Цивилизация с нуля. Что нужно знать и уметь, чтобы выжить после всемирной катастрофы

И поташ, и кальцинированная сода — щелочи; само латинское слово alkali происходит от арабского al-qalīy, что значит «выгоревшие угли». Если засыпать выпаренный поташ в чан с кипящим маслом или жиром, жир сапонифицируется, и получится мыло. И в постапокалиптическом мире вы сможете соблюдать чистоту и защищаться от заразы, обходясь такими простыми веществами, как жир и пепел, плюс небольшое знание химии.

Реакция гидролиза будет полнее, если взять более крепкий щелочной раствор: щелок. Тут мы и возвращаемся к гашеной извести, гидроксиду кальция.

Саму гашеную известь применять для сапонификации нельзя, потому что известковое мыло не растворяется и вместо мягкой пены оставляет на воде пленку. Но гидроксид кальция реагирует с поташом или содой: гидроксильная группа меняет партнера, и мы получаем гидроксид кальция или гидроксид натрия: едкое кали или едкий натр, оба они называются щелоком. Едкий натр — сильная щелочь (он запросто превратит жиры в вашей коже в человеческое мыло, поэтому обращайтесь с ним с особой осторожностью), и таким образом он идеально подходит на роль сапонифицирующего агента для получения твердых мыльных брикетов[26].

Другая легко получаемая щелочь называется аммиак. Организм человека, как и любого млекопитающего, выводит излишки азота в виде водорастворимого состава, который называется мочевиной и выходит с мочой. Жизнедеятельность определенных бактерий превращает мочевину в аммиак — многим знакома характерная вонь в плохо вымытом общественном туалете, — так что эту важнейшую щелочь тоже можно добыть, не прибегая к сложным технологиям, а просто ферментируя мочу в банках. Исторически этот метод сыграл важную роль в производстве одежды, окрашенной индиго (традиционный краситель для джинсов), а к разнообразным применениям аммиака мы еще вернемся.

Сапонификация жирных молекул дает еще одну полезную субстанцию. После того как жир превратится в мыло, остается побочный продукт глицерин — химическая составляющая липида, которая служит связующим звеном, соединяя три хвоста жирных кислот. Глицерин сам по себе восхитительно полезная вещь, и его легко экстрагировать из пенного мыльного раствора. Содержащиеся в мыле соли жирной кислоты в соленой воде растворяются хуже, чем в пресной, так что, если раствор посолить, они выпадут в осадок в виде твердых частиц, а в жидкой фракции останется глицерин — важнейшее сырье для производства пластика (об этом мы поговорим в главе 11).

Реакция гидролиза, трансформирующая животные жиры в мыло, также применяется для производства клея.

Клей получают, проваривая кожу, жилы, рога и копыта: все, что содержит прочную соединительную ткань, состоящую из коллагена, который разлагается до желатина. Желатин растворяется в воде, так что получается вязкая клейкая масса, которая, высохнув, становится твердой и прочной. Необходимое для этого гидролитическое разложение много быстрее происходит в сильнощелочной среде — еще одно применение щелока — или в кислой (этого момента мы коснемся позже).

Пиролиз древесины

Дерево может дать много больше, чем уголь для топлива и вытянутые из золы щелочи. Когда-то оно служило главным источником органических соединений — химического сырья и прекурсоров для самых разных процессов и производств, — и лишь в конце XIX в. его потеснила каменноугольная смола, а чуть позже — процесс получения нефтепродуктов из сырой нефти. Так что в постапокалиптическом мире, где у вас может не оказаться доступных залежей угля или постоянного источника сырой нефти, старинные «древесные» технологии помогут возродить химическую промышленность.

Главный принцип выжигания угля: удалить из древесины летучие вещества, чтобы остался жарко горящий почти чистый углерод. Но отходы этого выжигания на самом деле весьма полезные вещества. И небольшое усовершенствование процесса позволит захватить улетучивающиеся пары. Во второй половине XVII в. химики заметили, что сжигание дерева в закрытом сосуде высвобождает горючий газ и пары, которые можно конденсировать в водянистую жидкость. Эти вещества стали называть пиродревесными или пирогенетическими, и они представляют собой сложную смесь многих компонентов. В идеале возрождающееся сообщество могло бы сразу освоить технологию выжигания дерева в герметичных металлических контейнерах с отводными трубами для откачки паров и конденсации путем охлаждения в резервуаре с холодной водой. Газы, выделившиеся при горении, не конденсируются, и их можно использовать для топки печей под контейнерами. В главе 9 мы увидим, что пирогенетическими газами можно даже заправлять машины.

Собранный конденсат легко разделяется на водянистую жидкость и плотный смолистый осадок: и то и другое — сложные смеси, которые можно разделить ранее описанным способом дистилляции. Жидкая фракция, изначально называемая пирогенетической (пироуксусной) кислотой, состоит в основном из уксусной кислоты, ацетона и метанола.