Әйгілі топырақтанушы Вильямс «Ғылымда демалыс жоқ. Ғылым үшін демалыс жұмыстың өзгеруі ғана» дейді. Бұл ойды ғылымның отанына айналған АҚШ-та 20 жыл білім алып, үлкен зерттеулер жасаған Нұршат Нұражы да құптайды. Себебі ол ешқашан ізденістен танған емес. Оның нанотехнология туралы зерттеуі ғалымдар арасында құнды. Ал бұл жолы қазақ ғалымы мұнайдан өңделетін дәріні биоқалдықтан жасаймыз деп ниеттеніп отыр. Назарбаев университетінің профессоры, химия инженері Нұршат Нұражы бастаған ғалымдар тобы мұнайдан өңделетін дәрі-дәрмекті тірі ағзалардың қалдығынан алу жобасын іске асырып жатыр. Бұл зерттеу – ұтымды инженериялық шешім. Еліміздің мұнайға негізделген экономикасын әртараптандыруға үлес қосады. Ғалымның өзімен, ерекше жаңалығымен танысайық.
Джозеф сыйлығының иегері
Барлық ғылымның бастауы – сұрақ белгісі екенін білеміз. Ғылымға бет бұрып, көкейінде қаншама сұрақ тұнған Нұршат Нұражы 2008 жылы АҚШ-тың Нью-Йорк қалалық университетінде химия ғылымы бойынша докторлық қорғаған. Осы уақытта 15-тен астам ғылыми мақаласын әлемдік ғылыми зерттеу журналдарында жариялады. Нанотехнология саласын зерттеп, оны қолдануда барын салды. Еңбегінің жемісін беріп, зерттеуі гүлдей бастады. Химия саласының үздік басылымы «Journal of American Chemical Society» журналын да жариялады. Содан бастап Нұршат ғылым нарына айналды. Наночиптерді жасау, оның әртүрлі амалдары мен қиындықтары, қолданылу аясы, есептеудің күш-қуаты сияқты жаңа ғылыми көзқарасын білдірді. Одан кейін Массачусетс технологиялық институтына пост-докторантуралық зерттеуге түсті. Осындай ізденістің ортасында жүрген ол күнделікті тұрмыста қолданылатын компьютерлердің сыйымдылығын қалай жоғарылатуға болады деген сұраққа жауап іздеді, тапты. Аталған нанобөлшекті жасау және оны қолдану туралы бүкіл дүниежүзінің ғалымдары тартысқа түскен сәтте оның ғылыми ізденісі мен жасаған өнімі сәтті болып шықты. Осы туралы ғылыми мақаласы «Advanced Materials» журналында жарық көріп, есімі ғылым кеңістігіне тарады. Халықаралық материал зерттеу қоғамының Сан-Франциско қаласында өткен жиналысында оның зерттеу жұмысы күміс медалін де алды. Ғалым 2013 жылдан бастап Массачусетс технологиялық институтына зерттеуші ғалым ретінде жұмыс істеді. Талаптанып жүрген қазақ баласын АҚШ-тың ғылыми орталығы 2015 жылы нанотехнологияға қосқан ерекше үлесі үшін Джозеф сыйлығымен марапаттады. Тіпті ғылыми сыйлықты алған тұңғыш қазақ ғалымы атанды. Массачусетс технологиялық институтының профессоры Анжела Балчермен бірігіп «M13 Virus» генетикалық инженерлеу арқылы жаңа түрдегі фото каталитикалық материал жасады. 2015 жылы ол Техас технологиялық университетінің химиялық инженерия факультетіне профессор болып жұмысқа тұрып, алғашқы зертханасын құрды. Қаншама жетістік пен марапаттың дәмін татып, ортасында жүрсе де 2019 жылы АҚШ-тағы жоғары жалақысы бар жұмысын тастап, елге оралды. Назарбаев университетіне орналасып, еліміздің ғылымын дамытуға бет бұрды. Қазір оның жетекшілігімен Назарбаев университетінде мембраналар, тоқ өткізетін пластиктер, күн нұры арқылы сутегін алу және биомассалар сияқты үлкен зертханалар жұмыс істеп тұр.
Мұнай емес, биомасса
Ғалымның еңбек жолын, жетістіктерін жіктеп жаздық. Енді елдегі еңбегіне оралсақ. Әлқисса. Негізі дамыған елдерде биомассаны мұнай орнына өңдеп пайдалану туралы баяғыдан айтылып жүр. Бірақ теорияны іске асырудың жолы бұлыңғыр. Сол себепті де бұл тақырып – қаншама ғалымның зерттеу нысанына айналған. Ал 2019 жылдан бері осы үдеріске біздің ел де қосылды. Түсіндіріп өтсек, дәрі-дәрмек жасау үшін мұнай емес, биомасса ретінде шөптің, ағаштың, балдырдың, малдың, балық пен құстың тіндерін, сүйектің, жүн-терінің түрлі қалдығын пайдалану жолы зерттеледі. Ол үшін биомассаны реакторға салып, қыздырады. Одан кейін ерітіндімен араластырып өңдейді. Осы реакциялардың әсерінен бөлініп шыққан целлюлоза мен сұйықтықты тазартып, арнайы құрылғы көмегімен сынақтан өткізеді. Себебі мұнай – сарқылатын ресурс. Ал биомассаның кейбір түрі тіпті бір аптаның ішінде қайта өнеді. Яғни үнемі жаңарып тұрады. Нұршат бастаған топ өздері ойлап тапқан реакцияны Англиядан арнайы алдырған қондырғы арқылы тексеріп өндіреді.
– Мұны біз өз арамызда «биоқалдықтардан материал өндіру жобасы» дейміз, өте ауқымды жоба. Мақсатымыз – биоқалдықтардан дәрі жасау. Дәрі болсын, резеңке болсын, полимер болсын, басым көбі мұнайдан химиялық жолмен алынады. Ал бұл материалдың адам өмірінде қолданылмайтын саласы жоқ. Фармацевтика, құрылыс, косметика, энергетика, киім индустриясы, ғарыш, электроника, жиһаз шаруашылығы, тамақ өнеркәсібі, бәрі-бәрі мұнай өнімдерін өте көп «тұтынады». АҚШ-тың Энергетика министрі өсімдіктен алынатын 12 молекуланы атап, «осылардың реакция тізбегін ашсақ, мұнайға тәуелділіктен құтыламыз» деген. Осы тәсілмен дәрі-дәрмекті де биоқалдықтардан алуға болады. Соның ғылыми жолын, химиялық тізбегін жобалап жатырмыз. Дәріні алу жолын тапсақ, полимер алуға көшеміз. Бірақ тездетпесек, кеш қалуымыз мүмкін. Өйткені бүкіл әлем қазір осы 12 молекуланың төңірегінде жарысып жатыр. Кім бірінші болып тізбекті дәлелдесе, патенттер соның меншігінде кетеді, – дейді ғалым. Бізге биомассаның тегі соншалық маңызды емес. Өсімдіктен де, ағаштан да бола береді. Целлюлоза алынса жетіп жатыр. Қазір химиялық реакцияның жолын жобалап жатырмыз. Негізі ол реакция жолы дайын. Енді соны түрлі жағдайда сынап, тиімділігін дәлелдеуіміз керек», дейді профессор.
Қазір ғалымдар 12 молекуланың 1-2 түрімен ғана айналысып жатыр. Осының өзіне он адам кірісіп отыр. Ал 12 молекуланың бәрін зерттеу үшін үлкен команда, қомақты ақша, орасан инфрақұрылым керек.
– Дәрі шығаратын зауыттарға барсаңыз, шикізаттан дәрі алғанға дейін өндірістің әр сатысы түрлі цехта өтетінін көресіз. Ал мына қондырғы сол өндірістік үдерісті біртұтас үздіксіз тізбекке тізіп бере алады. Мына тұрған құрылғы биомассадан үздіксіз үдеріс арқылы ақырғы өнім алатын үлкен өндірістік кешеннің кішірейтілген макеті деуге болады. «Ағынды химия» деген жаңа сала бар. Біз сол саланы зерттеп жатырмыз. Бір сөзбен тоқтамайтын реактор деп атауға болады. Мынаны түсінуіңіз керек, біз бұл құрылғы арқылы жаңа дәрі ойлап таппаймыз. Нарықта бар, мұнайдан жасалатын химикаттарды биомассадан да алуға болатынын дәлелдеп, соның инженериялық тізбегін түзіп шығамыз, – деп ұғындырды Н. Нұражы.
Сутегі энергиясы
Жалпы, Нұршат табиғаттың байлығын сақтауға көп көңіл бөледі. Біздің мемлекет те «жасыл» экономикаға көшу жолында талмай еңбектеніп жүр. Сондықтан да күн энергиясының көмегімен суды ыдыратып, сутегі мен оттегіні ажыратып алу әдісін де қолға алған. Ғалым 2060 жылы сутегі энергиясына өтеміз десек, осы жобаны барынша жылдам іске асыру керек дейді. Сутегіні әртүрлі жолмен алуға болады. Біреу суға кернеу беру арқылы ыдыратып, бөліп алады. Бұл – бұрыннан бар технология. Сутегі – газ. Осы жерден аккумуляция мәселесі шығады. Мысалы, көлікке пайдалану үшін газдың үлкен баллонын орнату тиімсіз. Сол үшін сутегіні қатты денеге айналдыру керек. Кесек секілді батарея ретінде көлікке орнату әлдеқайда жеңіл. Ал ток алуға қажетті оттегіні ауадан алады.
– Біздің осы бағыттағы зерттеуімізді әлемдегі өзге әріптестеріміз де жоғары бағалап отыр. Халықаралық ғылыми басылымдарға шыққан мақалаларымыз соған дәлел. Ток өткізгіш полимерден жасалған сезгіш құралымыз айрықша сенсордың көмегімен сутегі газының 5 ppm концентрациясын сезе алады. Қазір қолданыстағы технологиялардың мүмкіндігі сутегі газының 50 ppm концентрациясын анықтай алады. Басқаша айтсақ, қазіргі технологиялар газ концентрациясын 0,05 пайыз деңгейінде сезе алады. Біздікі бұдан 10 есе төмен концентрацияларды анықтай алады. Осы жаңалығымыздың өзін әлемдегі ғылыми қауымдастық жақсы бағалап жатыр. Бірақ арқаны кеңге салуға әлі ерте. Өйткені ғылымы дамыған елдің бәрі осы жарысқа «ат қосып» отыр. Шаң қауып қалсақ, өзгенің патенттелген технологиясын пайдалануға тура келеді, – дейді ғалым.
Нұршат Нұражы пандемия кезінде химиялык инжиниринг PhD бағдарламасын АҚШ-тағы тәжірибесіне сүйеніп жасаған. Содан бері осында директорлық қызмет атқарып, жобаларға гранттар ұтып ала бастады. Елге келгенде жалғыз-тұғын. Қазір 50 қызметкері бар ғылым ордасына айналды. Бір-біріне ұқсамайтын 7 түрлі бағытта 7 топпен жұмыс істеп отыр. Біздің жазғанымыз оның ғылыми еңбегінің бір ұшы ғана. Ғылымға жан-тәнімен берілген ғалым осындай-ақ болсын.