Из чего всё сделано? Рассказы о веществе - Любовь Николаевна Стрельникова

 Ветряные мельницы, которыми перемалывали зерно и перекачивали воду, делали из дерева.

 А современные гигантские «мельницы-ветряки, которые превращают энергию ветра в электричество, делают из сверхпрочных и лёгких материалов, созданных химиками

В общем, много всяких красивых идей, как добыть энергию без нефти, сейчас разрабатывают во всём мире. Не говоря уже о том, что во Франции, в местечке Кадараш, возводится огромный термоядерный реактор. В нём учёные со всего мира, в том числе и российские, намереваются зажечь маленькое рукотворное Солнце и питать человечество его энергией, преобразованной в электричество. Так что с энергетикой выходы как будто бы есть. Можно, наконец, черпать энергию из Вселенной. Но придумывать, как это сделать, придётся уже вам.

А вот чем заменить бензин в автомобилях? Похоже, мы действительно возвращаемся к идее Николы Теслы. Кстати, сто лет назад в Нью-Йорке бегало несколько тысяч электромобилей, которые подзаряжались на специальных «электрозаправках». Но тут, как назло, Генри Форд запустил первый конвейер по производству двигателей внутреннего сгорания на бензине. Они оказались дешевле электрических, поэтому от электромобилей отказались. Зато теперь каждая автомобильная корпорация предъявляет нам всё новые и новые модели электромобилей. Они, конечно, пока не очень привлекательны: на одной зарядке серийные автомобили могут проехать только 60-100 километров, да и скорость развивают чуть больше 100 километров (что, впрочем, только порадует пешеходов). Но очень скоро эти технические проблемы будут решены, так показывает вся история научно-технического прогресса.

Ещё один популярный вариант — использовать в качестве топлива для автомобиля водород. Выгоды очевидны, ведь при сгорании водорода образуется вода — никаких ядовитых и вредных выхлопных газов! А водород, в свою очередь, можно получать из воды, такой вот получается заманчивый цикл превращений. Проблема заключается в том, как хранить и транспортировать взрывоопасный водород. Над её решением сейчас бьются химики всего мира. И ведь решат, потому что нет учёных изобретательней химиков.

А вот что делать с сырьём для химической промышленности, если мы откажемся от нефти? Где его брать? В этом случае нам придётся подписать эксклюзивный контракт с природой, потому что без её помощи нам не обойтись.

«Зелёная» химия

Вы когда-нибудь видели настоящий химический завод? Если не живьём, то на картинке? Ну как же, скажете вы. Это такие огромные монстры, которые плюются вонючим воздухом и грязной, ядовитой водой. Да, первые заводы, которые строили ещё в начале и середине прошлого века, были похожи на то, что вы сказали. Но теперь они выглядят гораздо более симпатично.

Современные химические предприятия нового поколения компактнее и чище. От них не разносятся шум и пыль, из их труб не вырываются тёмные клубы ядовитых газов, а вся вода крутится внутри завода в так называемом оборотном цикле: её постоянно очищают и используют вновь и вновь. Они даже по-своему красивы с их блестящими колоннами, обвитыми разными трубками, с реакторами идеальной формы и пультами управления со множеством экранов и кнопок. С этих пультов технологи управляют на расстоянии всеми процессами, так что на современном заводе людей вовсе и не видно.

Как вы думаете, а как должен выглядеть идеальный химический завод будущего? Сорвите цветок у себя в саду и присмотритесь к нему. Вот это и есть идеальный химический завод. Не в том смысле, что у него должны быть яркие лепестки, пестик, тычинки и изумрудные листочки. Не по форме, а по сути!

В каждой клеточке живого цветка или травинки каждую секунду происходят миллионы химических реакций. Растение само синтезирует внутри себя все вещества, нужные для роста и красоты. В том числе и полимер целлюлозу, которая позволяет растению расправить плечи и не ломаться под тяжестью своего веса, и удивительные красители, и ароматные вещества, из которых складывается запах растения, и крахмал, и сахара... И между прочим, прекрасно обходится без всякой нефти.

Из какого сырья оно всё это синтезирует? А сырьё очень простое — вода и диоксид углерода плюс солнечный свет в качестве источника энергии. Эта троица попадает в цепкие лапы хлорофилла — вещества, которое содержится в клетках растений. Оно-то и командует, как взаимодействовать членам этой троицы. А в результате растение, поглощая воду и диоксид углерода, производит все те вещества, которые ему нужны. Впрочем, об этом процессе, называемом фотосинтезом, я уже рассказывала в пятой главе, но тогда нас интересовал другой образующийся при этом продукт — кислород, которым мы дышим,

Какая всё-таки потрясающая идея — из столь простых и доступных веществ, как вода и диоксид углерода, делать сложные вещества! В сущности, это и есть главная задача химика. Но пока природа остаётся непревзойдённой в этом деле. Фотосинтез изучают уже более двухсот лет. Многие учёные полагают, что он хорошо известен во всех деталях. Но вот незадача: всё как будто бы известно, а воспроизвести никто не может, ни в пробирке, ни в реакторе. Значит, что-то очень важное ускользает от внимания исследователей.

Хотите получить Нобелевскую премию? Тогда займитесь этим. Придумайте, как запихнуть фотосинтез в обычный промышленный реактор. И тогда мы сможем легко получать вещества, столь необходимые как сырьё химической промышленности. И про нефть можно будет забыть. Бесконечную благодарность человечества гарантирую.

Однако это дело будущего. Но уже сегодня природа готова выполнять свои обязательства по контракту, заключённому с человечеством.

Современные химические заводы не только компактнее и чище, но и красивее своих предшественников. И всё же им пока далеко до идеального химического завода

Это тоже не идеальный химический завод, это всего лишь его прообраз

Химиками становятся микробы

Каких живых организмов на Земле больше всего? Микробов! Их миллионы разновидностей, и они всюду — в почве, в воде, в воздухе, на наших руках и одежде и даже внутри нас. Биологи подсчитали, что в кишечнике взрослого человека присутствует более одного килограмма микроорганизмов, относящихся к сотням различных видов.

У микробов на Земле очень много работы — ведь они санитары, которые приводят в порядок нашу планету и нашу внутреннюю среду (я имею в виду кишечник). У них это прекрасно получается, потому что микробы обладают фантастическим чувством вещества, присущим только химикам высокого класса. Любую отраву и гадость они, поразмыслив, превращают в еду, черпают из них энергию для своей жизни и компоненты для строительства своих тел. Впрочем, это может быть и не отрава вовсе,