Владимир Киселев - Человек может

По одной — первоначальное накопление азота произошло в далекую геологическую эпоху, когда высокая температура на земле способствовала образованию соединений азота с другими элементами. По другой — первоначальное накопление азота — результат частых и мощных грозовых разрядов в более позднюю геологическую эпоху.

Но дело не в этом. Это теории. А на практике прежде всего нужно думать о зеленой растительности земного шара. Она ежегодно потребляет около двух с половиной биллионов тонн азота. Это количество примерно равно пяти процентам всего запаса азота в тридцатисантиметровом слое почвы всей поверхности земли. И не нужно быть математиком, чтобы понять, что если бы этот запас не пополнялся, то через двадцать пять лет людям пришлось бы положить зубы на полку.

К тому же надо учесть, что каждую неделю население нашей планеты увеличивается на четверть миллиона. За одно столетие население земного шара стремительно возросло с одного миллиарда до двух. Для того чтобы оно снова увеличилось вдвое, понадобится гораздо меньше ста лет, и вскоре на земле будет около пяти миллиардов человек.

Но мы возвращаем азот в почву. Мы удобряем поля навозом, торфом, минеральными азотистыми удобрениями. Атмосферные осадки приносят в почву окислы азота. Они образуются в атмосфере при электрических грозовых разрядах…

Павел вынул из кармана записную книжку, заглянул в нее и дальше уже говорил, почти не отрывая глаз от записей.

— Однако я вижу, что вы занялись подсчетами, отбросили потери при глубоком разрушении соединений азота в результате вымывания из почвы в реки и моря, сжигания каменного угля, торфа и дров, действия почвенных бактерий — и остались недовольны балансом. Вы убедились, что в природе нет достаточного запаса готовых соединений азота. Вы стоите перед необходимостью или найти способ широкого использования азота атмосферы, или мириться с последствиями истощения почвы.

Еще в тысяча восемьсот девяносто восьмом году английский ученый Уильям Крукс в своей знаменитой речи на заседании Британской ассоциации ученых, нарисовав безрадостную картину тех последствий, которыми угрожает человечеству истощение запасов азота в почве, выдвинул на очередь вопрос об отыскании источника для получения связанного азота.

«Фиксация атмосферного азота, — сказал Крукс, — есть одно из важнейших открытий, которых надо ожидать от изобретательности химиков».

Много лет уже вы ведете поиски путей использования азота атмосферы. А я — не поддаюсь. Ощупью, с трудом, с постоянными неудачами и редкими успехами вы пошли по двум путям — по техническому и биологическому.

Идея первого технического способа связывания атмосферного азота принадлежит русскому ученому В. Н. Каразину. В тысяча восемьсот четырнадцатом году он предложил получать одно из моих соединений — селитру — посредством электрических разрядов в воздухе. Так стали получать «воздушную селитру». Но от этого способа вы вскоре отказались — он был экономически невыгоден.

Гениальным решением этой проблемы явилось открытие немецкого химика Фрица Габера. Он нашел способ забирать меня прямо из атмосферы и соединять с газообразным водородом. Это ему удалось осуществить благодаря катализаторам — веществам, увеличивающим скорость химических реакций, — высокой температуре и высокому давлению. При обычных условиях азот с водородом не реагирует.

Этот так называемый «технический азот» вы широко используете как удобрение. Впрочем, с сожалением должен заметить, что не только как удобрение. В связанном виде я являюсь основой абсолютного большинства взрывчатых веществ. Недаром же «Правда» в передовой статье еще от двадцать пятого апреля тысяча девятьсот тридцать второго года (я запомнил эту дату — обо мне не часто пишут в газетах) писала: «Азот в сложении с капитализмом — это война, разрушения, смерть. Азот в сложении с социализмом — это высокий урожай, высокая производительность труда, высокий материальный и культурный уровень трудящихся».

Во всяком случае, промышленность, носящая мое имя, сейчас очень развита во всех государствах, стоящих на высоком техническом уровне, и имеет весьма сложное техническое оборудование.

Однако для производства технического азота требуется сложная и дорогая аппаратура и значительная затрата энергии. Таким образом, и этот способ не решил всей проблемы снабжения азотом посевов.

Теперь поговорим о биологическом пути. В почве и на корнях растений из семейства бобовых (клевера, люцерны, люпина, гороха, фасоли) имеются микроорганизмы, способные связывать азот атмосферы. И эти бактерии ежегодно возвращают азот в почву в количестве почти трех миллионов тонн…

Павел читал все быстрее и быстрее.

— «Способностью увеличивать производительность земли, способностью обогащать земледельца за счет дарового источника удобрения — воздуха — бобовые растения обязаны одной из тех бактерий, в которых мы привыкли видеть только страшных, неотразимых врагов», — говорил по этому поводу Тимирязев.

Однако способность извлекать меня из атмосферы не так широко распространена в природе, как это могло бы вам сразу показаться. Этой функцией обладает очень ограниченный круг микроорганизмов.

Он отложил книжку и медленно перечислил:

— Клубеньковые бактерии. Азотобактер. Клостридиум. Некоторые сине-зеленые водоросли. Раз-два — и обчелся.

Объясняется это, вероятно, тем, что специфический катализатор, участвующий в процессе фиксации азота, при всем бесконечном разнообразии живых организмов, был выработан лишь некоторыми бактериями.

Представьте себе на минутку, что таким катализатором обладал бы ваш организм. Точно так, как в ваши легкие поступает из атмосферы кислород, азот поступает в ваш желудок. Ваша средняя потребность в азоте — тринадцать-шестнадцать граммов в сутки. Казалось бы, немного. Но мы поглощаем килограммы обычной пищи, чтобы, получить эти граммы. Конечно, это неосуществимо. Но если бы удалось раскрыть структурное строение этого катализатора, то можно было бы воспроизвести этот процесс вне живой протоплазмы азотофиксирующих бактерий. А значит, со временем можно было бы легко отбирать азот в любом количестве прямо из воздуха.

Он снова углубился в книжку.

— Однако этого пока никому не удалось сделать. Вот уже пятьдесят лет ученые разных стран продолжают непрерывные исследования, и все же фактически вопрос о том, как азотофиксирующие бактерии связывают азот и переводят его в азотистые соединения своего тела, до сих пор не решен.

Единственное, чего удалось достичь в последнее время, — это доказать, что, по-видимому, при фиксации азота атмосферы бактериями природа пошла по иному пути, чем кажущийся теперь таким простым путь химической фиксации азота в промышленности.