В нашей рубрике об ученых из Центральной Азии мы знакомимся с молодыми исследователями и узнаем об особенностях их ежедневной работы и перспективах развития и роста. В этот раз нашим героем стала Ботагоз Куспангалиева. Она рассказала о своем пути в науке, о том, как проходит PhD в США, и исследованиях в области химической инженерии и технологий улавливания углекислого газа.
Ботагоз Куспангалиева, PhD Georgia Institute of Technology, Химическая инженерия и устойчивые технологии
О себе
Я учусь на PhD-программе в США, в Georgia Institute of Technology, где занимаюсь исследованиями в области химической инженерии и устойчивых технологий.
С детства мне хорошо давалась математика, а с появлением физики среди учебных предметов, мой интерес стал осознанным. Я участвовала в школьных олимпиадах, и в 14 лет впервые самостоятельно прилетела из Актау в Алматы, чтобы сдавать экзамены в Республиканскую физико-математическую школу.
Учеба в РФМШ, сильные учителя и мотивированное окружение значительно повлияли на мой подход к учебе и помогли поступить в Назарбаев Университет. Именно там я впервые попробовала себя в научных исследованиях. В группе Dr. Inglezakis мы занимались очисткой фильтратов со столичного полигона твердых бытовых отходов, а позже с доктором Сарбасовым изучали процессы пиролиза и сжигания коммунальных отходов для центрального теплоснабжения. Эти проекты стали моими первыми научными публикациями.
Позднее я прошла летнюю стажировку в Токийском университете. Этот опыт показал мне международный масштаб науки и то, как исследования могут решать реальные практические задачи.
После бакалавриата я поступила в магистратуру в Howard University в США. Занималась устойчивым разделением растительного сырья на белковые и волокнистые компоненты с помощью трибо-электростатической сепарации.
Теперь я PhD candidate в департаменте химической инженерии Georgia Tech и занимаюсь исследованиями в области прямого улавливания CO₂ из воздуха. Это одна из перспективных технологий, которые могут замедлить изменение климата. Специальные материалы захватывают углекислый газ прямо из атмосферы, а затем его можно утилизировать или безопасно изолировать для долгосрочного хранения.
Моя работа связана с созданием и изучением таких материалов. Я синтезирую сорбенты на основе аминовых полимеров, изучаю их структуру, стабильность и их изменения со временем. Нас интересует, почему эффективность сорбентов снижается, как на них влияет окружающая среда и как можно улучшить их стойкость. Для этого я измеряю поглощение CO₂, используя спектроскопию, чтобы изучить химические изменения внутри материала, и анализирую, как меняется подвижность молекул в его структуре. Иногда требуется уникальное оборудование, и я езжу в национальные лаборатории. Например, в Oak Ridge National Laboratory я проводила эксперименты на нейтронных установках, которые позволяют увидеть процессы, недоступные другим методам.
Помимо экспериментальной части занимаюсь анализом данных, пишу научные статьи, выступаю на конференциях и участвую в коллаборациях с университетами, национальными лабораториями и индустриальными партнерами. В нашей группе я также обучаю новых студентов и помогаю им осваивать исследовательскую работу. Мне нравится, что в этой деятельности всегда есть место новым идеям и задачам.
О научных исследованиях
Мои первые исследования были тесно связаны с экологическими вызовами Астаны. В рамках первого проекта мы изучали очистку фильтрата со столичного полигона твердых бытовых отходов. Это один из самых сложных типов сточных вод, и задача заключалась в том, чтобы подобрать комбинации физических, химических и биологических процессов, которые смогут эффективно удалять органический углерод и аммиак. Мы показали, что для таких стоков необходима многоступенчатая схема очистки. Исследование стало моей первой научной публикацией.
В другом проекте мы изучали переработку коммунальных отходов методом пиролиза, смешивая их с различными типами угля. В Казахстане уголь все еще остается основным источником тепла, особенно для частного сектора. Мы исследовали, можно ли частично заменить уголь смесью органических бытовых отходов и угля, чтобы уменьшить общее потребление топлива и одновременно утилизировать отходы. В результате удалось получить биочар с хорошей теплотворностью, а также синтез-газ и жидкие фракции, пригодные для дальнейшего использования. Такие подходы потенциально могут снизить нагрузку на угольный сектор и уменьшить объемы отходов на полигонах.
Во время магистратуры в Howard University я работала над устойчивой переработкой агросырья. Мы разрабатывали трибо-электростатический метод, который позволяет выделять растительные белки и пищевые волокна из агроматериалов без использования воды и химических реагентов. Это более экологичный подход по сравнению с традиционными методами, которые требуют больших ресурсов.
О науке в Казахстане
Наука в Казахстане развивается, и в последние годы к ней стало больше внимания. Появляются новые инициативы, расширяются международные сотрудничества, университеты постепенно укрепляют свои позиции в глобальных рейтингах. Особенно заметна роль Назарбаев Университета, который стал важной точкой притяжения для исследователей. Даже обсуждение возможного открытия кампуса MIT говорит о том, что страна стремится двигаться в этом направлении.
Наука в Казахстане развивается, и в последние годы к ней стало больше внимания
Но есть моменты, которые все еще требуют внимания. Финансирование науки по-прежнему сосредоточено в нескольких крупных университетах, и многим исследователям в других регионах сложно развивать свои лаборатории. В стране пока мало крупных национальных лабораторий и общедоступных исследовательских центров, где можно работать с современным оборудованием. Такие центры могли бы значительно ускорить развитие науки и объединить усилия исследователей из разных городов.
Проблема есть и на стороне индустрии. В Казахстане пока недостаточно R&D подразделений, и молодые специалисты с уровнем PhD не всегда могут применить свои знания в промышленности. Было бы здорово, если бы компании активнее сотрудничали с университетами, создавали исследовательские группы и вкладывались в инновации.
Говоря о сообществах, в Северной Америке есть Kazakh Association of PhDs in North America — KAPNA. Это сообщество казахстанских PhD студентов и ученых в США и Канаде. Они помогают не только тем, кто уже обучается за рубежом, но и оказывают поддержку школьникам, студентам и молодым исследователям в Казахстане. KAPNA проводит ретриты, семинары, карьерные встречи, менторские программы и онлайн-мероприятия. На их сайте есть подробный Guidebook для поступления на PhD, который помогает понять процесс подачи документов и узнать больше о научной карьере. Такие сообщества формируют культуру обмена опытом, взаимной поддержки и критического мышления.
Мне нравится американский подход вовлечения детей в исследования. Здесь существует культура научных лагерей при университетах, проектных клубов, science fairs, где дети могут пробовать себя в экспериментах и исследовательских задачах. Хотелось бы увидеть больше таких возможностей в Казахстане: лаборатории при школах, исследовательские кружки, летние школы и программы при университетах. Это развивает самостоятельность, критическое мышление и уверенность в своих силах — качества, которые важны в современной науке.
Рекомендации для молодых ученых
Выбирайте тему, которая вам искренне интересна. Именно интерес удерживает человека в самые трудные периоды, когда эксперименты не работают, статьи возвращают на доработку и кажется, что прогресса нет.
Учитесь задавать вопросы. В науке это не признак слабости, а показатель зрелого мышления. Спрашивайте не только «Что делать?», но и «Почему именно так?».
Привыкайте к неудачам. Большая часть пути состоит из маленьких шагов, проб и ошибок. Важно замечать свои маленькие победы, фиксировать прогресс и не сравнивать себя с другими.
Синдром самозванца знаком почти всем молодым исследователям. Здесь помогает поддержка ментора, честный диалог и умение замечать свои достижения, даже самые маленькие.
Вторая трудность — это неопределенность. В науке невозможно заранее предсказать, когда получится эксперимент, выйдет статья или одобрят грант. Поэтому важно учиться гибкости, планировать краткосрочно и долгосрочно, но держать фокус на том, что вы реально контролируете.
Заботьтесь о себе. Наука — это марафон, а не спринт.
