Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого - [39]

.

В последние годы растет озабоченность из-за загрязнения пластиком суши и особенно океана, прибрежных вод и пляжей. Я вернусь к этой проблеме в главе о защите окружающей среды, но безответственное обращение с пластиком — это не аргумент против использования этих разнообразных и действительно незаменимых синтетических материалов. Более того, что касается микроволокон, то было неверным предполагать, как это делают многие, что их присутствие в океане обусловлено износом синтетического текстиля. Эти полимеры составляют две трети всех волокон, выпускаемых в мире, но исследование образцов морской воды показало, что большинство волокон в океане (более 90 %) естественного происхождения[213].

Сталь: вездесущая и пригодная для переработки

Стали (точнее употреблять это слово во множественном числе, потому что их более 3500 сортов) представляют собой сплавы с преобладанием железа (Fe)[214]. В чугуне, который выплавляется из руды в доменных печах, содержится 95–97 % железа, 1,8–4 % углерода и 0,5–3 % кремния, а также незначительное количество других элементов[215]. Из-за высокого содержания углерода чугун отличается хрупкостью и низкой пластичностью (способностью к растяжению), а прочность на разрыв у него меньше, чем у бронзы или меди. В доиндустриальную эпоху сталь изготавливали в Азии и Европе разными кустарными методами — то есть процесс всегда был трудоемким и дорогим, — и поэтому она не была доступна для повседневного применения[216].

Современную сталь получают из чугуна, уменьшая содержание углерода до 0,08–2,1 % массы. По своим физическим свойствам сталь значительно превосходит самый твердый камень, а также другие распространенные металлы. У гранита предел прочности на сжатие (способность выдерживать нагрузку, сдавливающую материал) примерно такой же, но прочность на разрыв на порядок меньше: гранитные колонны выдерживают нагрузку не хуже стальных, но стальные балки в 15–30 раз прочнее гранитных[217]. Прочность на разрыв у стали, как правило, в семь раз выше, чем у алюминия и почти в четыре раза выше, чем у меди; температура плавления алюминия составляет 660 °C, меди — 1085 °C, а стали — 1425 °C.

Сорта стали делятся на четыре главные категории[218]. Углеродистая сталь (90 % всей стали на рынке, с содержанием углерода 0,3–0,95 %) используется повсеместно — от мостов до холодильников и от шестеренок до ножниц. В легированной стали присутствуют добавки одного или нескольких элементов в разных концентрациях (чаще всего марганец, никель, кремний и хром, но также алюминий, молибден, титан и ванадий), предназначенные для улучшения ее физических свойств (твердости, прочности, пластичности). Нержавеющая сталь (содержащая 10–20 % хрома) впервые была получена только в 1912 г., сначала из нее изготавливали только столовые приборы; сегодня она широко используется для производства хирургических инструментов, двигателей, деталей машин и строительных конструкций[219]. У инструментальной стали прочность на разрыв в 2–4 раза выше, чем у лучших сортов конструкционной стали, и она используется для резки стали и других металлов, штамповки (формовки или экструзии металлов или пластика), а также для ручной резки и ковки. Все стали (за исключением нескольких сортов нержавеющей стали) обладают магнитными свойствами и поэтому могут использоваться в электрических машинах.

Сталь определяет лицо современной цивилизации и обеспечивает ее главные функции. Это самый распространенный металл, и из него изготовлено бесчисленное количество видимых и невидимых жизненно важных компонентов современного мира. Более того, почти все остальные металлические и неметаллические изделия были изготовлены (добыча сырья, обработка, формовка, отделка и дистрибуция) с помощью стальных инструментов и механизмов, и ни один из видов общественного транспорта не может функционировать без стали. Чистая сталь присутствует буквально везде, в нашем доме и вокруг него, как в маленьких предметах (столовые приборы, ножи, кастрюли, сковородки, кухонные приспособления, садовые инструменты), так и в больших (бытовая техника, газонокосилки, велосипеды, автомобили).

Прежде чем на улицах города вырастают высокие здания, вы видите мощные стальные копры, забивающие стальные или железобетонные сваи фундамента, а затем над стройплощадкой несколько месяцев возвышаются стальные строительные краны. В 1954 г. в Нью-Йорке построили здание Socony-Mobil, первый небоскреб, облицованный нержавеющей сталью, а в современном 828-метровом небоскребе Бурдж-Халифа в Дубае используются рифленые стеновые панели из нержавеющей стали и вертикальные стальные штыри[220]. Сталь служит одновременно главным строительным материалом и элементом дизайна многих изящных консольных и подвесных мостов[221]: моста Золотые Ворота в Сан-Франциско, который постоянно подкрашивают в оранжевый цвет[222], моста Акаси-Кайке в Японии, который имеет самый длинный в мире центральный пролет, почти 2 километра, а его стальные башни держат витые стальные тросы диаметром 1,12 метра[223].

Вдоль городских улиц стоят ряды осветительных столбов, изготовленных из стали, оцинкованной горячим способом и покрытой специальным порошком для защиты от ржавчины; из стального проката сделаны дорожные знаки и рекламные щиты, гофрированная сталь используется для разделительных барьеров. Стальные башни с прикрепленными к ним стальными тросами используются для подъема горнолыжников к началу трассы или для доставки туристов на высокие горы в кабинках канатной дороги. Радио- и телевизионные башни (антенные мачты с растяжками) поднимаются на рекордную для рукотворных сооружений высоту, а современные ландшафты усеяны бесконечным количеством опор высоковольтных линий электропередачи. Недавно к ним прибавились невероятно высокие антенные мачты мобильной связи, группы больших ветряных турбин на суше и на море, а также массивные конструкции посреди морей и океанов — гигантские платформы для добычи нефти и газа