Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы

Таким образом, с виду столь обыденная вещь, как песок и щебень, может иметь геополитические последствия. Качественные ресурсы песка вернуть обратно невозможно, поэтому в будущем стоит ожидать новых конфликтов подобного рода, если мы и дальше будем строить из бетона, а альтернатив для возведения и обслуживания объектов инфраструктуры у нас нет. Бетона мы уже производим в два раза больше, чем всех остальных строительных материалов, вместе взятых[175]. Для замены бетона у человечества нет ничего.

Живые керамические фабрики

Среди всех живых существ только люди производят и придают форму материалам с помощью промышленных процессов и экстремально высоких температур. Поэтому металлическими инструментами, кроме нас, никто не пользуется. И тем не менее животные, растения, насекомые и бактерии производят ряд наиболее прочных из всех известных нам материалов.

Живые организмы способны производить сложнейшие керамические материалы. Клетки наших тел строят кости и зубы. Иголки морских ежей и красивый перламутр – он попадается в ракушках, которые мы находим на пляже, – среди самых прочных в мире материалов, хоть и состоят из тех же кристаллов, что есть в мягком и пористом меле. Такие материалы создаются благодаря тому, что животные контролируют химический процесс и внутри, и с внешней стороны своих клеток. Они определяют, какого рода кристаллы образуются и как они будут расти. Прочности и эластичности, к которым мы стремимся, соединяя различные материалы, такие как сталь и бетон, эти организмы добиваются благодаря сочетанию органических молекул и неорганических кристаллов.

Если бы нам удалось повторить материалы, которые уже производят живущие на земле организмы, у нас появились бы еще более прочные материалы, по сравнению с теми, что у нас есть сейчас, а энергии мы потратили бы меньше. Сегодня это крупная научная область[176].

Как ученый, я занимаюсь вопросом производства известнякового бетона с помощью бактерий. Ведь изначально известняк вырабатывали живые организмы. У разработанного нами бетона для армирования сталью не те химические свойства, но, если мы найдем подходящие органические волокна и подмешаем их к бетону, возможно, окажется, что за этим материалом стоит будущее строительства крупных сооружений[177]. Также я пытаюсь создать бетон, который после сноса старых зданий можно раздробить и растворить, а из песка и щебня построить новые сооружения.

Наш бетон от бактерий – одна из важнейших альтернатив, которые в будущем позволят нам строить, не потребляя такое количество энергии и не производя столько диоксида углерода, как сегодня. Работая над проектом, мы тратим много времени на обсуждения: как в будущем наш выбор повлияет на окружающую среду и потребление ресурсов. И хотя до цели еще далеко, а шанс на удачу не так уж велик, я рада во время своих исследований иметь дело с цивилизацией будущего.

6 Разносторонний углерод: ногти, резина и пластик

Время от времени по дороге на работу я захожу в больницу. Там мне нальют сколько угодно яблочного сока, усадят на удобный стул, а в самую крупную артерию на моей руке войдет толстая игла. Сдать кровь – быстрый и простой способ почувствовать, что ты делаешь что-то важное.

Для сдачи крови нужно много одноразовых материалов. Сначала берется небольшой пакетик со средством для дезинфекции кожи. Затем – шприц, трубка, через которую потечет кровь, и 4–5 пробирок для анализов крови. После использования все это исчезнет в большом мешке – он отправится в больничные мусоросжигательные печи.

Инструменты можно использовать для выполнения одной задачи, а затем выбросить в закрытую емкость и сжечь – здравоохранению это приносит немалую пользу. Если бы все перчатки, маски и подгузники пришлось снова пускать в дело, потребовалась бы громадная инфраструктура для дезинфекции и обеззараживания – она потребляла бы громадное количество воды, химикатов и энергии. Так работало здравоохранение до того, как у нас появилась синтетическая пластмасса на нефтяной основе, которой мы пользуемся сегодня. Стеклянные шприцы, стальные кюветы и хлопковые или шерстяные повязки – все это приходилось стерилизовать перед каждым применением. Кровь и внутривенные препараты переливали из стеклянных бутылок по резиновым трубкам. Резину тоже стерилизовали и снова пускали в дело, но она легко трескалась, а при многоразовом использовании поддерживать чистоту было сложно[178].