У 1965 році було створено відділ № 8, як відділ хімії сульфоланів. Пріоритетним напрямом діяльності підрозділу було вивчення реакційної здатності п’ятичленних циклічних сульфонів, розробка нових методів синтезу їх похідних, всебічне вивчення хімічних та біологічних властивостей нових речовин та впровадження їх у виробництво. З 1965 по 1986 роки відділ очолювала д.х.н. Безменова Таміла Едуардівна, з 1986 по 2002 рік д.х.н. Григор’єв Анатолій Олександрович, під керівництвом якого відділ хімії сульфоланів було перейменовано у відділ органічного та нафтохімічного синтезу, що більшою мірою відповідало новим завданням, але дослідження в області хімії сульфолану залишались пріоритетними. В 2003 році відділ очолив к.х.н. Кашковський Володимир Ілліч, який започаткував новий напрямок відділу, що стосувався дослідження реакції метатезису та співметатезису з метою створення нових способів одержання цінних продуктів із нафтохімічної і рослинної сировини. З 2021 року відділ очолює к.х.н. Євдокименко Віталій Олександрович. В 2022 році до відділу приєднано лабораторію № 8.1 модифікації полімерів, яку очолює к.х.н. Рогальський Сергій Петрович.
У відділі органічного та нафтохімічного синтезу проводяться фундаментальні та прикладні дослідження у галузі нафтохімії та зеленої хімії. Основні напрями діяльності відділу стосуються переробки оксидів вуглецю на промислових каталізаторах з метою отримання спиртів та компонентів моторних палив; дослідження реакції метатезису та співметатезису різних речовин з метою створення нових способів одержання цінних продуктів із нафтохімічної і рослинної сировини; дослідження наукових та технічних аспектів ключових стадій технологічної схеми переробки рослинної біомаси та антропогенних відходів у напрямку одержання хімічних реагентів як базових продуктів, так і як прекурсорів для одержання продуктів органічного синтезу; розробки органо-мінеральних добрив та праймерів з антропогенних та сільськогосподарських відходів; синтез і дослідження поліфункціональних модифікуючих домішок на основі рослинної і нафтохімічної сировини для промислових полімерів; дослідження фулеренів, тороїдальних елементоорганічних кластерів і біметалічних координаційних сполук у радикальних реакціях окиснення органічних речовин.
В рамках конкурсної тематики у відділі виконувались роботи зі створення сучасних ефективних способів одержання целюлози з максимальним ступенем кристалічності конверсією біомаси, дослідження отримання й акумуляції водню при роботі реверсивної паливної комірки в прямому режимі та генерації електричного струму в режимі реверсу, наукового дослідження та розробки технічних аспектів по перетворенню потенціалу осадів в компоненти флокулянтів, будівельних матеріалів та органо-мінеральних добрив, розробки рецептури та технології створення комплексних органо-мінеральних добрив гранульованих пролонгованої дії на основі золових залишків, надлишкових мулів, перероблених рослинних відходів, гумінового компоненту для поліпшення мінерального живлення, зокрема фосфорного, головних зернових культур – пшениці озимої, кукурудзи, що вирощувалися за їх використання, розробка рецептури сумішевих етанольних біодизельних палив з вітчизняної сільськогосподарської сировини.
Удосконалено лабораторну установку для проведення гідрогенізації оксидів вуглецю на промисловому каталізаторі СНМ-У із застосуванням вібраційно-акустичних коливань. Проведено випробування при різних температурах і тисках суміші оксидів вуглецю з воднем в реакції одержання метанолу в порівняльному аспекті двох основних режимів досліджень: з використанням методу динамічного каталізу через вплив низькочастотних вібраційно-акустичних коливань та промисловий синтез метанолу без активації in situ. Показано, що використання вібраційно-акустичних коливань сприяє збільшенню активності каталізатора та підтримання такого стану в часі. В ході експериментальних досліджень було встановлено оптимальні умови експлуатації каталізатору з подовженим міжрегенераційним циклом. Сформульовано рекомендації до технологічних режимів ведення процесів та розробки принципової технологічної схеми переробки оксидів вуглецю в важливі хімічні продукти за умов дії акустично-вібраційних полів.
Принципова схема лабораторної установки: 1, 2 – балони із стисненими газами (робоча суміш і аргон, відповідно); 3 – реактор; 4 – комбінований сепаратор із системою охолодження на елементах Пельт’є; 5 –система очистки газів; 6 – циркуляційний насос; 7 – насос-дозатор уловлюючої суміші; 8 – ємність із сумішшю для уловлювання; 9 – генератор з підсилювачем потужності сигналів вібраційно-акустичних коливань; 10 – електричний обігрівач реактора; 11 – манометр; 12, 13 – редуктори; 14 – датчик контролю температури в зоні реакції; 15 – датчик контролю температури в зоні охолодження; В1–В6 – вентилі тонкого регулювання.
Зроблено повний порівняльний фізико-хімічний аналіз промислового каталізатора до та після процесу гідрогенізації оксидів вуглецю. Встановлено, що на підвищення активності каталізатора СНМ-У впливають такі структурні та морфологічні характеристики, як середній розмір кристаліта міді, морфологія поверхні каталізатора, його питома поверхня та термогравіметричні характеристики.
Проведено низку порівняльних досліджень каталітичних характеристик промислового гранульованого каталізатора СНМ-У із використанням робочої суміші газів (мольне співвідношення СО:Н2:СО2 = 1,0:2,92:0,24) оксидів вуглецю з/без застосування вібраційно-акустичних коливань in situ. За результатами проведених досліджень показано, що застосування вібраційно-акустичних коливань in situ частотою 30 Гц в процесі гідрогенізації оксидів вуглецю сприяє підвищенню продуктивності каталізатора СНМ-У за метанолом в 2,6 разів при підвищенні селективності на 16 %. Проведення процесу гідрогенізації в умовах вібраційно-акустичних коливань in situ показало, що це є одним із перспективних чинників впливу на підвищення або підтримання активності вже існуючих промислових каталізаторів саме під час ведення процесу.
Визначено ефективність композицій, складовими яких є нанокремнезем, різнометальні комплекси полігалактуронатів біогенних елементів з лігніогуміновими та лігносульфонатними компонентами для праймінгу насіння пшениці ярої у польовому досліді на базі структурного підрозділу «Агробіостанція» Ніжинського державного університету імені Миколи Гоголя. Застосування таких комбінованих препаратів органічного походження для передпосівної обробки насіння стимулює енергію проростання на 19-28%, активізує ріст та розвиток дослідних рослин пшениці ярої. В умовах недостатнього вологозабезпечення на період сходів та підвищених температур впродовж вегетаційного періоду, застосовані в досліді композиції для праймінгу насіння пшениці сприяли формуванню потужної фізіологічно-активної кореневої системи з покращеними морфологічними показникам, що позитивно позначилось на процеси поглинання вологи та засвоєння азоту, фосфору, калію з більш глибоких шарів ґрунту. Використання в досліді для праймування полігалактуронату срібла із активним кремнієм в складі нанокомпозиту сприяло підвищенню зернової продуктивності однієї рослини пшениці на 21 %, що дозволило отримати приріст зерна 1т/га порівняно з контролем. Введення гумату калію з полігалактуронатом срібла в складі комплексу забезпечило отримання приросту зерна 0,8 т/га порівняно з контролем. Випробування нанокомпозитних препаратів на основі різнометальних комплексів полігалактуронатів біогенних елементів, нанокремнезему, лігногуматних і лігносульфонатних компонентів показало перспективність їх застосування для стимуляції проростання насіння та підвищення продуктивності рослин. Проведені польові дослідження дозволяють зробити висновок, що досліджувані нанокомплекси різнобічно впливають на рослини: активізують біоенергетичні процеси, стимулюють ріст коренів, підсилюють проникнення мінеральних елементів та поліпшують живлення рослин пшениці ярої. Потреба вдосконалення сучасних агротехнологій шляхом використання новітніх вітчизняних інноваційних продуктів органічного походження дозволить скоротити витрати на їх придбання і впровадження окупляться приростами врожаїв.
Проведено хімічний аналіз відходів лігноцелюлозної сировини, а саме кронування дерев (тополя, дуб, береза, липа, каштан, клен) зелених відходів косіння газонної трави та різнотрав’я, опале листя (тополя, дуб, береза, липа, каштан, клен) та технічних культур (міскантусів гігантського, цукрового та китайського, сорго цукрового, льону та конопель). Встановлено, що відходи характеризуються високим вмістом водорозчинних речовин та геміцелюлоз, що робить їх привабливими для подальшої переробки бактеріями. Водночас технічні культури є більш привабливими для отримання целюлози, що нині для нашої держави є актуальним питанням. Показано, що найбільших виходів волокнистої целюлози та МКЦ ≥90 % досягаємо при переробці волокна технічної коноплі сорту Глесія. Такі продукти характеризувалися низьким вмістом неорганічних компонентів (0,5 та 0,2 % відповідно) і лігніну (1,6 та 0,8 % відповідно). З лігніну, що виділяли з варочного розчину для отримання целюлозних продуктів, отримували лігносульфонат натрію та калію. Останній використано для отримання добрив, що успішно пройшли польові випробування. Лігносульфонат натрію знаходить широке використання, як в’яжуча речовина для металургії. На основі отриманих целюлозних продуктів отримано ацетат целюлози, що за своїми характеристиками аналогічний промисловим зразкам. Таким чином, проведені дослідження показали можливість широкого застосування лігноцелюлозної сировини для отримання низки товарних продуктів, які нині імпортуються з-за кордону.
Розроблено технологічне рішення одержання високочистого діоксиду кремнію із рисової лузги за екологічно та економічно безпечним способом. Для виділення діоксиду кремнію використовувалася фториста технологія. Вона дозволяє відновлювати використані каталізатори, таким чином, вона є екологічно та економічно ефективною. Співробітниками відділу показано, що отриманий аморфний кремнезем різного ступеня чистоти (99,0000-99,9999 %) далі можна трансформувати або у карбід кремнію різної гексагонії, або застосувати як ефективну складову нанокомпозитних препаратів стреспротекторної дії для передпосівної обробки насіння та підживлення вегетуючих рослин.
Розглянуто сучасний стан наукових досліджень в області кінетики хімічних перетворень при каскадних багатостадійних процесах глибокого окиснення рідких органічних речовин молекулярним киснем. Відзначено відсутність в науковій літературі несуперечливих поглядів щодо механізму впливу надмалих доз наночастинок на енерговіддачу енергетичних матеріалів при глибокому окисненні та горінні. Синтезовано лабораторні зразки карбонових сфероїдальних нанокластерів, тороїдальних нанорозмірних кластерів поліоксомолібдатів та металокомплексних сполук з лігандним оточенням різної будови. Проведено оцінку впливу відібраних сполук на кінетику початкових стадій окиснення модельних рідких субстратів, показано можливість інверсії дії таких хімічних добавок на окиснення рідин при невисоких температурах. Досліджено та виявлено залежності антиоксидантних та протизношувальних властивостей хелатних сполук купруму з флуоровмісними лігандами від будови цих металокомплексів. Показано перспективність використання цих металокомплексів при надмалих концентраціях (10-3 % мас.) як багатофункціональних присадок до спиртовмісних моторних палив. Виявлено та пояснено подвійний механізм впливу добавок карбонових сферичних нанокластерів на протизношувальні властивості рідких вуглеводневих моторних палив. На основі виявлених аномальних залежностей фізико-хімічних властивостей розчинів від концентрацій карбонових наночастинок розвинуто погляди щодо механізму дії надмалих кількостей нанорозмірних добавок при глибокому окисненні та горінні рідких моторних палив. Ідея запропонованого механізму полягає в зміні під впливом домішок надмолекулярної структури, яку утворюють первісні полярні продукти окиснення в розчинах, від суцільної сітки водневих зв’язків до локальних доменних скупчень. Показано, що така зміна надмолекулярної структури в рідині сприяє полегшенню дифузії та випаровуванню молекул палива з рідкої фази до прилеглої реакційної газової області. Теоретично та експериментально обґрунтовано оптимальний діапазон концентрацій добавок карбонових наночастинок в складі палив для максимального підвищення енергоефективності, а також покращення екологічності згоряння бензинових, дизельних та реактивних палив.
Розроблено технологію глибокого зневоднення осадів стічних вод (на прикладі Бортницької станції аерації БСА) за допомогою контейнерної технології (елементів технології GeoTube) та досліджено можливості застосування такої технології в реальних умовах. Показано її висока ефективність при зневодненні аеробно-стабілізованих осадів та очищенні зворотної надмулової води. Розроблено технологічну схему процесів, впровадження яких дозволить вирішити вкрай гостру екологічну проблему Києва: зменшити навантаження на мулові майданчики за рахунок більш повного зневоднення мулів і ліквідувати потенційну загрозу прориву загороджувальних дамб та катастрофічного забруднення Дніпра; суттєво покращити якість надмулової води, що повертається з мулових майданчиків у „голову” процесу біологічного очищення.
Створено пілотну лабораторну установку, на якій відпрацьовано процес зневоднення різних за природою осадів в режимі «осад зовні контейнера > вода через геотекстильний матеріал всередину контейнера з постійним її відведенням». На даній пілотній установці проведено серію дослідів по зневодненню осадів у цеху аеробно-стабілізованих осадів (ЦАСО) Бортницької станції аерації. Характеристики одержаної води у процесів фільтрування наведено у таблицях. Відпрацьовано режими регенерації фільтрувальної геотканини та визначено продуктивність пілотної установки.
Розроблено технологію очищення промислово-побутових стічних вод для малих міст і населених пунктів шляхом анаеробного зброджування в психрофільних умовах. Технологія основана на концепції модернізації існуючих очисних споруд біологічного очищення комунальних стічних вод, яка передбачає:
Очистка комунальних стоків в психрофільних умовах здійснюється анаеробними мікроорганізмами, які проводять біодеградацію розчинних у воді органічних сполук (полюантів). Застосування таких агробіоценозів дозволило провести очистку стоків та зменшити кількість осадів та надлишкових мулів в десятки разів.
Втілення цієї технології забезпечує наступне:
Технологію впроваджено на каналізаційно-очисних спорудах м. Канева, наслідком чого стало збільшення глибини очищення стічних вод і зменшення кількості осадів (мулу) приблизно в 50 раз, що дозволило зменшити площу мулових майданчиків з 2,0 до 0,12 га.
Широке впровадження згаданої технології при мінімальних фінансових і ресурсних затратах може істотно поліпшити екологічну ситуацію в Україні.
Рисова лузга відноситься до багатотоннажних техногенних відходів. На сьогодні існуючі технології не забезпечують їх комплексну утилізацію. В Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії Національної Академії наук України розроблено безвідходний спосіб переробки рисової лузги у ліквідні продукти: целюлозу, горючий газ із теплотворною здатністю 3600–4000 ккал/кг, діоксид кремнію чистотою 99,98%.
Створено лабораторне обладнання для дослідження процесу вибухового автогідролізу рослинної біомаси в широкому діапазоні температур і тисків. Проведені дослідження показали, що всі вихідні матеріали рослинного походження, які були оброблені в умовах процесу вибухового автогідролізу, зазнали розволокнення своєї структури, а суміш кінцевих продуктів мала кашоподібний вигляд. Подальша обробка отриманої суміші дозволила розділити її на такі складові: мікрокристалічну целюлозу, геміцелюлозу, водорозчинні цукри та лігнін. Встановлено, що попередня обробка лозовидного проса в умовах вибухового автогідролізу сприяє інтенсифікації процесу ферментації (бактерія Clostridia acetobytylicum) у напрямку одержання біобутанолу, що обумовлено, на наш погляд, розволокненням рослинного матеріалу, тобто розкриттям його структури, що в свою чергу, полегшує доступ бактерій до поживних речовин. За результатами ферментації лозовидного проса, обробленого в умовах автогідролізу, вихід бутанолу становив 3,0 г/л. У той же час світові досягнення знаходяться на рівні 2,0-2,5 г/л.
В Інституті розроблені комплексні органо-мінеральні добрива нового покоління на основі осадів Бортницької станції аерації та золових залишків рослинних відходів. Польові випробування зазначених добрив в 2018-2019 рр. підтвердили їх високу агрохімічну ефективність. За їх використання відбувалось покращення азотно-фосфорного живлення дослідних рослин, що сприяло підвищення врожайності кукурудзи на 5,1 тонни з 1 гектару, пшениці озимої – на 2,9 тонни з 1 гектару та підвищення вмісту білку на 18,5% і 16,8% відповідно, за відсутності вмісту токсичних мікроелементів. Використання таких добрив також сприяло покращенню показників родючості дослідного темно-сірого опідзоленого ґрунту.
Плівки для застосування як їстівна упаковка для захисту продуктів від механічних ушкоджень, біологічного та хімічного впливу. Зберігають оптимальну вологість та захищають від черствіння. Плівки містять поживні речовини: пектин, бета-каротин, вітаміни групи В та U, бетаїн, клітковину, сорбенти. Всі зразки розчинні у воді при кімнатній температурі. За 10 – 15 хв. плівки розкладаються на окремі частинки, які потім розчиняються. На діаграмі наведено залежність температури початку деформації зразків від постійного навантаження. Межа міцності при цьому складає 10, 2.5 та 1.25 кг/см2 при температурах відповідно 40, 80 та 130 оС.
Спеціалістами Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України разом із Державною науково-виробничою корпорацією “Київський Інститут автоматики” та НВП “Альфа Стевія” розроблено високоефективну технологію
комплексної переробки фільтрату полігону № 5 київського міського звалища ТПВ. Технологічна схема повністю адаптована до існуючої інфраструктури полігону № 5, розрахована на переробку до 1000 м3 фільтрату щодобово і передбачає наступні стадії:
• глибоке попереднє каталітично-окиснювальне очищення фільтрату;
• знесолення за допомогою мембран;
• доочищення на біоставках до існуючих нормативних показників і скид чистої води в довкілля;
• знешкодження концентрованих залишків, одержаних в процесі каталітично-окиснювального
очищення фільтрату і його знесолення мембранними методами шляхом створення матеріалу для ізолюючого шару полігону ТПВ, матеріалу для будівництва доріг або планування промплощадок або будівельних матеріалів технічного призначення. Технологія може бути застосована на інших подібних об’єктах. Розроблена технологія комплексної переробки фільтрату пройшла санітарно-епідеміологічну експертизу в Інституті гігієни та медичної екології ім. О.М. Мазаєва АМН України, цим же Інститутом погоджене розроблене на основі вищезгаданої технології техніко-економічне обґрунтування “Впровадження модернізації
технологічного комплексу підготовки, переробки та знешкодження фільтраційних вод полігону ТПВ № 5 в с. Підгірці”. Як результат – одержано Висновок державної санітарно-гігієнічної експертизи від 14.08.2008 р. за № 05.03.02-07/52262 згідно якого означене ТЕО відповідає вимогам діючого санітарного законодавства України і може бути використано в заявленій сфері (комунальне господарство) застосування.
Основні публікації за темами досліджень:
Співробітники відділу
Каменських Дмитро Сергійович
Старший науковий співробітник, кандидат хімічних наук, старший дослідник
http://orcid.org/0000-0002-7341-2386
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=36241538700
https://scholar.google.com.ua/citations?user=5c0WskQAAAAJ&hl=ru
Ткаченко Тетяна Вікторівна
Старша наукова співробітниця, кандидатка хімічних наук, старша дослідниця
https://orcid.org/0000-0002-1295-0084
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57194224516;
https://www.webofscience.com/wos/author/record/AAB-2775-2020
Пилявський Володимир Степанович
Старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник
https://scholar.google.com.ua/citations?hl=uk&hl= uk&pli=1&user=kpz2jBMAAAAJ
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6508367809
Аксиленко Марина Дмитрівна
Старша наукова співробітниця, кандидатка сільськогосподарських наук
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57222660810
https://scholar.google.com.ua/citations?user=7eFn0-kAAAAJ&hl=ru
Камєнева Тетяна Михайлівна
Старша наукова співробітниця, кандидатка хімічних наук, старша наукова співробітниця
https://orcid.org/0000-0003-3971-9808
https://scholar.google.com.ua/citations?user=dC7dukoAAAAJ&hl=uk
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6603961132
Хімач Наталія Юріївна
Наукова співробітниця, кандидатка хімічних наук
https://orcid.org/0000-0002-3383-1439https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57212500478
https://scholar.google.com.ua/citations?user=4HZOnMMAAAAJ&hl=ru
Гайдай Ольга Олександрівна
Наукова співробітниця, кандидатка хімічних наук
https://orcid.org/0000-0003-2710-2560
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57574036200
https://scholar.google.com.ua/citations?user=6cztDZAAAAAJ&hl=ru
Павлюк Олександр Віталійович
Молодший науковий співробітник, кандидат хімічних наук
https://orcid.org/0000-0002-0857-4979
https://www.scopus.com/authid/detailuri?authorId=57212587846
https://scholar.google.com.ua/citations?user=YiUkgE4AAAAJ&hl=ru
Коріненко Богдан Валерійович
Молодший науковий співробітник, доктор філософії
https://orcid.org/0009-0001-7581-5656
https://scholar.google.com/citations?user=6hkOjzUAAAAJ&hl=uk
Бурдейний Віктор Григорович
інженер І категорії
https://orcid.org/0009-0001-5464-9636
https://scholar.google.com/citations?hl=ru&user=i7yze-gAAAAJ
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=59418900700
Баран Марія Миколаївна
інженер І категорії
https://orcid.org/0000-0002-3234-7661
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57792048200
https://scholar.google.com/citations?user=KyI3r4MAAAAJ&hl=uk
Дорошенко Сергій Олексійович
інженер І категорії
Решетар Тамара Павлівна
інженер І категорії
Калашніков Михайло Борисович
інженер І категорії
Старжинська Людмила Іванівна
інженер ІІ категорії
Барибіна Лілія Олегівна
технік
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=59480003500
Котвицький Денис Вадимович
технік
Виноградов Андрій Сергійович
технік
Спільна науково-дослідницька діяльність відділу з Універститетом Намика Кемаля (Туреччина) та Бакинським державним університетом в області одержання високочистих нанорозмірних матеріалів, модифікації одержаних речовин органічними та композитними матеріалами з подальшим вивченням їх характеристик.
Науково-дослідні послуги «Експериментальні дослідження параметрів та складу зразків лігноцелюлозної сировини, зокрема, з визначенням вмісту основних біополімерів (целюлози, геміцелюлози, лігніну), золи та інших складових і параметрів» на замовлення Національного університету біоресурсів і природокористування України.
© 2025 IBOPC NAS of Ukraine