Ларс Орстрём - Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша

Оказалось, что такой компонент можно изготовить из подходящей смеси нитроглицерина и нитроцеллюлозы (хлопкового пороха, или ружейного хлопка, – обратите внимание на приставку «нитро») и небольшого количества вазелина в качестве стабилизатора. Однако эти компоненты требуется тщательно перемешивать, иначе отдельные области чистого нитроглицерина могут взорвать всю партию смеси. Как же добиться этого? Нитроглицерин – это жидкость, вазелин – желеобразная субстанция, а волокна хлопка очевидно тверды. Можно вообразить, как все это бросают в блендер и смешивают на высокой скорости. В целом полученная в результате смесь была бы вполне хороша, если бы не способность нитроглицерина детонировать при ударе. Значит, лучше найти хороший растворитель для всех компонентов – и вот тут на сцену выходит ацетон. С его помощью можно получить относительно гомогенную смесь; из этого продукта, напоминающего по консистенции тесто, делают тонкие шнуры (отсюда и название кордита – от англ. cord, то есть «шнур»), благодаря чему излишки ацетона испаряются [183] Arthur M. Dictionary of Explosives. P. Blakiston’s Son & Co, 1920; Williams J. From Corn to Cordite. John Williams, 2010 .

Откуда же получают эти ингредиенты? Мы не умеем выращивать растения, которые производят нитрованную целлюлозу, а нитроглицерин и ацетон не зачерпнешь из реки. Но мы можем вырастить хлопок и другие растения для получения целлюлозы; глицерин – это побочный продукт мыловарения (изначально его получают из растительных или животных жиров), а нитраты в то время привозили из Чили (и называли их чилийской селитрой). Проблема была в ацетоне. Его изготавливали из древесины, но для производства 1 кг ацетона ее могло требоваться до 100 кг. Инженер-химик назвал бы это однопроцентным выходом конечного продукта, а потом сел бы и разрыдался. Это было паршиво даже для тех времен, задолго до зеленой химии, экономии атомов и разумного природопользования, и уж точно этот процесс ни в коей мере не мог удовлетворить запросы завода по производству кордита для королевского флота в Холтон-Хит, графство Дорсет. Вдобавок к этому сам королевский флот уже на протяжении 400 лет вырубал английские леса для постройки кораблей, а то, что от них осталось, превратилось в топливо для промышленной революции, так что проблема и в самом деле была серьезной и стояла весьма остро.

Далее следует история, изобилующая не поддающимися проверке байками и противоречивыми свидетельствами, которые приводят в своих автобиографиях некоторые из ключевых ее участников, в особенности Дэвид Ллойд Джордж, занимавший в то время пост министра военного снабжения [184] Lloyd G.D. War Memoirs of David Lloyd George. Ivor Nicholson & Watson, 1933. . Был ли ацетон случайно упомянут во время беседы за ланчем между Ллойд Джорджем и редактором Manchester Guardian Ч.П. Скоттом, причем ни один из них толком не знал, о чем именно они говорят? И какова была роль расположенного на окраине Лондона завода Николсона по производству джина? [185] Так или иначе, то, что последовало, стало одним из первых успешных применений современной биотехнологии задолго до изобретения самого этого термина.

Дело в том, что ацетон – это по-настоящему «органическая» органическая молекула, возникающая в процессе метаболизма почти во всех живых организмах. Мы, люди, тоже производим ацетон, когда сжигаем запасы жира для получения дополнительной энергии. Если наш организм нормально функционирует, то на этом процесс не завершается, и через некоторое время, после расщепления жиров несколькими ферментами в теле, в итоге образуются углекислый газ и вода. Однако остается запах – сладковатый и весьма отчетливый, так что грамотный врач может обнаружить нарушения обмена веществ по повышенному содержанию ацетона в дыхании пациента.

Мы не знаем, пользовался ли обонянием Хаим Вейцман, читавший лекции по химии в Манчестерском университете, для того чтобы обнаружить ацетон, произведенный различными видами бактерий, которые он на протяжении многих лет пытался уговорить произвести бутанол из крахмала. В любом случае он был не первым, кто нашел ацетон в продуктах бактериального брожения. Но именно он определил самый лучший вид бактерий для этой задачи – Clostridium acetobutylicum , которая достаточно быстро превращала 100 кг мелассы в 12 кг ацетона [186] Keshav T. Biotechnology. John Wiley & Sons (Asia), 1990. . Все же выход конечного продукта получался довольно скромным, и никто не знал, что делать с большим количеством одновременно производимого бутанола (по две молекулы на каждую молекулу ацетона). Однако в целом это был успех, который обрадовал и Ллойд Джорджа, и первого лорда Адмиралтейства Уинстона Черчилля. Обрадовал настолько, что Вейцман вскоре стал директором по научным исследованиям в лабораториях Адмиралтейства Великобритании [187] Kauffman G.B., Mayo I. Chaim Weizmann (1874–1952): Chemist, Biotechnologist, and Statesman, the Fateful Interweaving of Political Conviction and Scientific Talent // Journal of Chemical Education, 71 (209). 1994. .

Утверждают, что Декларация Бальфура 1917 года и, как следствие, основание государства Израиль (хотя открыто в документе об этом не говорится) стали подарком Вейцману в качестве признания его достижений в это непростое военное время. Наверное, изящнее всего это утверждение изобразил Джордж Бернард Шоу в своей пьесе «Артур и Ацетон» [188] Shaw G.B. Arthur and the Acetone: Complete Plays Vol. III. Dodd, Mead & Company, 1962. . Артур Бальфур был министром иностранных дел Великобритании в последние годы войны, и Ллойд Джордж также рассказывает похожую историю в своих «Военных мемуарах», изданных в 1933 году [189] Lloyd G.D. War Memoirs. , а вот сам Вейцман отрицает подобный поворот событий в изданной в 1949 году автобиографии «В поисках пути» [190] Weizmann C. Trial and Error. Harper, 1949. . Более того, очевидно, что Вейцман познакомился с Бальфуром задолго до войны, когда он переехал из Швейцарии и занял ставку в Манчестерском университете, а Бальфур служил местным членом парламента. Он уже тогда был ярым сторонником сионистского движения и всю свою жизнь работал ради его целей; венец его достижений – пост президента Израиля, который он занял в 1948 году, став первым на этом посту.

Сегодня масштабное производство ацетона достигается главным образом благодаря реакции между двумя продуктами нефтеперерабатывающей промышленности – пропиленом (пропеном) и бензолом, – а также кислородом воздуха. Во время Первой мировой войны этот огромный сектор промышленности, основанный на добыче нефти и природного газа, находился в зачаточном состоянии, так что стоит задуматься о том, что индустрия биотехнологий, которую мы сегодня считаем столь многообещающей, добилась своей первой победы почти 100 лет назад. (Если не принимать во внимание производство консервантов, таких как этанол и различные кислоты, при помощи традиционной ферментации – первоосновы этой технологии, об истории которой рассказывается в главе 16.)