AP25794135 «Разработка математической модели и аналитической системы для прогнозирования эффективности производства чистого биогаза»
SDG #7
Руководитель проекта
Шакерхан Қапан Оралғазыұлы, НАО «Шәкәрім университет», старший преподаватель кафедры физики и информатики, доктор PhD.
Актуальность
Актуальность научного проекта заключается в разработке математической модели для описания технологических параметров биореактора при анаэробном брожений в условиях производственного промышленного масштаба, а также ее компьютерная визуализация в реальном режиме времени. Новизна научного проекта является разработка новой математической модели анаэробного брожения при утилизации отходов животноводства, на базе которой создается компьютерная программа для прогнозирования и анализа эффективности работы этих биоэнергетических установок.
Цель
Целью научного проекта является создание информационной системы прогнозирования технологических параметров в биоэнергетических установках, в том числе определение энергетической мощности данных установок по всему Казахстану, для дальнейшего прогнозирования индикаторов развития данных технологий по всей стране.
Ожидаемый результат
- будет составлен сравнительный анализ различных математических моделей применяемых при анаэробном брожений и в том, числе международная математическая модель ADM1;
- с учётом преимуществ и недостатков различных математических моделей будет разработана новая математическая модель для прогнозирования технологических процессов анаэробного брожения при производственном масштабе;
- будет определен коэффициент детерминации R2 и средняя относительная ошибка А, которая позволяет считать, что предложенная модель будет более точной и универсальной;
- на основе разработанной мат.модели будет создана компьютерная программа для прогнозирования работы биоэнергетических установок;
- для разработки компьютерной программы будут использованы языки гипертекстовой разметки HTML, CSS, скриптовые языки PHP, Javascript, БД MySQL;
- будет разработан web-сайт bioenergy-tester.кz, который будет визуализировать статистические данные технологических параметров биометана, полученные при анаэробном брожений.
Достигнутый результат
- Составлен литературный обзор по теме проекта: «Разработка математической модели и аналитической системы для прогнозирования эффективности производства чистого биогаза». Рассмотрены труды 1950х, 1960х, 1990х годов ученых дальнего зарубежья, такие как Моно және Михаэлис-Ментен, Конто, Чена-Хашимото, Эндрюс, Муянг и ближнего зарубежья Ковалев А.А., Гриднев П.И., Левчинов М.Д., Осмонов О.М., Васильев Ф.А., Сатьянов С.В. Изучены монографии таких ученых как Друзьянова В.П., Егорова Е.Н. Проанализированы научные труды, публикации ученых в области математического моделирования процессов анаэробного брожения из БД Scopus, WoS, eLibrary, Google Academia, Crossref, Национальные библиотечные фонды РК, города Кемерово, РФ. Проведен литературный анализ глубиной в 75 лет. Все изученные модели оказались обобщающими решениями и неприменимы в производственных масштабах, они описывают биохимические, физико-химические и кинетические процессы анаэробного роста бактерий и их ингибирования в лабораторных условиях. Поэтому использование таких математических моделей в промышленных масштабах затруднено с практической точки зрения, кроме того, такие параметры, как концентрация бактерий и коэффициент ингибирования, не поддаются измерению в производственных условиях. А также в рамках проекта пройдена стажировка в зарубежный университет, получен сертификат и благодарственное письмо от зарубежного ВУЗа. Сертификат о стажировке от 13 по 22 октября 2025 года, и благодарственное письмо с подписью и печатью от Ректора Кемеровского государственного университета (КемГУ) и академика РАН.
- Приобретены нобходимые оборудования и устройства для проекта. pH-метр/иономер ИТАН применяются для контроля и поддержания оптимальных условий для роста и жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в биологических процессах. Иономер измеряет общее количество растворенных твердых веществ (минерализация), а pH-метр - кислотность среды. Эти параметры важны для эффективного функционирования биореактора.реализации проекта. Спектрофотометр i3 UV-VIS в биореакторе анаэробного брожения позволяет получать важные данные для оптимизации процессов и повышения эффективности производства. А также приобретены материалы: Приборы и материалы для химанализа, Кислоты, щелочи для химанализа, Реактивы, спирты и буферные растворы для химанализа, Стандартные образцы (ГСО). Заключены договора и произведен закуп.
- Разработана система базы данных для хранения статистических данных. Настройка и запуск серверного оборудования по сбору и хранению данных успешно осуществлены и работает в Университете. Опубликован тезис статьи в материалах Международной конференции и имеется сертификат участия в конференции. Имеются сертификаты участия в конференциях от 11-13 сентября 2025 года:
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)
В материалах данных Международных конференциях опубликованы следующие тезисы к статьям:
a. Development of a mathematical model and information system for predicting technological parameters of anaerobic fermentation bioreactor. Авторы: Kapan Shakerkhan, Ermek Abilmazhinov
b. Environmental Governance and ESG Alignment in the Petroleum Sector: Advancing Net-Zero Strategies Through Carbon Accountability and Climate Risk Integration. Авторы: Kapan Shakerkhan, Vladimir Meshechkin and Ermek Abilmazhinov
https://biofuels-energy.magnusconferences.com/uploads/pdfs/biofuels-2025-abstract-book.pdf
- Краткие сведения подготовлены к ННС и отправлены № госрегистрации 0325РК01470.
Исследовательская группа
Шакерхан Қапан Оралғазыұлы
НАО «Шәкәрім университет», старший преподаватель кафедры физики и информатики, доктор PhD.
Абильмажинов Ермек Толегенович
НАО «Шәкәрім университет», профессор кафедры автоматизации и информационных технологий, д.т.н.
Полезные ссылки
О проекте
Проекты того же периода
АР27508635 «Анализ конкурентоспособности казахстанского производства говядины: сравнение параметров туш, качества мяса и стандартов безопасности с подходами, используемыми в США»
Болкенов Бакытжан Тургазыевич, НАО «Шәкәрім университет», Ph...
AP25796649 «Разработка инновационных технологий производства курта с использованием вторичного молочного сырья»
Жакупбекова Шугыла Кадыровна НАО «Шәкәрім университет», пост...
AP25796807 «Гельминтозы сайгаков и разработка ветеринарно-профилактических мероприятий в условиях неволи»
Қожаева Айгерім Романқызы, НАО «Шәкәрім университет», Shakar...
AP25796077 «Роль казахской эмиграционной прессы в формировании интеллектуального дискурса»
Ұшқын Сәйдірахманұлы, научный сотрудник НАО «Шәкәрім универс...
АР26197931 «Разработка и исследование ветро-солнечной установки с автоматизированным управлением для бесперебойного электро- и водоснабжения сельскохозяйственных объектов».
Абильмажинов Ермек Толегенович (НАО «Шәкәрім университет», к...
Контакты
Научный отдел:
+7 (7222) 31-31-75
science@shakarim.kz