10 инновационных технологий для химической промышленности в 2025 году и примеры стартапов
Передовая автоматизация процессов и молекулярный дизайн с использованием искусственного интеллекта повышают эффективность химических компаний. Эти технологии сводят к минимуму отходы, оптимизируют производство и делают его более безопасным. Алгоритмы искусственного интеллекта помогают прогнозировать химические реакции, а современные датчики улучшают протоколы безопасности на предприятиях.
3D-печать позволяет изготавливать на заказ химические компоненты и катализаторы. Это сокращает время выполнения заказа и помогает удовлетворить меняющиеся производственные потребности.
Блокчейн обеспечивает контроль над источниками сырья и позволяет отслеживать продукцию по всей цепочке поставок. А аналитика больших данных помогает оптимизировать химический состав веществ и операции.
Благодаря этим инновациям химическая промышленность становится более эффективной, а её развитие стимулирует прогресс как в производстве, так и в устойчивом развитии.
1. Аддитивное производство
3D-печать совершенствует изготовление материалов и изделий.
В аддитивном производстве используются технологии SLS, FDM и SLA. С их помощью создаются сложные химические компоненты и устройства слой за слоем. Высокоэффективные термопласты, фотополимеры и металлические порошки позволяют производить прочные и химически стойкие детали.
Эта технология также помогает сократить количество отходов и повысить эффективность производства. Развитие аддитивного производства приводит к ускорению создания прототипов, улучшению адаптации изделий и повышению устойчивости производственных процессов за счёт интеграции передовых материалов и внедрения CAD и моделирования.
3 практических примера использования 3D-печати в химической промышленности
- Индивидуальные детали оборудования. Цифровые модели помогают создавать детали для оборудования химической промышленности по индивидуальным заказам. Это ускоряет производство, сокращает время простоя при обслуживании и модернизации, а также повышает эффективность работы.
- Разработка катализаторов. 3D-печать позволяет создавать катализаторы с улучшенными характеристиками, такими как иерархическая пористость или индивидуально подобранная площадь поверхности. Это помогает ускорить и улучшить химические реакции.
- Быстрое прототипирование. С помощью аддитивного производства можно быстро и точно создавать прототипы химического оборудования, например реакторов или смесителей. Это помогает тестировать и улучшать конструкции, упрощает разработку и ускоряет масштабирование процессов.
xolo
Стартап Xolo использует технологию 3D-печати — ксолографию. В ней применяется свет с двойной длиной волны, чтобы создавать структуры высокого разрешения в фотополимерных смолах. Это позволяет отказаться от послойной печати и изготавливать химические компоненты и конструкции быстрее и точнее.
Фотоинициаторы компании Xolo преобразуют высоковязкие материалы в ксолографические составы. Они обеспечивают полимеризацию при пересечении двух различных длин волн света, что позволяет создавать детализированные структуры. Для этого используются специализированные смолы, которые обладают прозрачностью, механической прочностью и химической стойкостью.
2. Искусственный интеллект
Искусственный интеллект помогает в исследованиях, разработках и производстве благодаря современным вычислительным технологиям.
Модели глубокого обучения анализируют сложные химические структуры и предсказывают реакции, что ускоряет и уточняет процесс открытий. Алгоритмы с обучением подкреплением оптимизируют химические процессы, улучшая принятие решений на основе данных в реальном времени. Это повышает эффективность работы и сокращает количество отходов.
Обработка естественного языка (NLP) позволяет извлекать информацию из научной литературы и баз данных, находить новые материалы и рецептуры.
Цифровые двойники создают виртуальные модели химических заводов для оптимизации процессов. Это минимизирует время простоя и повышает общую эффективность работы.
3 практических примера использования ИИ в химической промышленности
- Оптимизация процессов. Алгоритмы на основе искусственного интеллекта непрерывно анализируют данные о химических процессах в реальном времени, выявляя скрытые паттерны и неэффективность. Это позволяет производителям химической продукции оперативно корректировать параметры производства, оптимизировать использование ресурсов, увеличивать производительность, снижать затраты и минимизировать отходы.
- Предиктивное обслуживание. Инструменты искусственного интеллекта непрерывно собирают данные о работе оборудования для химической переработки. Это позволяет заранее обнаружить аномалии, которые могут привести к сбоям. Прогнозируя необходимость технического обслуживания, эти инструменты предотвращают простои, продлевают срок службы оборудования и сокращают перебои в производстве.
- Контроль качества. Системы на базе искусственного интеллекта оценивают качество продукции, анализируя данные химического производства. Постоянный контроль обеспечивает соответствие продукции стандартам качества, что уменьшает количество дефектов и повторной обработки, а также повышает надёжность продукции.
Osium AI
Osium AI — это стартап, предлагающий программную платформу на базе искусственного интеллекта для разработки материалов и химических веществ. Она позволяет быстро предсказывать их свойства, избегая метода проб и ошибок.
Платформа обладает расширенными аналитическими возможностями, оптимизированным дизайном экспериментов, а также позволяет усовершенствовать процессы для снижения затрат и выбросов. Кроме того, она обеспечивает контроль качества в большом масштабе.
3. Дополненная реальность (AR) и виртуальная реальность (VR)
AR и VR улучшают визуализацию процессов, оперативный контроль и удалённое сотрудничество.
AR использует голографические дисплеи и данные в реальном времени для управления процессами и мониторинга безопасности. С помощью этой технологии можно визуализировать химические процессы и взаимодействовать с оперативными данными.
VR создаёт погружающие среды моделирования с использованием 3D-моделирования и пространственных вычислений. Эта технология применяется для создания виртуальных учебных платформ и симуляций сложных химических операций.
Алгоритмы машинного обучения расширяют возможности AR и VR, поддерживая предиктивное моделирование и улучшая процесс принятия решений в реальном времени.
Облачные решения оптимизируют химические операции, повышая эффективность и безопасность, а также уровень подготовки работников.
3 практических примера использования AR и VR в химической промышленности
- Учебные симуляторы. AR и VR создают виртуальную химическую среду для обучения сотрудников. Это позволяет им получить практические навыки, не подвергаясь опасности. Такой метод эффективно готовит персонал к работе со сложными химическими операциями.
- Удаленная помощь. С помощью AR технические специалисты могут удалённо получать помощь экспертов в диагностике системы, калибровке или устранении неисправностей сложного химического оборудования. Это повышает точность работы, сокращает ошибки, время простоя и расходы на командировки.
- Визуализация процессов. Инженеры-химики используют VR для визуализации и взаимодействия с 3D-моделями химических процессов и оборудования. Это позволяет выявить недостатки конструкции, оптимизировать процессы и обеспечить работоспособность новых систем до их запуска.
Immersafety
Стартап Immersafety из Индии предлагает VR-модули для обучения химической безопасности. Они повышают уровень безопасности на рабочем месте при работе с опасными веществами.
Технология Immersafety погружает обучаемых в интерактивные симуляции, где они могут отработать навыки обращения с химическими веществами и реагирования на чрезвычайные ситуации. Модули также включают учения по ликвидации аварийных ситуаций, безопасному хранению и транспортировке химических веществ и обучение работе с индивидуальными средствами защиты.
4. Большие данные и аналитика
Благодаря большим данным, работа на химических предприятиях становится более эффективной.
Производители химической продукции обрабатывают и анализируют данные из различных источников с помощью передовых технологий. Это позволяет им получать информацию в режиме реального времени и принимать взвешенные решения по всей цепочке создания стоимости.
Аналитика больших данных непрерывно отслеживает производительность оборудования и состояние завода благодаря интеграции с IoT-устройствами и датчиками. Это помогает управлять химическими процессами и оптимизировать энергопотребление.
3 практических примера использования больших данных и аналитики в химической промышленности
- Оптимизация процессов. Аналитика больших данных в реальном времени анализирует данные разных этапов химического производства и выявляет проблемы. Производители, зная о них, могут точнее распределять ресурсы, сокращать отходы и снижать затраты. Это делает химические процессы более эффективными.
- Открытие новых материалов. С помощью сложных химических данных, аналитики и больших данных можно быстрее открывать новые материалы. Они помогают найти потенциальные соединения и предсказать их свойства без физических испытаний. Это экономит время и деньги на научные исследования и разработки. Благодаря такому подходу инновации создаются и выводятся на рынок быстрее.
- Мониторинг безопасности. Мониторинг данных с датчиков на химических предприятиях позволяет выявлять потенциальные угрозы безопасности. Это повышает безопасность на производстве: можно сразу принять меры и предотвратить несчастный случай.
Telescope Innovations
Канадский стартап Telescope Innovations создал инструмент DIRECTINJECT-LC, который преобразует автономный анализ ВЭЖХ в онлайн-анализ химических реакций. Система непрерывно отбирает пробы из реакционных сосудов и отправляет их на внешний прибор для жидкостной хроматографии. Этот прибор автоматически обрабатывает пробы, измеряя концентрацию и состав веществ.
Инструмент также анализирует сложные химические процессы, включая твёрдо-жидкие суспензии, двухфазные системы и криогенные превращения. Это позволяет детально профилировать и оптимизировать реакции. Инструмент предоставляет информацию о механизмах реакции, влиянии побочных продуктов и каталитической активности в реальном времени.
5. Блокчейн
Блокчейн делает процессы в химической промышленности более прозрачными, безопасными и эффективными. Он обеспечивает децентрализованное и надёжное хранение данных о транзакциях. Благодаря блокчейну можно отказаться от посредников и безопасно отслеживать данные о производстве, логистике и соблюдении требований.
Интеграция блокчейна с искусственным интеллектом позволяет оптимизировать сложные рабочие процессы, что способствует повышению устойчивости, соблюдению нормативных требований и эффективности работы в этом секторе.
3 практических примера использования блокчейна в химической промышленности
- Прозрачность цепочки поставок. С помощью блокчейна химические компании отслеживают происхождение и путь сырья, чтобы выбирать этичных поставщиков, соответствовать отраслевым нормам и укреплять доверие между заинтересованными сторонами.
- Управление соответствием. Блокчейн помогает безопасно вести записи, которые защищены от несанкционированного доступа. Это упрощает обработку данных о соблюдении нормативных требований, таких как экологические отчёты и аудиты безопасности. Производители химической продукции снижают риск несоблюдения стандартов, а процесс аудита становится более эффективным.
- Защита интеллектуальной собственности. Децентрализованная бухгалтерская книга защищает интеллектуальную собственность химических компаний, регистрируя и маркируя по времени запатентованные формулы и инновации. Это предотвращает несанкционированное использование или дублирование технологий.
Blockceuticals
Индийский стартап Blockceuticals разрабатывает систему управления цепочками поставок на основе блокчейна. Она обеспечивает прозрачность, безопасность и эффективность работы.
Система собирает и отслеживает данные в реальном времени и записывает их в блокчейн-бухгалтерию, где они хранятся неизменяемыми. Также она отслеживает местоположение, условия окружающей среды и обработку продукта. Это позволяет получить информацию о пути продукта.
С помощью аналитики данных и машинного обучения система выявляет аномалии и отправляет оповещения. Так обеспечивается оптимальная целостность продукта и сокращаются потери.
Автоматизация процессов проверки и защита конфиденциальных данных упрощают соблюдение нормативных требований. Доступ к данным есть только у уполномоченных лиц.
6. CleanTech
Экологически чистые технологии направлены на обеспечение устойчивости и снижение воздействия на окружающую среду.
Например, улавливание, утилизация и хранение углерода (CCUS) помогают бороться с выбросами углекислого газа в атмосферу. Уловленный газ можно преобразовать в полезные продукты.
Ещё одна перспективная область — использование сырья на биооснове вместо ископаемого топлива. Это помогает снизить углеродный след в промышленности.
Экологически чистое производство водорода расщепляет воду на водород и кислород с помощью низкоуглеродной энергии. Это тоже снижает уровень выбросов.
Развитие технологий переработки, например химической переработки полимеров, позволяет извлекать сырьё из отходов. Так мы делаем шаг к циркулярной экономике.
3 практических примера использования чистых технологий в химической промышленности
- Устойчивое производство. Используя солнечную и ветряную энергию, производители химикатов меньше используют ископаемое топливо и меньше выбрасывают углекислый газ. Это помогает сохранить природу.
- Сокращение отходов. Решения CleanTech помогают химическим компаниям использовать возобновляемое сырьё и перерабатывать биоматериалы, что снижает количество отходов на начальном этапе. Это уменьшает расходы на утилизацию опасных отходов и помогает перейти к экономике замкнутого цикла.
- Энергоэффективность. Интеграция систем возобновляемых источников энергии и передовые методы управления энергопотреблением, такие как интеллектуальные сети и накопители энергии, оптимизируют энергопотребление на химических предприятиях. Эти инновации снижают затраты и повышают устойчивость и эффективность производства.
Eutechtics
Британский стартап Eutechtics разработал технологию EvoCarbon, которая превращает выбросы углекислого газа в карбоновые кислоты. Процесс происходит при определённых температурах и атмосферном давлении.
EvoCarbon перерабатывает отработанные химикаты для повторного синтеза реагентов. Это снижает углеродный след от производства карбоновых кислот. А они используются во многих отраслях, включая пищевую промышленность, фармацевтику, производство удобрений, текстиля, полимеров и красок.
7. Технологии подключения
Современные беспроводные датчики и аналитика данных в реальном времени позволяют точно контролировать производство на химических предприятиях. Они объединяют оборудование, активы и персонал, чтобы собирать информацию, которая помогает проводить техобслуживание по состоянию, улучшать протоколы безопасности и обеспечивать высокое качество продукции.
Мгновенный сбор и анализ данных помогают химическим предприятиям работать эффективнее, сокращать простои и увеличивать производительность. А интеграция с аналитикой больших данных позволяет оптимизировать цепочки поставок и повысить эффективность процессов.
3 практических примера использования технологий подключения в химической промышленности
- Сбор данных в режиме реального времени. Интеграция датчиков на химических предприятиях позволяет получать данные о производственных показателях в реальном времени. Это помогает быстро принимать решения, контролировать процесс, эффективно производить продукцию и минимизировать отходы.
- Удаленный мониторинг процессов. Возможность подключения позволяет удалённо следить за химическими процессами, что снижает количество сотрудников на объекте и повышает безопасность. Это помогает быстрее реагировать на проблемы, предотвращать их и минимизировать простои в работе.
- Автоматизация процессов. Технологии подключения позволяют автоматически реагировать на изменения на основе заданных параметров, что упрощает производство, снижает количество ошибок и повышает эффективность химического производства.
Ramen
Американский стартап Ramen предлагает решение NaaS для химических предприятий. Оно объединяет интеллектуальные устройства и IoT-системы на опасных объектах, используя радиосвязь CBRS и частотные диапазоны WiFi. Это позволяет создать частные сотовые сети для оперативного контроля.
Решение Ramen также мониторит условия окружающей среды в реальном времени и безопасно передаёт данные на химически активных участках. Кроме того, оно интегрируется с существующими архитектурами безопасности.
8. Интернет вещей
Благодаря технологиям IoT, таким как датчики реального времени и аналитика на основе искусственного интеллекта, химические компании могут принимать более взвешенные решения на основе данных.
Датчики собирают информацию о производственных процессах и обрабатывают её в реальном времени с помощью облачных платформ или пограничных устройств. Это позволяет непрерывно отслеживать работу оборудования и условия эксплуатации, что повышает эффективность и безопасность.
Кроме того, IoT помогает следить за экологией и соблюдать отраслевые нормы, а также оптимизировать использование ресурсов и снижать потребление энергии.
3 практических примера использования IoT в химической промышленности
- Мониторинг безопасности. IoT-устройства, встроенные в критически важное оборудование и опасные среды, непрерывно собирают и передают данные о безопасности. Это позволяет оперативно обнаруживать утечки газа или скачки температуры и принимать корректирующие меры.
- Управление активами. Датчики IoT, интегрированные в оборудование предприятия, отслеживают его местоположение, состояние и производительность. Такой обзор в реальном времени помогает проводить техническое обслуживание, сокращать время простоя и продлевать срок службы оборудования. Всё это снижает эксплуатационные расходы и повышает общую эффективность.
- Оптимизация процессов. IoT-системы собирают данные со всех этапов химического производства, чтобы анализировать эффективность процесса. Это позволяет производителям оперативно вносить изменения в процессы, оптимизировать использование ресурсов, улучшать качество продукции и сокращать отходы.
Firewires OneIoT
Стартап Firewires OneIoT создаёт IoT-платформу для химических предприятий.
Платформа использует IoT-устройства и обеспечивает мониторинг и контроль процессов в реальном времени. Это происходит благодаря безопасной аутентификации на транспортном уровне (TLS) и поддержке множества протоколов связи, таких как MQTT, HTTP и HTTPS.
Firewires OneIoT автоматизирует сбор и анализ данных с датчиков температуры, давления и химического состава. Это помогает обеспечить безопасность и эффективность химических производств.
У платформы есть приборная панель для управления устройствами и выполнения обновлений по воздуху. Также она контролирует производительность системы, передаёт и хранит данные.
9. Передовая робототехника
Передовая робототехника основана на искусственном интеллекте, машинном обучении и датчиках.
Коботы и дельта-роботы могут адаптироваться к работе и обучаться новым задачам самостоятельно. Они оснащены тактильными датчиками для точного управления и достаточно мобильны, чтобы работать в сложных условиях: с опасными химическими веществами, при экстремальных температурах или в замкнутом пространстве.
Интеграция искусственного интеллекта позволяет этим роботам анализировать данные датчиков и принимать решения в реальном времени.
Предприятия химической промышленности используют облачные вычисления, сети 5G и пограничные вычисления, чтобы самостоятельно оптимизировать свою работу: повысить безопасность, эффективность и производительность при минимальном участии человека.
3 практических примера использования робототехники в химической промышленности
- Автоматизированная обработка материалов. Роботы облегчают транспортировку сырья и продукции, в том числе сыпучих веществ и чувствительных соединений, по химическим предприятиям. Это уменьшает количество ошибок, повышает безопасность и пропускную способность, обеспечивая эффективное управление материалами в производстве.
- Точное смешивание. Современные датчики и системы управления помогают роботам точно смешивать химические ингредиенты. Это повышает качество продукта, снижает количество отходов и позволяет создавать сложные рецептуры.
- Операции в опасной среде. В опасных зонах, таких как места с высокими температурами, токсичными веществами или риском взрыва, используют роботов для защиты людей. Они работают там, где человеку находиться опасно, и помогают повысить производительность.
Chemify
Британский стартап Chemify создаёт химический язык программирования. Он преобразует описание молекул в реальные химические продукты.
С помощью этого языка роботизированная платформа синтеза Chemify автоматизирует процесс химического синтеза. Это помогает быстрее открывать и производить новые молекулы.
Платформа использует достижения информатики, химической инженерии и хемоинформатики для полной автоматизации процессов разработки, изготовления, тестирования и анализа.
10. Нанотехнологии
Нанотехнологии — это манипуляции с веществом на наноуровне. Они используют углеродные нанотрубки, нанокомпозиты и квантовые точки для улучшения химических реакций и свойств материалов.
Нанокомпозиты, такие как полимеры, армированные углеродными волокнами (CFRP) и металлоорганические каркасы (MOFs), лёгкие и высокопрочные. Квантовые точки, обладающие полупроводниковыми свойствами, используются в оптоэлектронике и технологиях визуализации.
Интеграция искусственного интеллекта позволяет создавать настраиваемые наноструктуры с высокой точностью для повышения эффективности химических процессов.
3 практических примера использования нанотехнологий в химической промышленности
- Передовые материалы. Благодаря нанотехнологиям можно создавать материалы с улучшенными свойствами: они прочнее, легче и устойчивее к высоким температурам. Такие инновации позволяют производить долговечные и эффективные химические продукты для различных областей, например, покрытий и конструкционных материалов.
- Разработка катализаторов. Нанотехнологии создают более активные катализаторы с большой площадью поверхности. Это ускоряет химические реакции, делает их более селективными, а также снижает энергопотребление и затраты на производство.
- Контроль загрязнения окружающей среды. Благодаря нанотехнологиям созданы материалы, которые могут улавливать и удалять мельчайшие загрязняющие вещества. Это более эффективный способ борьбы с загрязнениями, который защищает окружающую среду в химической промышленности.
Nano Chemical Technologies
Колумбийская компания Nano Chemical Technologies создаёт нанометрические химические продукты, которые улучшают свойства тяжёлых и сверхтяжёлых нефтей.
Продукты серии NCT снижают вязкость нефти, повышают её текучесть и плотность. Это происходит благодаря холодной химической реакции на наноуровне.
Технология NCT помогает сделать транспортировку и переработку нефти более эффективными, не вызывая коррозии и отравления катализаторов. Также она решает проблемы добычи углеводородов: снижает уровень кислотных газов и улучшает разделение эмульсий «вода в масле».
01.10.2024, 149 просмотров.