исключением самого изобретателя, пос-
жилых помещениях, поможет создать привлекательный тичь эту технику не удалось и по сей день.
индивидуальный интерьер в жилых помещениях. Итак, группа работавших в Лувре исследователей во
В качестве оказания научно-технической помощи главе с Филиппом Уолтером досконально изучила несколько
кафедра аналитической химии, сертификации и ме- работ итальянского мастера, используя лазерный анализ.
неджмента качества (АХСМК) выполнила исследования Выявив толщину отдельных слоев краски и лака на каждом
первых представленных образцов материала в Центре полотне, им удалось установить, что Леонардо использовал
коллективного пользования научным оборудованием по для написания своих шедевров уникальные добавки. Филипп
получению и исследованию наночастиц металлов, окси- Уолтер объяснил: «Флуоресцентная спектроскопия устано-
дов металлов и полимеров «Нанотехнологии и наномате- вила, что итальянский мастер часто экспериментировал: он
риалы» Казанского государственного технологического пробовал добавлять в краски оксид марганца, медь, глазурь.
университета. Художник создал уникальную методику получения оттенка
– применял известную лишь ему смесь масел, смол, экстра-
ктов растений, благодаря чему создал удивительный эффект
объема и глубины изображения». Но самое главное – да Винчи
разработал методику нанесения глизали (прозрачной дол-
госохнущей краски) слоем толщиной в 1-2 микрона. Анализ
«Джоконды» и других работ да Винчи показал, что художник
создавал около 30 слоев, общая толщина которых не превыша-
ла 30-40 микрон. Интересно то, что современные покрытия
для экранов, создающие стереоскопический эффект, созданы
по такой же методике.
Специалисты, чья статья опубликована на ScienceDaily,
пока оставляют открытым главный вопрос: как мастеру
удавалось наносить краску столь тонкими слоями? Кажет-
ся, да Винчи в очередной раз удалось опередить свое время и
завести исследователей в тупик. Ведь ни в одном скрытом
слое не было найдено ни следов от мазков кисти, ни отпе-
чатков пальцев автора. Может быть, он первый придумал
пульверизатор и разбрызгивал краски в виде аэрозолей? Это
еще предстоит выяснить ученым.

3. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИИ XXI ВЕКА №2, 2012 Т Е Х Н О Л О Г И И 41
Это любопытно
Нанореакторы Древнего Египта
Исследовательской группе из национального центра
научных исследований Франции в рамках совместного с
компанией L’Oreal проекта по изучению и восстановлению
забытых косметических технологий удалось показать, что
в Древнем Египте были развиты и широко применялись
нанотехнологические методы.
Французские ученые изучили образцы краски на волосах
мумий с использованием рентгеноструктурного анализа и
электронной микроскопии. Выяснилось, что пигмент PbS
присутствует в краске в виде нанокристаллов размером 5 нм
в поперечнике, собирающихся в агрегаты диаметром около
200 нм. Они концентрируются в основном в кортексе (сред-
нем слое тканей волоса) и располагаются в виде линий вдоль
оси волоса. Такие линии размещаются на расстоянии около
8-10 нм друг от друга, что соответствует расстоянию
между волокнами кератина в кортексе. Тем самым стало
очевидным, что создание особой и оптимальной структуры
нанокристаллов определяется свойствами тканей челове-
ка, которые выступают в качестве задающей «матри-
цы» – нанореактора. Французских ученых особенно поразил
тот факт, насколько просто и естественно идет процесс
кристаллизации PbS и их последующей самоорганизации в
структурно чрезвычайно сложных тканях волоса.
Кристаллы PbS древнеегипетских косметологов
В протоколе исследования на процентное содержание очень похожи на синтезируемые в наше время кристаллы
сообщается: в результате исследования образцов получен-
с использованием метода «квантовых точек» и других
ная суспензия имеет распределение частиц по размерам
современных технологий. Однако в древности они произ-
190 ±30 нм.
водились с использованием очень недорогих и доступных
В настоящее время на основе доступных мировых
технологий, естественных материалов и органических
научно-прикладных достижений и экологически чистых
нанореакторов.
сырьевых ресурсов автор разрабатывает технологические
составы и условия получения функциональных матери-
алов на основе биополимеров и природных минералов, риментальный «Натуральный дом». Он спроектирован со-
обеспечивающие антибактериальный эффект поверхности трудниками фонда и построен из природных материалов.
изделий, регулирование микроклимата и очистку воздуха В ОАЭ возводится полностью экологичный город. Его
в помещении с помощью микропор и функциональных возведение началось в 2006 г. По расчетам проект будет
свойств материала. стоить $22 млрд и потребует 8 лет строительства. Город разра-
Эта система фильтрации и очистки воздуха подразу- батывается и строится как отдельная экосистема, где органи-
мевает взаимодействие материала изделия с воздушной зации, научно-исследовательские институты, коммерческие
средой, поверхность которого поглощает вредные газы и компании и заводы специализируются на производстве и
избыточную влагу, позволяет эффективно удалять и обез- потреблении экологически чистой энергии и безвредных для
вреживать опасные бактерии. окружающей среды продуктах. Долгосрочная цель состоит
Фильтрация воздуха и отделочные материалы, базиру- в том, чтобы создать широкий диапазон инновационных
ющиеся на нанотехнологиях, – это элементы взаимосвя- отраслей промышленности, которые смогут развивать новые
занной системы. Так, актуальны строительные проекты идеи и технологии. Будучи интегрированными в мировую
«Экодом» и «Экологически чистый коттеджный поселок экономику, эти отрасли промышленности преобразуют эко-
EcoVillage», созданные по международным стандартам. номическую роль Абу-Даби и будут способствовать развитию
«Экодом» – это, как считают сотрудники Фонда принца национальных и региональных экономических систем.
Чарльза, традиционная архитектура плюс экотехнологии. Технологии строительства и отделки в России отста-
Именно таков строящийся в Уотфорде, расположенный к ют по сравнению с европейскими странами на 5-7 лет.
северо-западу от Лондона в графстве Хартфордшир экспе- На отечественном рынке одним из ярких примеров и

4. 42 Т Е Х Н О Л О Г И И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИИ XXI ВЕКА №2, 2012
немногочисленных поставщиков экологически чистых и Химики предлагают немного заглянуть в будущее и уже
безопасных отделочных материалов является немецкая сейчас готовы предложить многофункциональный строи-
компания Kreidezeit. Она выпускает натуральные отделоч- тельный материал – штукатурку, которая не только делает
ные материалы, изготовленные по оригинальной техноло- изящными стены, но и убивает вредные микроорганизмы.
гии из природного сырья (один из примеров: молочный и Группа химиков из университета города Ухань (Китай)
растительный белок) и абсолютно не содержащие вредные предложила совершенно новый вариант штукатурки. В ее
для здоровья химические вещества. Эта продукция при- основе – не обычный гипс, а органическое соединение.
меняется для безопасной и экологически чистой отделки По словам разработчиков, новый строительный материал
внутренних помещений жилых домов, офисов, детских показал свою эффективность в уничтожении пяти видов
садов, школ, больниц, магазинов, а также при реставрации бактерий.
всемирно известных памятников архитектуры. Нанобиоэлектроника – новая быстроразвивающаяся
Еще один пример. Американский архитектор Ginger дисциплина, интегрирующая достижения наноэлект-
Krieg Dosier нашла способ создавать экокирпичи – без «вы- роники и молекулярной биологии. Ее успех во многом
пекания» в печи, а с помощью бактерий. За свой проект она обусловлен развитием нанотехнологий. В основе нанобио­
получила в этом году 1-е место в номинации One Design Fix электроники лежит использование процессов переноса
For The Future на престижном национальном конкурсе. заряда в биомакромолекулах и созданных на их основе
Натуральная краска с фотокаталитическим эффектом молекулярных структурах нанометрового размера.
для потолка и стен не только украшает и защищает конс- Развитие сегмента конкурентоспособной отечественной
трукции, но и выполняет роль воздухоочистителя, активно экологически чистой (натуральной) и/или безопасной
разрушая запахи, вредные вещества и бактерии. В состав продукции и технологий – одно из важных инновационных
полностью натуральной краски входят природные фото- направлений в экономике страны. По данным английского
каталитические пигменты. Падающий свет активизирует министерства торговли, к 2015 г. спрос на услуги рынка
эти пигменты, в результате чего окрашенная поверхность нанотехнологий вырастет в 10 раз. Надеюсь, предлагаемые
начинает активно забирать из воздуха вредные вещества, к рассмотрению новаторские решения, идеи и разработки
запахи и бактерии. Остальные природные составляющие проекта окажут благоприятное влияние на улучшение
краски подобраны так, что пойманным загрязнителям и экологии жилья и защиты внутренней среды обитания
микробам энергетически выгодно развалиться на составные человека как в повседневной жизни, так и в чрезвычайной
«кирпичики»: хлор, озон, углерод и т.д. ситуации.
Это любопытно
Вечная палитра мическим воздействиям и к воздействию выводится из структуры материала,
цивилизации майя элементов окружающей среды. уступая свое место молекулам пигмен-
Древняя цивилизация майя оставила И вот наконец секрет долголе- та. А при охлаждении каналы оказы-
нам немало загадок. Один секрет все же тия уникального синего красителя ваются закупоренными, что не дает
удалось недавно раскрыть французским майя удалось раскрыть при помощи красителю их покинуть. Это отчасти
ученым после долгих лет исследований. рентгеноструктурного и термогра- объясняет «долголетие» пигмента, но
Вопрос касается краски ярко-синего виметрического анализа французским есть и небольшой нюанс. Индиго теряет
цвета (Maya Blue), которую майя ис- исследователям из Института Нееля свой цвет и становится желтым, если
пользовали для оформления стен, скуль- под руководством доктора Катерины в нем разрушаются углерод-углеродные
птур и посуды. Если другие пигменты Дижоэ. Как выяснилось, Maya Blue связи. Однако в Maya Blue эти связи
со временем разрушались и бесследно создавалась путем смешивания индиго защищены каналами палыгорскита
исчезали, то Maya Blue сохранила свою (органической краски) с глиной палы- – явление, известное как стерическое
яркость и дошла до нас, кажется, в горскит. Последняя использовалась в экранирование. Разгадав секрет худож-
первозданном виде. Месоамерике с древних времен. Много- ников майя, исследователи планируют
Maya Blue была открыта еще в 1931 численные данные свидетельствуют о воспользоваться своими знаниями, что-
г., и уже тогда ученые были озадачены том, что майя были отлично знакомы с бы получить новый пигмент на основе
«живучестью» и устойчивостью к воз- ее свойствами. В результате серии сов- индиго и цеолита, который выполняет
действию этого цвета, найденного на ременных анализов выяснилось, что за- ту же функцию, что и палыгорскит.
доколумбовых предметах. Предположи- гадка таилась в молекулярном строении Ученые утверждают, что применение
тельно этот краситель был создан между глины палыгорскита во взаимодействии этой методики не ограничено одним
шестым и восьмым веками. Ученые пыта- с индиго. Структура глины устроена только синим цветом. Возможно, вскоре
лись понять, что же вызывает необычай- так, что ее каркас пронизан тончай- производители красителей смогут полу-
ную стойкость пигмента. Получающееся шими каналами, которые заполнены чить целую радугу пигментов, способных
соединение чрезвычайно устойчиво к хи- молекулами воды. При нагревании вода пережить века.