AP25794135 «Таза биогаз өндірісінің тиімділігін болжайтын математикалық моделін және аналитикалық жүйесін құрастыру».
SDG #7
Жоба жетекшісі
Шакерхан Қапан Оралғазыұлы, «Шәкәрім университеті» КеАҚ, Физика және информатика кафедрасының аға оқытушы, PhD докторы.
Өзектілігі
Ғылыми жобаның өзектілігі өнеркәсіптік ауқымдағы өндіріс жағдайында анаэробты ашыту кезінде биореактордың технологиялық параметрлерін сипаттаудың математикалық моделін жасау, сонымен қатар оны нақты уақыт режимінде компьютерлік визуализациялау болып табылады. Ғылыми жобаның жаңалығы жануарлар қалдықтарын кәдеге жарату кезінде анаэробты ашытудың жаңа математикалық моделін жасау болып табылады, оның негізінде осы биоэнергетикалық қондырғылардың тиімділігін болжауға және талдауға арналған компьютерлік бағдарлама жасалған.
Мақсаты
Ғылыми жобаның мақсаты – биоэнергетикалық қондырғылардағы технологиялық параметрлерді болжау үшін ақпараттық жүйені құру, оның ішінде бүкіл Қазақстан бойынша осы қондырғылардың энергетикалық қуатын анықтау, республика бойынша осы технологияларды дамыту көрсеткіштерін одан әрі болжау.
Күтілетін нәтиже
- анаэробты ашытуда қолданылатын әртүрлі математикалық модельдердің, соның ішінде ADM1 халықаралық математикалық моделінің салыстырмалы талдауы құрастырылады;
- әртүрлі математикалық модельдердің артықшылықтары мен кемшіліктерін ескере отырып, өнеркәсіптік масштабта анаэробты ашытудың технологиялық процестерін болжау үшін жаңа математикалық модель әзірленетін болады;
- детерминация коэффициенті R2 және орташа салыстырмалы қателік А анықталатын болады, бұл ұсынылған модель дәлірек және әмбебап болады деп санауға мүмкіндік береді;
- әзірленген математикалық модель негізінде биоэнергетикалық қондырғылардың жұмысын болжауға арналған компьютерлік программа жасалады;
- компьютерлік бағдарламаны әзірлеу үшін гипермәтінді белгілеу тілдері HTML, CSS, сценарий тілдері PHP, Javascript, MySQL деректер базасы пайдаланылады;
- анаэробты ашыту кезінде алынған биометанның технологиялық параметрлері туралы статистикалық мәліметтерді көрнекі түрде көрсететін bioenergy-tester.kz сайты әзірленеді.
Қол жеткізілген нәтиже
- Әдебиеттерге шолу және шетелдік тағылымдама «Таза биогаз өндірісінің тиімділігін болжауға арналған математикалық модель мен талдау жүйесін әзірлеу» жобасының тақырыбы бойынша әдеби шолу жасалды. Моно және Михаэлис-Ментен, Конто, Чен-Хашимото, Эндрюс, Муянг сияқты алыс шетел ғалымдарының, сондай-ақ Ковалев А.А., Гриднев П.И., Левчинов М.Д., Осмонов О.М., Васильев Ф.А., Сатьянов С.В. сынды жақын шетел ғалымдарының 1950, 1960, 1990 жылдардағы еңбектері қарастырылды. В.П. Друзьянова, Е.Н. Егорова сияқты ғалымдардың монографиялары зерттелді. Scopus, WoS, eLibrary, Google Academia, Crossref деректер базаларынан, ҚР Ұлттық кітапхана қорларынан және РФ Кемерово қаласының кітапханаларынан анаэробты ашу процестерін математикалық модельдеу саласындағы ғылыми еңбектер мен жарияланымдарға талдау жасалды. 75 жылдық тереңдіктегі әдеби талдау жүргізілді. Зерттелген барлық модельдер жалпылама шешімдер болып шықты және өндірістік масштабта қолдануға келмейді; олар зертханалық жағдайларда бактериялардың анаэробты өсуі мен олардың тежелуінің биохимиялық, физика-химиялық және кинетикалық процестерін ғана сипаттайды. Сондықтан мұндай математикалық модельдерді өндірістік деңгейде пайдалану практикалық тұрғыдан қиын, сонымен қатар бактериялар концентрациясы мен тежелу коэффициенті сияқты параметрлерді өндірістік жағдайда өлшеу мүмкін емес. Сондай-ақ, жоба аясында шетелдік университетке тағылымдамадан өтіп, сертификат пен шетелдік ЖОО-ның алғыс хаты алынды. Тағылымдама сертификаты 2025 жылғы 13-22 қазан аралығын қамтиды, ал алғыс хатқа Кемерово мемлекеттік университетінің (КемМУ) ректоры, РҒА академигі қол қойып, мөрмен растаған.
- Жабдықтар мен материалдарды сатып алу Жобаны жүзеге асыру үшін қажетті жабдықтар мен құрылғылар сатып алынды. ИТАН pH-метрі/иономері биологиялық процестерге қатысатын микроорганизмдердің өсуі мен тіршілік әрекеті үшін оңтайлы жағдайларды бақылау және сақтау үшін қолданылады. Иономер еріген қатты заттардың жалпы мөлшерін (минералдануды), ал pH-метр ортаның қышқылдығын өлшейді. Бұл параметрлер биореактордың тиімді жұмыс істеуі үшін маңызды. Анаэробты ашу биореакторындағы i3 UV-VIS спектрофотометрі процестерді оңтайландыру және өндіріс тиімділігін арттыру үшін маңызды мәліметтер алуға мүмкіндік береді. Сондай-ақ келесі материалдар сатып алынды: химиялық талдауға арналған аспаптар мен материалдар, қышқылдар, химиялық талдауға арналған сілтілер, реактивтер, спирттер мен буферлік ерітінділер, мемлекеттік стандартты үлгілер (МСҮ). Шарттар жасалып, сатып алу жұмыстары жүргізілді.
- Мәліметтер базасы және конференциялар Статистикалық мәліметтерді сақтауға арналған деректер базасы жүйесі әзірленді. Мәліметтерді жинау және сақтау бойынша серверлік жабдықты баптау және іске қосу жұмыстары сәтті жүргізілді және ол Университетте жұмыс істеп тұр. Халықаралық конференция материалдарында мақала тезисі жарияланды және конференцияға қатысу сертификаты алынды. 2025 жылғы 11-13 қыркүйекте өткен келесі конференцияларға қатысу сертификаттары бар:
a. 2nd Edition of Global Conference on Biofuels and Bioenergy (Biofuels 2025);
b. 4th Edition of International Conference on Oil, Gas, and Petroleum Engineering (GOPE 2025).
Аталған Халықаралық конференциялардың материалдарында келесі мақала тезистері жарияланды:
Development of a mathematical model and information system for predicting technological parameters of anaerobic fermentation bioreactor. Авторлары: Kapan Shakerkhan, Ermek Abilmazhinov.
Environmental Governance and ESG Alignment in the Petroleum Sector: Advancing Net-Zero Strategies Through Carbon Accountability and Climate Risk Integration. Авторлары: Kapan Shakerkhan, Vladimir Meshechkin and Ermek Abilmazhinov.
Сілтеме: https://biofuels-energy.magnusconferences.com/uploads/pdfs/biofuels-2025-abstract-book.pdf
- Мемлекеттік тіркеу Қысқаша мәліметтер дайындалып, МҒК-ға (ННС) жолданды, мемлекеттік тіркеу нөмірі: 0325РК01470.
Ғылыми топ
Шакерхан Қапан Оралғазыұлы
«Шәкәрім университеті» КеАҚ, Физика және информатика кафедрасының аға оқытушы, PhD докторы.
Абильмажинов Ермек Толегенович
«Шәкәрім университеті» КеАҚ, Автоматтандыру және ақпараттық технологиялар кафедрасының профессоры, т.ғ.д.
Пайдалы сілтемелер
Жоба туралы
Сол кездегі жобалар
АР27508635 «Қазақстандағы сиыр етін өндірудің бәсекеге қабілеттілігін талдау: АҚШ-та қолданылатын тәсілдермен бірге еттің сапасы, қауіпсіздік стандарттары және қаңқа параметрлерін салыстыру»
Болкенов Бакытжан Тургазыевич, «Шәкәрім университеті» КеАҚ,...
AP25796649 «Екіншілік сүт шикізатын қолдану арқылы құрт өндірісінің инновациялық технологияларын әзірлеу»
Жакупбекова Шугыла Кадыровна, «Шәкәрім университеті» КеАҚ, п...
AP25796807 «Жайық популяциясы киіктерінің гельминтоздары және тәлімбақ жағдайында ветеринариялық-профилактикалық іс-шараларды әзірлеу»
Қожаева Айгерім Романқызы, «Шәкәрім университеті» КеАҚ, Shak...
AP25796077 «Қазақ эмиграциялық баспасөзінің интеллектуалды дискурсты қалыптастырудағы рөлі»
Ұшқын Сәйдірахманұлы, «Шәкәрім университеті» КеАҚ ғылыми қыз...
АР26197931 «Ауыл шаруашылығы объектілерін үздіксіз электр энергиясымен және сумен қамтамасыз ету үшін автоматтандырылған басқаруы бар жел-күн қондырғысын әзірлеу және зерттеу».
Абильмажинов Ермек Толегенович («Шәкәрім университеті» КеАҚ,...
Байланыс
Ғылыми бөлім:
+7 (7222) 31-31-75
science@shakarim.kz