Петр Образцов - Мир, созданный химиками. От философского камня до графена

Фильтр не может работать бесконечно долго. Серебро покрывается разными отложениями и перестает действовать, адсорбент забивается примесями и также выходит из строя. Зато начинают прекрасно себя чувствовать зловредные бактерии. Ведь засорившийся фильтр представляет собой идеальное место для их размножения — здесь, как писал Максим Горький в своей «Песне о Соколе», тепло и сыро, есть пузырьки воздуха, масса органической пищи. Вышедший из строя фильтр из устройства для очистки превращается в бактериологическое оружие, этакий поставщик микроорганизмов в вашу воду. Так называемое биообрастание и является главной неприятностью для обладателей кувшинных фильтров.

Однако и способы предотвращения биообрастания совсем не сложны. Нужно только вовремя заменять картридж, а для того, чтобы не пропустить день замены, вести учет — ну там, новый картридж установлен, например, 30 февраля, значит, заменить его надо 32 мая. О периодичности замены обязательно указывается в инструкциях к бытовым фильтрам, но лучше все-таки и самим прикинуть, сколько воды прогнали через фильтр за месяц.

Дополнительная очистка питьевой воды с помощью фильтров является примером применения физико-химических методов обработки в мягких условиях, то есть при комнатной температуре и обычном давлении: происходит физическая адсорбция загрязнений, а кроме того, работает серебро, убивая бактерии. На разработку химических процессов, протекающих в таких условиях, направлены сейчас усилия большинства мирового химического сообщества.

После нескольких веков сжигания, сублимирования, плавления, обработки веществ жуткими по силе кислотами и щелочами, проведения реакций при адских давлениях и температурах химия подошла к идее жить в мире с природой и попытаться ей подражать. Не секрет, что одними из самых опасных загрязнителей природы стали химические предприятия и химические вещества, миллионами тонн выпускаемые промышленностью, а потом отравляющие атмосферу и грунтовые воды на примитивных свалках. Но те же химики, что во многом породили эту отраву, оказались в состоянии сформулировать основные принципы «зеленой» химии, которая со временем должна занять место традиционной опасной «коричневой» химии.

Сам термин «зеленая» химия придумали не зеленые, а химики, хотя и под воздействием пресловутых зеленых. Ничего не поделаешь, это название прижилось, стало почти официальным и его придется использовать, хотя к большей части деятельности зеленых у научного сообщества накопилось огромное количество претензий.

Главная задача «зеленых» химиков — найти такие пути производства необходимых соединений, чтобы в результате не происходило загрязнение окружающей среды продуктами «коричневой» химии. Конечно, можно задачу решить иначе — уничтожить эти вредные продукты, но «зеленая» химия предполагает не уничтожение, а прекращение их производства. Это означает, что придется искать иные способы получения полимеров, строительных материалов, красок и прочих товаров бытовой и промышленной химии. Саму задачу синтеза нового вещества придется ставить иначе.

Вот простейший пример непродуманного решения. Требуется получить новый краситель красного цвета. Химик-органик отлично знает, как это сделать, — он придумает, а потом и проведет синтез ароматического соединения с определенными заместителями, которые обеспечат поглощения света этим соединением в красной области спектра. Все отлично, уже построили цех по производству нового красителя и начали окрашивать им футболки и флаги для съездов КПРФ. Но через некоторое время — совсем не сразу — обнаруживается, что это вещество является сильным канцерогеном. Какие уж тут футболки!

И это не умозрительная схема. Подобных неприятных, часто трагических историй известно много. Классический пример — выпуск прекрасного болеутоляющего средства для беременных талидомида (о нем рассказано подробно в главе 3). Другое болеутоляющее средство было названо героином — после приема этого полусинтетического вещества у человека заметно повышался болевой порог, героин можно было использовать как анестезирующее средство. А первоначально героин, этот страшный наркотик, использовался как средство против кашля!

Пожалуй, важнейшая проблема, которая стоит перед «зеленой» химией уже много десятилетий и которую решить никак не удается, — это фиксация азота, процесс связывания атмосферного азота в усвояемую полезными растениями форму. Азот воздуха — чрезвычайно инертный газ, для перевода его в аммиак (растворимое соединение) химики построили огромные колонны, в которых при высоких давлениях и температурах с использованием катализаторов протекает реакция соединения азота с водородом: