Из чего всё сделано? Рассказы о веществе

Современные химические предприятия нового поколения компактнее и чище. От них не разносятся шум и пыль, из их труб не вырываются тёмные клубы ядовитых газов, а вся вода крутится внутри завода в так называемом оборотном цикле: её постоянно очищают и используют вновь и вновь. Они даже по-своему красивы с их блестящими колоннами, обвитыми разными трубками, с реакторами идеальной формы и пультами управления со множеством экранов и кнопок. С этих пультов технологи управляют на расстоянии всеми процессами, так что на современном заводе людей вовсе и не видно.

Как вы думаете, а как должен выглядеть идеальный химический завод будущего? Сорвите цветок у себя в саду и присмотритесь к нему. Вот это и есть идеальный химический завод. Не в том смысле, что у него должны быть яркие лепестки, пестик, тычинки и изумрудные листочки. Не по форме, а по сути!

В каждой клеточке живого цветка или травинки каждую секунду происходят миллионы химических реакций. Растение само синтезирует внутри себя все вещества, нужные для роста и красоты. В том числе и полимер целлюлозу, которая позволяет растению расправить плечи и не ломаться под тяжестью своего веса, и удивительные красители, и ароматные вещества, из которых складывается запах растения, и крахмал, и сахара... И между прочим, прекрасно обходится без всякой нефти.

Из какого сырья оно всё это синтезирует? А сырьё очень простое — вода и диоксид углерода плюс солнечный свет в качестве источника энергии. Эта троица попадает в цепкие лапы хлорофилла — вещества, которое содержится в клетках растений. Оно-то и командует, как взаимодействовать членам этой троицы. А в результате растение, поглощая воду и диоксид углерода, производит все те вещества, которые ему нужны. Впрочем, об этом процессе, называемом фотосинтезом, я уже рассказывала в пятой главе, но тогда нас интересовал другой образующийся при этом продукт — кислород, которым мы дышим,

Какая всё-таки потрясающая идея — из столь простых и доступных веществ, как вода и диоксид углерода, делать сложные вещества! В сущности, это и есть главная задача химика. Но пока природа остаётся непревзойдённой в этом деле. Фотосинтез изучают уже более двухсот лет. Многие учёные полагают, что он хорошо известен во всех деталях. Но вот незадача: всё как будто бы известно, а воспроизвести никто не может, ни в пробирке, ни в реакторе. Значит, что-то очень важное ускользает от внимания исследователей.

Хотите получить Нобелевскую премию? Тогда займитесь этим. Придумайте, как запихнуть фотосинтез в обычный промышленный реактор. И тогда мы сможем легко получать вещества, столь необходимые как сырьё химической промышленности. И про нефть можно будет забыть. Бесконечную благодарность человечества гарантирую.

Однако это дело будущего. Но уже сегодня природа готова выполнять свои обязательства по контракту, заключённому с человечеством.

Современные химические заводы не только компактнее и чище, но и красивее своих предшественников. И всё же им пока далеко до идеального химического завода

Это тоже не идеальный химический завод, это всего лишь его прообраз

Химиками становятся микробы

Каких живых организмов на Земле больше всего? Микробов! Их миллионы разновидностей, и они всюду — в почве, в воде, в воздухе, на наших руках и одежде и даже внутри нас. Биологи подсчитали, что в кишечнике взрослого человека присутствует более одного килограмма микроорганизмов, относящихся к сотням различных видов.

У микробов на Земле очень много работы — ведь они санитары, которые приводят в порядок нашу планету и нашу внутреннюю среду (я имею в виду кишечник). У них это прекрасно получается, потому что микробы обладают фантастическим чувством вещества, присущим только химикам высокого класса. Любую отраву и гадость они, поразмыслив, превращают в еду, черпают из них энергию для своей жизни и компоненты для строительства своих тел. Впрочем, это может быть и не отрава вовсе, а любое вещество, которое появляется в избытке.

У каждого микроба есть свой набор отмычек и резаков. Называются они ферментами. Это такие молекулы белков, которые могут расщепить большую молекулу чужеродного вещества на мелкие съедобные части. А в химической промышленности очень часто нужны именно такие процессы. И почему бы не воспользоваться столь ценным умением микробов?

Надо признать, что ещё задолго до появления химии люди подружились с микробами и доверили им многие важнейшие технологии: превращение молока в сметану и сыр (здесь работают молочнокислые бактерии), виноградного сока в вино и изготовление теста для хлеба (дрожжи). Но лишь в 1917 году венгр Карл Эреки ввёл термин «биотехнологии», согласно которому к биотехнологиям стали относить все виды работ, при которых из сырьевых материалов с помощью живых микроорганизмов производят те или иные продукты.