Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого - [37]
В настоящее время известны только два эффективных способа уменьшить потери азота на полях: распылять дорогостоящие удобрения с медленным высвобождением азота и вносить удобрения только при необходимости, на основе анализа почвы[198]. Как уже отмечалось выше, косвенные меры — в том числе повышение цен на продовольствие и сокращение потребления мяса — достаточно эффективны, но не слишком популярны. В результате маловероятно, что любое реалистичное сочетание этих методов может привести к радикальным изменениям в мировом потреблении азотных удобрений. В настоящее время ежегодно вырабатывается около 150 мегатонн аммиака, и приблизительно 80 % из них используется как удобрение. Почти 60 % этих удобрений вносятся в Азии, примерно четверть в Европе и Северной Америке, меньше 5 % в Африке[199]. Большинство богатых стран, вне всякого сомнения, могут и должны уменьшить количество вносимых удобрений (у них среднее потребление продуктов питания на человека и так слишком велико), а Китай и Индия — два главных потребителя азотных удобрений — имеют много возможностей исключить их чрезмерное применение.
Но Африка, континент с быстро растущим населением, по-прежнему испытывает недостаток в продуктах питания и является их крупным импортером. Любая надежда на самообеспечение продовольствием может быть основана только на интенсивном использовании азота: как бы то ни было, а уровень использования аммиака на этом континенте в три раза ниже, чем в среднем по Европе[200]. Лучшим (и долгожданным) решением была бы модификация зерновых культур, чтобы они приобрели свойство связывать азот, как это умеют делать бобовые, но этих рубежей генная инженерия еще не достигла. Есть и менее радикальный вариант — инокуляция (предпосевная обработка) семен бактериями, способными связывать азот; это инновация с еще неясными коммерческими перспективами.
Пластик: разнообразный, полезный и проблемный
Пластик — это большая группа синтетических (или полусинтетических) органических материалов, обладающих общим свойством: они пригодны для литья и штамповки. Синтез пластика начинается с мономеров, простых молекул, которые могут соединяться в длинные цепочки или разветвленные структуры, образуя полимеры. Два самых распространенных мономера, этилен и пропилен, получаются с помощью парового крекинга (нагревания до 750–950 °C) углеводородного сырья; углеводороды также дают энергию для последующего синтеза[201]. Пластичность этих материалов позволяет использовать при их обработке самые разные методы: литье, штамповку или экструзию, и им можно придать самую разную форму, от тонкой пленки до толстостенных труб и от легких как перышко бутылок до массивных и прочных контейнеров для мусора.
Больше всего в мире производят термопластов — полимеров, которые размягчаются при нагревании и снова становятся твердыми при охлаждении. На полиэтилен (ПЭ) низкой и высокой плотности приходится более 20 % мирового производства полимеров, на полипропилен (ПП) — около 15 %, а на поливинилхлорид (ПВХ) — более 10 %[202]. В отличие от них, реактопласты (в частности, полиуретан, полиимид, меламин и мочевинный формальдегид) не размягчаются при нагревании.
Некоторые термопластичные соединения сочетают низкий удельный вес с относительно высокой прочностью (износостойкостью). Прочные алюминиевые сплавы в три раза легче углеродистой стали, но удельная плотность ПВХ составляет лишь 20 % удельной плотности стали, а ПП — всего 12 %. Предел прочности на разрыв конструкционной стали составляет 400 мегапаскалей, а полистирола — 100 мегапаскалей, в два раза больше, чем у дерева или стекла, и всего на 10 % меньше, чем у алюминия[203].
Это сочетание низкого веса и высокой прочности сделало термопластик превосходным материалом, например, для толстостенных труб и фланцев, противоскользящих поверхностей и химических резервуаров. Термопластичные полимеры нашли широкое применение в автомобильной промышленности, как для отделки салонов, так и для внешних деталей (бамперы из ПП, приборные панели из ПВХ, фары из поликарбоната); легкие высокотемпературные, или огнестойкие, термопласты (поликарбонат, смеси из ПВХ и акрила) используются для отделки салонов современных самолетов; армированные углеродным волокном пластмассы (композитные материалы) применяются для изготовления корпусов летательных аппаратов[204].
Первые пластмассы, в частности целлулоид, получаемый из нитрата целлюлозы и камфоры (легковоспламеняемая основа киноиндустрии, замененная только в 1950-х гг.), производились в небольших количествах еще в последние три десятилетия XIX в., но первые термореактивные пластмассы (с температурой плавления 150–160 °C) были получены в 1907 г. Лео Хендриком Бакеландом, бельгийским химиком, работавшим в Нью-Йорке[205]. Его фирма, General Bakelite Company, основанная в 1910 г., начала первой производить пластик в промышленных масштабах, формуя из него самые разные изделия, от электрических изоляторов до черных телефонов с вращающимся диском, а во время Второй мировой войны из пластика изготавливались детали легкого вооружения. В 1908 г. Жак Бранденбергер изобрел целлофан.
