30 грудня 2025 року під головуванням Президента Національної академії наук України академіка НАН України Анатолія Загороднього відбулося чергове засідання Президії НАН України.
Із науковою доповіддю «Металоорганічні каркаси – новий клас пористих речовин та функціональних матеріалів» виступив завідувач кафедри фізичної хімії Київського національного університету імені Тараса Шевченка академік НАН України Ігор Фрицький. Це високоактуальний напрям, у розвиток якого українські наукові школи зробили значний внесок.
Металоорганічні каркаси (МОК) становлять інноваційний клас кристалічних сполук із контрольованою пористістю та можливістю селективної взаємодії з хімічними субстратами, що забезпечує їхній широкий потенціал у створенні нових функціональних матеріалів. Про стратегічне значення цього напряму свідчить присудження Нобелівської премії з хімії 2025 року. Прогнози світового ринку виробництва МОК вказують на його стале зростання до $1,5–2,5 млрд до 2030 року.
В Україні дослідження стосовно МОК розвиваються від самого зародження цього напряму в світі та пов’язані з науковими школами координаційної хімії академіків Костянтина Яцимирського й Віктора Скопенка, а провідними центрами таких досліджень є Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України та Київський національний університет імені Тараса Шевченка.
В Інституті фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України під керівництвом академіка НАН України Віталія Павліщука, членів-кореспондентів НАН України Ярослава Лампеки і Сергія Колотілова розроблено низку інноваційних підходів до створення перспективних функціональних МОК із контрольованою пористістю та селективністю. Показано, що структурна модифікація макроциклічних комплексів і ароматичних карбоксилатів забезпечує прогнозовані сорбційні, сенсорні й каталітичні властивості.
Створено пористі люмінесцентні МОК, здатні до вибіркового «згасання» випромінювання за контакту з певними органічними речовинами, що відкриває перспективи для розроблення високочутливих сенсорів. Значну увагу приділено каталітичним властивостям МОК трикарбоксилатного типу, для яких встановлено кореляцію між доступністю пор, сорбційною здатністю й активністю у реакціях конденсації та окиснення органічних субстратів. Каталітичні дослідження МОК серії HKUST-1 виявили їхню високу активність у процесах конденсації ароматичних альдегідів із нітрометаном.
У Київському національному університеті імені Тараса Шевченка під керівництвом академіка НАН України Ігоря Фрицького та доктора хімічних наук Костянтина Домасевича розроблено нові типи функціональних МОК, що забезпечують керовані сорбційні, оптичні, сенсорні властивості та можливість каталітичних перетворень малих молекул. Створено родини МОК на основі біспіразольних і триазольних лігандів, у яких цілеспрямована модифікація функціональних груп здатна забезпечувати високу селективність сорбції вуглекислого газу, що є перспективним для технологій видалення й концентрування CO₂ з промислових викидів, очищення природного газу та в інших низьковуглецевих технологіях.
Встановлені каталітично активні гібридні матеріали на основі цинку, кобальту і молібдену демонструють високу ефективність в епоксидуванні олефінів і окисненні органічних сполук. Висока термостабільність і мікро-/мезопориста структура (питома поверхня до 900 м²·г⁻¹) роблять їх привабливими для застосування у сорбційних технологіях і «зеленій» хімії.
У співпраці з Інститутом фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України вперше у світі показано можливість використання металокраунів для побудови пористих МОК, здатних до селективної сорбції, зокрема спиртів. На основі досліджень уперше запропоновано концепцію кооперативності сорбції в МОК, що зараз активно використовується в інших українських та іноземних наукових лабораторіях.
Систематичні дослідження МОК на основі поліціанометалатів заліза (ІІ), які проявляють спінові переходи, дали змогу встановити низку унікальних закономірностей, серед яких: вплив гостьових молекул на гістерезис спінового переходу, залежність температури переходу від об’єму включених ароматичних молекул і прояв енантіоселективного гостьового ефекту, що відкриває можливості детекції хіральних сполук. На основі таких МОК розроблено технології створення термохромних матеріалів для термоконтролю в широкому діапазоні температур, термохромних міток із температурною пам’яттю, придатних для маркування упаковок харчових продуктів і фармпрепаратів, а також для захисту цінних паперів.
Перспективними напрямами подальшого розвитку та застосування результатів досліджень наукових груп установ НАН України і закладів вищої освіти, що працюють у цій галузі, є створення високоселективних сенсорних систем для виявлення токсичних речовин і мікрозабруднювачів, розроблення спеціалізованих каталізаторів і сорбентів із заданою селективністю, розвиток технологічних підходів до селективного уловлювання CO2 й очищення води, а також дослідження можливостей біомедичного застосування МОК як контрастних агентів, платформ для доставки ліків, біосенсорів і використання МОК у сучасних енергетичних технологіях.
В обговоренні цієї доповіді виступили заступник директора з наукової роботи Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України член-кореспондент НАН України Сергій Колотілов, професор кафедри супрамолекулярної хімії Інституту високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка доктор хімічних наук Валерія Маханькова, директор ТОВ «Центр інноваційного розвитку «АБН»» Олександр Бліндер і академік-секретар Відділення хімії НАН України академік НАН України Петро Стрижак.
«Доповідь Ігоря Олеговича справила дуже цілісне й водночас динамічне враження, – відзначив, зокрема, академік НАН України Петро Стрижак. – Вона наочно показала, як за відносно короткий історичний час метал-органічні каркаси пройшли шлях від суто кристалохімічної цікавинки до повноцінного класу функціональних матеріалів із перспективами широкого прикладного застосування.
Особливо слід підкреслити, що українські наукові школи в галузі координаційної хімії не лише органічно інтегрувались у світовий контекст розвитку метал-органічних каркасів, а й у низці випадків запропонували оригінальні концептуальні підходи.
Отримані прикладні результати, пов’язані з сорбцією малих молекул, сенсорикою, каталітичними процесами та термохромними матеріалами, переконливо доводять, що МОК можуть стати основою для створення низки перспективних конкурентоспроможних технологій — у хімічній промисловості, в елементах безпеки і контролю якості та в екологічній сфері.
У цьому контексті доповідь, без перебільшення, окреслює дорожню карту подальшого розвитку напряму: від поглиблення фундаментальних уявлень до масштабування результатів і міждисциплінарної кооперації. Певен, що за належної підтримки цей напрям може стати однією з візитівок української хімічної науки у світі».
Розгляд цього питання підсумував Президент НАН України академік НАН України Анатолій Загородній: «Доповідь Ігоря Олеговича Фрицького та виступи в обговоренні засвідчили важливість одержаних результатів і значний інтерес наукової спільноти до метал-органічних каркасів, які є кристалічними сполуками з великим потенціалом створення нових функціональних матеріалів. Як зазначалось у доповіді, стратегічне значення цього напряму підтверджують цьогорічні результати Нобелівської премії з хімії, яку було присуджено за розроблення метал-органічних каркасів.
Доповідь Ігоря Олеговича окреслила прикладний потенціал метал-органічних каркасів у галузях селективної сорбції малих молекул, створення детекторів забруднення, промислових каталізаторів і термохромних матеріалів. Продемонстровано пріоритетність досліджень українських вчених у певних напрямах, зокрема, у створенні концепції кооперативності сорбції в метал-органічних каркасах, яка зараз активно застосовується у провідних наукових лабораторіях.
Думаю, що в подальшому доцільно визначити найперспективніші напрями досліджень і зосередитися на отриманні ще вагоміших прикладних результатів, а також намагатися розширювати співпрацю з науковими центрами та підприємствами, зацікавленими у впровадженні матеріалів, створених на основі метал-органічних каркасів».
Далі доповідь «Використання теплоенергетичних технологій в аграрному секторі» виголосила член-кореспондент НАН України Жанна Петрова, головний науковий співробітник Інституту технічної теплофізики НАН України, в якому виконуються актуальні та практично значущі наукові дослідження, спрямовані на розв’язання важливих науково-технічних проблем, пов’язаних із розробленням і широкомасштабним впровадженням сучасних енергоефективних теплотехнологій, які забезпечують зниження енергетичних витрат, сприяють зменшенню вуглецевого сліду і досягненню цілей сталого розвитку.
Однією із глобальних світових проблем сьогодні є економія енергоресурсів, залучення у сферу їхнього виробництва нетрадиційних джерел енергії, розроблення і впровадження енергоощадних технологій. Важливою стадією багатьох технологічних процесів, що застосовуються під час виготовлення й оброблення різної продукції (будівельних матеріалів, пиломатеріалів, деревинної та аграрної біомаси, вугілля з торфом і в агропромисловому комплексі (АПК)), є сушіння, на яке витрачається значна кількість енергетичних ресурсів. В Україні процеси сушіння споживають чималу частину енергії. За різними оцінками – від 10% до 25% загального енергоспоживання країни, а в агропромисловому комплексі – від 15% до 28%. Окрім того, традиційні технології не забезпечують належної якості перероблення продукції АПК, що призводить до 20–30 % втрат кінцевого продукту.
У межах розв’язання цієї проблеми науковці Інституту технічної теплофізики НАН України здійснили низку фундаментальних і прикладних робіт, дослідивши тепломасообмінні процеси під час зневоднення рослинних і тваринних матеріалів, з огляду на їхні властивості й режими сушіння. Побудовано уточнені математичні моделі та методології для розрахунку теплофізичних процесів, що відбуваються під час сушіння матеріалів різного походження. Визначено основні способи підвищення енергоефективності процесів сушіння як на етапі підготовки, так і у процесі зневоднення: зниження початкової вологості матеріалу перед сушінням шляхом механічного зневоднення, збільшення поверхні випаровування матеріалу, утилізація теплоти відпрацьованого теплоносія, використання нетрадиційних джерел енергії та інше.
Виконані дослідження й отримані нові результати дали змогу розробити інноваційні енергоефективні теплотехнології, промислово-технологічні лінії та обладнання для перероблення сільськогосподарської сировини, зокрема, на функціональні порошки, що зберігають біологічні активні речовини на високому рівні.
Ці технології підтверджено 58 патентами на винахід і затверджено Державним підприємством «Укрметртестстандарт» 24 Технічні умови України.
Важливим подальшим етапом стали впровадження й перевірка ефективності отриманих результатів. Зокрема, експлуатація 4 промислово-технологічних ліній нового покоління з виробництва функціональних порошків забезпечила зменшення витрат енергоносіїв на 30–40% порівняно з наявними технологіями, а очікуваний загальний річний економічний ефект від використання теплотехнології та обладнання однієї лінії перевищив 1 млн грн за терміну окупності 1 рік. Використання камерних сушарок із комбінованим нагрівом теплоносія у малих фермерських господарствах України з різноманітною сировиною дало змогу зменшити споживання електричної енергії майже вдвічі.
Окрім того, науковці Інституту розробили і впровадили на підприємствах харчової галузі інноваційні теплотехнології та обладнання з перероблення сільськогосподарської сировини на функціональні харчові порошки, на основі яких виготовляються продукти швидкого приготування, зокрема для Збройних сил України.
Фахівці Інституту широко співпрацюють з іншими науковими установами, а також закладами вищої освіти. Наприклад, спільно з Інститутом мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, Інститутом геронтології ім. Д.Ф. Чеботарьова НАМН України та Національним університетом харчових технологій виконують проєкти з якісного перероблення продукції агропромислового комплексу на сухі продукти швидкого приготування.
В обговоренні цієї доповіді виступили академік-секретар Відділення біохімії, фізіології та молекулярної біології НАН України академік НАН України Микола Співак, ректор Національного університету харчових технологій доктор технічних наук, професор Олександр Шевченко, президент Асоціації «УКРКОНДПРОМ» кандидат політичних наук Олександр Балдинюк, директор Інституту технічної теплофізики НАН України академік НАН України Юрій Снєжкін і академік-секретар Відділення енергетики і енергетичних технологій НАН України академік НАН України Андрій Русанов.
Зокрема, академік НАН України Андрій Русанов доповнив заслухану доповідь міркуваннями щодо актуальної проблеми, а саме – енергетичної безпеки України і того, яку роль у її зміцненні може відіграти агропромисловий комплекс: «Перше. Вже визнано, що для підвищення надійності енергетики необхідно розвивати концепцію розподіленої (децентралізованої) генерації. Наприклад, під час Другої світової війни енергетики Німеччини і Японії були суттєво розосереджені, через що бомбардування союзників так і не завдали їм значної шкоди. І навпаки, у військових конфліктах у Кореї, В’єтнамі й Іраку через високу концентрацію було виведено з ладу 90% генерувальних потужностей. Якщо подивитися на карту розташування джерел електрогенерації в Україні та Європі, видно, що вона у нас значно сконцентрованіша. Україна має йти шляхом розвитку – паралельно з централізованою – розподіленої генерації.
Друге. Україна взяла на себе зависокі зобов’язання щодо декарбонізації, які врешті-решт доведеться виконувати.
І третє. Необхідно визначити джерела енергії, які можуть забезпечити розподілену генерацію.
Вважаю, що співпраця енергетики з АПК може суттєво допомогти у розв’язанні цих задач. Україна має дуже великий потенціал у біопаливі. Але проблема полягає в тому, що ефективне використання цього палива сьогодні суттєво обмежене. Наявні технології використання біопалив передбачають дороговартісний процес його виготовлення. Наприклад, під час виробництві пелет їхня вартість, порівняно з сировиною, зростає в 3–4 рази. Це суттєво знижує їхню конкурентоздатність. Тому дуже важливо створювати технології як щодо прямого використання первинної сировини для біопалив, так і щодо здешевлення вироблення сертифікованого палива – пелет, брикетів тощо. Роботи, що їх виконують Інститут технічної теплофізики, інші наукові установи і заклади вищої освіти, сприяють розв’язанню цього питання, і вже є значні успіхи. Успішне розв’язання цієї задачі може забезпечити об’єми палива, необхідні для кількох ГВт встановлених електрогенерувальних потужностей.
Таке паливо можна використати для розвитку мережі електростанцій у системі розподіленої генерації. І, знов-таки, велику роль у цьому питанні можуть відіграти підприємства АПК. Якщо подивитися на карту розташування елеваторів України, яка є у вільному доступі, побачимо, що їх кілька тисяч і вони розосереджені по всій країні. Інфраструктура елеваторів вже багато в чому пристосована для створення на їхній основі невеликих теплових електростанцій, що працюють на біопаливі. Більшість елеваторів уже під’єднано до електричної мережі. На них працює кваліфікований персонал, причому навантаження роботою персоналу дуже нерівномірне у році. Елеватори розташовані на малому плечі доставки біопалив. Якщо розробити ефективні технічні рішення і створити відповідні законодавчі умови, на кількох сотнях елеваторів можна створити електростанції потужністю від 2 до 20 МВт. Це фактично і буде стійкою, стабільною розподіленою генерацією. Причому її можна використовувати і як маневрову. І вона буде вуглецево нейтральною. Це не зашкодить, а навіть збільшить ефективність роботи елеваторів за основним призначенням, тому що вони стануть енергонезалежними, собівартість продукції зменшиться, а також вони зможуть заробляти додаткові кошти за рахунок генерації та продажу електричної енергії».
Підсумки обговорення наукової доповіді традиційно підбив Президент НАН України академік НАН України Анатолій Загородній: «У доповіді члена-кореспондента НАН України Жанни Олександрівни Петрової та у виступах порушувалися важливі питання з розроблення та впровадження сучасних енергоефективних теплоенергетичних технологій в агропромисловий сектор, спрямованих на зниження енергетичних витрат. Це досягається за рахунок зниження початкової вологості матеріалу перед сушінням, збільшення поверхні випаровування матеріалу, утилізації теплоти відпрацьованого теплоносія та використання нетрадиційних джерел енергії.
У межах розв’язання цієї проблеми, як ми сьогодні чули, в установах Національної академії наук України, зокрема в Інституті технічної теплофізики НАН України, розроблено інноваційні енергоефективні теплотехнології, промислово-технологічні лінії та обладнання для перероблення сільськогосподарської сировини за майже повного збереження біологічно активних речовин.
Не можу не відзначити і впровадження енергоефективної теплотехнології та обладнання з перероблення сільськогосподарської сировини, на основі якої виготовляються продукти швидкого приготування, зокрема, для Збройних сил України.
З огляду на актуальність і важливість у практичному використанні напрацьованих фахівцями Академії теоретичних і практичних результатів розв’язання проблем розвитку використання енергоефективних теплоенергетичних технологій в аграрному секторі, які ми сьогодні побачили, необхідно тісніше співпрацювати з відповідними міністерствами, установами національних галузевих академій наук, виробничими підприємствами АПК і приватними компаніями».
На завершення учасники засідання розглянули низку кадрових і поточних питань.
За інформацією Відділення хімії НАН України
та Відділення енергетики і енергетичних технологій НАН України
Фото: пресслужба НАН України
