Цифровой двойник аммиачного производства в контексте экономики замкнутого цикла

В статье представлены результаты прогнозной оценки экологического эффекта от внедрения цифрового двойника аммиачного производства, разработанного командой УрФУ в рамках проекта в Научно-технологическом университете «Сириус». На основе данных проекта систематизированы ключевые экологические риски аммиачного производства. Методами анализа причинно-следственных связей определены механизмы влияния цифрового двойника на минимизацию этих рисков. Показано, что за счёт предиктивного прогнозирования аварий и износа оборудования технология позволяет не только достичь значительного экономического эффекта (снижение простоев до 40%), но и существенно снизить аварийные выбросы (в т.ч. аммиака), оптимизировать расход реагентов и ресурсов, что вносит прямой вклад в реализацию принципов экономики замкнутого цикла.

Аммиачное производство характеризуется значительными экологическими рисками: аварийными выбросами (NH3, NOx), образованием токсичных сточных вод и отходов катализаторов. Аварии, обусловленные высоким износом оборудования (до 23 незапланированных остановок в год [1], усугубляют эту проблему, приводя к экономическим потерям до 5% прибыли [2]. Разработанный командой УрФУ на площадке «Сириуса» гибридный цифровой двойник (физические уравнения + нейросети KAN) уже доказал эффективность в снижении аварийности на 35-40%. Однако его потенциал для целенаправленного снижения экологической нагрузки в рамках проекта не был системно оценён.

Цель работы — количественно оценить экологический эффект от внедрения данного цифрового двойника. Задачи: систематизировать экологические риски, определить механизмы влияния на них цифрового двойника и дать прогнозную количественную оценку снижения эмиссий.

Актуальность цифровых двойников подтверждается ростом глобального рынка (совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) — 36,9% к 2029 г. [3]), а в России — задачами импортозамещения и технологического суверенитета [4].

Ключевые результаты, полученные в ходе исследования и подтверждённые данными партнёров приведены в таблице 2.

Таким образом, проведённое исследование демонстрирует, что цифровой двойник аммиачного производства является не только инструментом экономической оптимизации, но и эффективным решением для снижения экологической нагрузки. За счет предиктивного обслуживания и оптимизации режимов работы достигается значительное снижение аварийных выбросов и образования отходов, что вносит прямой вклад в реализацию принципов экономики замкнутого цикла. Перспективой является масштабирование подхода на другие отрасли ТЭК.

Литература:

1. IDS-INDATA. Equipment Downtime Report. 2025.
2. Inner. Калькулятор потерь завода. 2025. URL: https://inner.su/articles/ kalkulyator-poter-zavoda (дата обращения: 13.10.2025).
3. Digital Twin Market // Mordor Intelligence. URL: https://www. mordorintelligence.com/ru/industry-reports/digital-twin-market (дата обращения: 13.10.2025).
4. Об утверждении Стратегии социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов

до 2050 года: распоряжение Правительства РФ от 29.10.2021 № 3052-р // КонсультантПлюс. URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_ LAW_475991/ (дата обращения: 13.10.2025). 5. Цифровые двойники: предотвращение аварий // РБК Компании. 2025. URL: https://companies.rbc.ru/news/XeiwGxNYnr (дата обращения:
13.10.2025).

Автор: Ж.Ю. Хаустова. Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

Научные руководители — к.х.н. И.В. Рукавишникова, аспирант П. А. Веденеев

Источник: Экономика замкнутого цикла. Молодёжный взгляд. Вторая студенческая научно-практическая конференция (Москва, 30 ноября 2025 г.) / Сборник тезисов — М.: Мир науки, 2026 г. — Режим доступа: https://izd-mn.com/PDF/13MNNPK26.pdf — Загл. с экрана.