Как наука спасает атмосферу от загрязнений: интервью с ученым

Об актуальных научных разработках важно и нужно говорить, чтобы получать поддержку для их развития. И делать это можно, например, с помощью кинематографа. В рамках фестиваля ФАНК можно увидеть киноальманах «16 способов изменить мир». В него вошли короткометражные фильмы о науке, технологиях и ученых из Сколтеха. Режиссерка Мария Пономарева сняла кино «Формула дыхания» о кандидате химических наук Дмитрии Красникове и его разработке, с помощью которой можно очищать воздух. Углеродные нанотрубки в теории должны захватывать из воздуха молекулу СО2. Делимся интервью с Дмитрием и Марией о проблемах экологии, научных открытиях и искусстве.

— Вы рассказываете о нанотрубках как о способе улавливания молекул углекислого газа. Не могли бы вы рассказать о том, кто первым выдвинул эту идею? Принадлежит ли она вам, или вы занимаетесь физической реализацией модели, предложенной другими учеными?

— В науке очень часто открытия производятся параллельно несколькими командами независимо, просто потому, что время пришло. Сам принцип улавливания СО2 с помощью аминосодержащих соединений органично вытекает из уникальных свойств молекулы. Диоксид углерода не превращается в жидкость (сразу получается сухой лед), его соединение с водой мало стабильно (как нас учат еще в школе, угольная кислота разлагается самопроизвольно), а размер и низкая концентрация не позволяют ожидать, что мы сможем за сколько-нибудь разумное вложение ресурсов СО2 «отфильтровать». Поэтому соли СО2 являются логичным ответом на подобную задачу.

Здесь библейское изречение «нет ничего нового под солнцем» работает на полную. Например, крафт-процесс по производству той самой крафтовой бумаги послужил основной для современного щелочного улавливания СО2, который, однако, требует кучи энергии. Мы же делаем ставку на аминные адсорбенты на основе углеродных материалов, так как именно подобная модель составляет наиболее яркую композицию, по нашему мнению.

— Каким образом будет происходить внедрение ваших технологий? Как будет осуществляться сам процесс производства этих нанотрубок в промышленном масштабе и является ли оно само по себе экологичным?

— Процесс внедрения итерационный, и тут зачастую лучший результат, к которому мы стремимся в академической науке, является вполне себе настоящим врагом хороших решений. То есть зачастую нам не нужен лучший адсорбент для решения всех задач. Схожим образом нет необходимости использовать самые быстрые спорткары, чтобы выполнить простую задачу по перемещению груза из пункта А в пункт Б.

— К какому времени в будущем вы можете прогнозировать снижение концентрации CO2? Какие факторы должны для этого сойтись?

— Прогнозы — вещь неблагодарная. Есть красивая цитата Эйзенхауэра о том, что при подготовке к битве все планы нарушаются, но без них войну не выиграть («In preparing for battle I have always found that plans are useless, but planning is indispensable»). Так и здесь: есть определенное понимание среди академиков, части политиков и промышленников, что текущее положение дел — путь в никуда. Есть множество красочных оценок, свидетельствующих, что действовать необходимо сейчас.

Коллеги часто отмечают, что этот энергопереход, четвертый по счету (уголь, нефть, газ, возобновляемые источники), будет первым опытом, основанным не на чистой экономике. И это несомненный вызов, который требует единых усилий многих частей нашего общества. Тем не менее успешный опыт решения человечеством сложных и многоотраслевых задач в кратчайшие сроки (ядерный и космический проекты середины XX века, расшифровка генома, даже недавняя гонка за вакциной от коронавируса) оставляет большое поле для оптимизма.

— Какие другие перспективные технологии по очистке атмосферы сейчас разрабатываются в мире и в нашей стране? Расскажите о самых интересных.

— Это, наверное, тема отдельной и очень интересной, но все же лекции. Мы находимся в стадии бурного развития: существует ряд интересных решений в области мембран для улавливания СО2 не из воздуха, а из выхлопных газов крупных предприятий или технологических участков промышленных установок. Оказывается, собрать СО2 — это только полбеды. СО2 необходимо утилизировать. Более того, объемы улавливания действительно поражают. Через 10–15 лет для того, чтобы предотвратить худшие сценарии, человечество будет должно убирать СО2 ежегодно в разы больше, чем добывается нефти. А нефть — это основа химической промышленности. Дороги, пластики, косметика, текстиль — все это нефть. В этом смысле СО2 должен стать для нас новой нефтью в некотором смысле. Уже сейчас есть компании в США, которые улавливают СО2 и с помощью старых немецких технологий превращают его в бензин, называя его «зеленым», что, конечно, интересная история. Тем не менее это позволяет заводу окупаться, развивая технологии улавливания.

— Конкурируют ли ученые разных стран между собой, изолируясь друг от друга, или скорее стремятся работать коллективно, отказываясь от возможности личного успеха ради общей цели?

— Наука, конечно, интернациональна. Как я уже раньше отмечал, многие открытия происходят параллельно: например, спектроскопия комбинационного рассеяния была независимо разработана советскими и индийскими учеными. Тем не менее в западной литературе общепринятым является название в честь индийского ученого Рамана. Более того, многие ключевые изобретения происходят на стыке наук, когда работают люди из разных сфер и с разным образованием. В этом, кстати, одна из ключевых сильных сторон нашей команды в Сколтехе, где собрались выпускники ведущих научных школ нашей родины в области физики и химии.

— Расскажите о процессе создания фильма. Как шла подготовка и сами съемки? Советовалась ли с вами Мария по поводу своих художественных решений? И есть ли что-то общее между искусством и наукой?

— Самые интересные открытия и прогресс в науке происходят на стыке областей. В этом смысле опыт взаимодействия с командой, создающей фильм, бесценен. Было безумно интересно не только погрузиться в процесс создания фильма, но и по-другому посмотреть на свою работу. Это как в старой шутке про то, что, пока преподаватель студентам объяснял тему десятый раз, уже сам разобрался, а студенты до сих пор не поняли. Опыт общения с режиссерами и современными художниками позволил не только создать что-то совершенно уникальное и, держу кулачки, крутое. Наша команда по-другому посмотрела на сам проект, его позиционирование и место в обществе!

Этот момент создания чего-то нового, неизведанного и уникального, а также возможность потом поделиться с коллегами и обществом — один из самых крутых аспектов работы в науке! Так что да! Определенно есть много общего!

— Как строилась коммуникация с Дмитрием? Как была выбрана тема, раскрываемая в фильме? Было ли для вас личным открытием то, что вы узнали от ученого в процессе съемок?

— Наше знакомство с учеными Сколтеха в лаборатории научного кино началось еще до личного знакомства. Организаторы лабы попросили их сделать небольшие видеопрезентации по своим темам на человеческом языке, для чайников, так сказать. То есть для нас.

Визитка Дмитрия Красникова, старшего научного сотрудника Сколтеха из лаборатории наноматериалов, привлекла меня как раз тем, как она была выстроена драматургически: это был настоящий научно-популярный стендап. Да и сам Дмитрий показался мне достаточно харизматичным. Однако сложность темы поначалу отпугнула. Слова «наномембраны», «нанотрубки», «химические барьеры» звучали для меня как что-то очень далекое от насущных проблем человечества, которые, как мне хотелось показать в своем будущем фильме, решает современная наука.

Найти общий язык с Дмитрием оказалось легко. Он с первой секунды был абсолютно открыт и к моим вопросам, порой достаточно глупым, и ко всем идеям, касающимся съемок. «Давайте делать крутое кино!» — это была первая его реакция.

Все, что я узнавала от Дмитрия в процессе подготовки к съемкам, было для меня чем-то принципиально новым. Конечно, я и сама параллельно читала какие-то тематические статьи, смотрела видео. Оказалось, тема применения нанотрубок максимально широкая: где и для чего они только не применяются! Но для новеллы, которая должна идти не дольше 5 минут, пришлось выбрать лишь один аспект и безжалостно отсечь все побочные линии. И в этом, как и во всем остальном, со стороны Дмитрия мы встречали только понимание и содействие. Для меня это стало еще одним открытием — насколько современные ученые стремятся к прямой коммуникации с внешним миром, насколько у них гибкое, адаптивное мышление в этом плане, насколько они творческие и, я бы даже сказала, сотворческие.

— Вы выбрали интересную метафору пчелиных сот для рассказа о нанотрубках. Почему вы остановились именно на ней? Имеет ли этот образ какую-либо нагрузку, кроме визуальной схожести молекулы углерода в виде шестиугольника и сот такой же формы?

— Пчелиные соты появились как следствие поиска формы художественной выразительности. После посещения лабораторий Сколтеха мы с оператором поняли самое важное: нанотрубок в их натуральном виде наши зрители увидеть не смогут. Если бы речь шла о масштабе «микро», можно было бы как-то технически исхитриться, но к «нано» мы уже никак не могли подступиться с нашими возможностями.

Поскольку я по образованию режиссер-документалист, а не мультимедийщик или аниматор, у меня не было желания строить весь фильм на компьютерной графике или отрисовке нанопроцессов. При этом хотелось избежать и телевизионного формата «говорящая голова», когда в кадре мы видим только ученого, который увлеченно о чем-то рассказывает.

В ходе обсуждения этой проблемы с оператором мне в голову запала мысль: нужно искать в макромире какие-то аналоги, образы того, что мы не можем показать на уровне наномира. В этот момент ключевой фигурой и стал шестиугольник — ячейка нанотрубки, одна из самых совершенных природных форм.

Нанотрубки — это где-то очень далеко и как будто не про нас. А вот природа, архитектура, дизайн — это уже к нам гораздо ближе. Проблема того, каким воздухом будут дышать поколения наших детей и внуков, для нас выглядит более острой, чем фундаментальные научные поиски в сфере изучения свойств нанотрубок. Это не значит, что про фундаментальную науку не стоит и рассказывать языком кино или что она менее значима для общества, чем прикладные разработки. Просто будем двигаться постепенно.

— Ориентировались ли вы на другое кино об ученых и их разработках? Если да, то на какие фильмы?

— Когда я снимала свой первый научно-популярный фильм «Я — исследователь», которым потом защитилась как дипломной работой во ВГИКе, у меня были четкие ориентиры: Феликс Соболев (в первую очередь фильм «Я и другие») и Владимир Кобрин.

В этот раз не было абсолютно никаких ориентиров, если только из подсознания что-то выплыло. Хотелось сделать что-то с чистого листа, опираясь на свою интуицию, на свой опыт. Будет любопытно, если зрители или кинокритики найдут какие-то параллели, о которых я и не подозреваю.

Кстати, в итоге исходная задумка настолько расширилась, что сильно переросла пятиминутный формат и была отложена до лучших времен. Надеюсь, в ближайшем будущем мне удастся реализовать ее в среднем или даже полном метре.

— Вдохновила ли вас наука? Будете ли вы продолжать снимать фильмы об ученых и научно-популярное кино? Есть ли что-то общее между искусством и наукой?

— Наука вдохновляет меня постольку, поскольку она связана с человеком и с человеческими переживаниями. Все-таки в первую очередь я считаю себя документалистом, не разделяя лично для себя документальное и научно-популярное кино.

Мои ближайшие планы — бросить все свои творческие и организационные силы на то, чтобы развить изначальную идею фильма про нанотрубки в полный метр. Будет ли он «строгим» научно-популярным фильмом? Скорее это будет эксперимент по соединению линий современной науки и современного искусства. Интересно, что именно сейчас наука и искусство близки как никогда. Появилось такое направление, как science art, и это суперактуально, это привлекает очень осмысленных посетителей в галереи и выставочные залы. А одна из функций кино — это ведь как раз хроникальная фиксация момента, текущего состояния общества, культуры, науки в том числе. Хочется поймать ускользающую красоту.

Наука, как и искусство, — способ познания мира и себя в нем. В этом мы — режиссеры, художники — похожи с учеными: пытаемся что-то понять и передать дальше по цепочке. Время радикальных противопоставлений в духе «физик — лирик» прошло, настало время двигаться навстречу друг другу и создавать что-то действительно крутое.