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

Какие еще материалы можно сделать из молекул углерода, которые производят на свет растения и животные, – тут ограничить нас способна только фантазия. Но дешевый пластик, в изобилии окружающий нас, сегодня появляется не из того, что растет на земле. Кирпичики моей зубной щетки родились миллионы лет назад.

Умершие животные и растения не всегда превращаются в породу. Когда органический материал попадает в болота, на дно озера или океана, зачастую там недостаточно кислорода, чтобы микроорганизмы разрушили крупные молекулы углерода. Со временем останки живых существ покрывает постоянно увеличивающийся слой пыли, песка и щебня – они перемещаются в глубь земной коры. Там давление и температура увеличиваются, и крупные молекулы углерода начинают дробиться на более мелкие кусочки. Примерно на 3-километровой глубине молекулы сильно уменьшаются: то, что когда-то было твердым веществом, начинает превращаться в жидкость. Зачастую останки крупных организмов, таких как динозавры и деревья, до этой стадии не доходят. Они превращаются в уголь. Останки водорослей и других мелких существ, обитавших в океане, могут стать нефтью[186]. Кроме того, при нагревании органического материала всегда образуются мелкие молекулы, которые станут тем, что мы зовем природным газом.

Когда люди начали добывать нефть и использовать ее для получения энергии, многие химики экспериментировали с созданием пластика из имеющихся в нефти углеродных соединений. В 1907 году американцу Лео Бакеланду первому удалось сделать пластик из ископаемого сырья[187]. Это произошло в специальной лаборатории, построенной у него на заднем дворе. Новый материал он нескромно назвал в честь себя – «бакелит». Бакелит твердый, его можно заливать в формы и использовать во многих сферах – среди прочего как изоляцию для электрических компонентов и производства автозапчастей, телефонов и зубных щеток.

Постепенно появился почти бесконечный ряд синтетических пластиковых материалов, созданных на нефтяной основе[188]. Их общая черта: им можно придать высокую прочность, они дешевле, чем их собратья на природной основе, их можно изготовить в очень большом объеме. В отдельных товарах полимеры из целлюлозы еще тогда заменили такие природные полимеры, как шелк, слоновая кость и рог, а сейчас синтетические материалы взяли всю работу на себя. За XX век пластиковые материалы стали применять всё активнее: формованный пластик, пластиковая пленка, волокна, слоистый пластик, клей и покрытие для поверхностей.

Пластиковые материалы далеко не всегда состоят лишь из крупных молекул углерода. Зачастую они содержат и другие материалы, например частички сажи, известь, глину или древесную пыль: они придадут материалу прочность или иные свойства. Также в пластиковые материалы нередко примешивают волокна различных типов: принцип тот же, что и у армирующей стали в бетонных конструкциях. Хороший пример – применение стекловолокна вместе с такими пластиковыми материалами, как полиэфиры или эпоксидная смола: их используют для отливки прочных, легких предметов – корпусов лодок и лопастей ветрогенераторов.

Сегодня ежегодно производится почти 400 миллионов тонн пластика[189]. Для сравнения: потребление нефти в мире превышает 4 миллиарда тонн[190]. Следовательно, из всей выкачиваемой нами нефти на пластик идет лишь десятая часть. В то же время количество пластика, произведенного за последние 150 лет, стало значительным, не говоря уж о том, что он повсюду бросается в глаза.

Где-то в Тихом океане, между Новой Зеландией и Чили, расположен остров Хендерсон. Необитаемый рай находится в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО как место с уникальной для мира ценностью, поскольку это один из немногих атоллов в мире, где человек практически не мешал развитию экосистем.

Хендерсон входит в острова Питкэрн. Ближайший из населенных островов – Питкэрн, там живут около 50 потомков бунтовщиков, захвативших в 1789 году английский корабль «Баунти». Пару раз в год ради древесины они преодолевают на лодках 115 километров до Хендерсона. В остальном остров предоставлен самому себе. Ближайший населенный пункт более-менее значительных размеров находится в 5000 километров от него.

Тихий океан – это не просто огромная масса воды. Крупные океанические течения не прекращают движения. Они переносят воду на север вдоль побережья Южной Америки, а затем сворачивают на запад и идут вдоль экватора на юг и снова на восток – вдоль Антарктиды. Предметы, попадающие в воду, переносятся течениями и часто оказываются в центре этой схемы вращения. Остров Хендерсон расположен на краю крупной движущейся океанской территории, работающей как место сбора потерянных и забытых предметов.

Мы знаем, что мусора в океане много, однако выяснить его точное количество сложно. В 2015 году на остров Хендерсон с целью подсчета частиц мусора отправилась группа ученых. Ученые выбрали Хендерсон, потому что остров необитаемый и там почти никого не бывает. Весь мусор, который окажется на пляжах, пришел из океана, а раз там никто не убирался, количество мусора отражает данные обо всем, что когда-либо выбрасывало на остров[191].

После того как ученые три месяца собирали и подсчитывали количество мусора, они нашли ответ: на пляжах острова длиной в девять километров и шириной в пять оказалось 37,7 миллиона фрагментов мусора. Из-за плотности мусорного покрова черепахам стало сложнее обустраивать гнезда, а недавно вылупившимся маленьким черепашкам – добираться до океана. Раки-отшельники использовали консервные банки как раковины. По оценкам, общий вес мусора составил 17,6 тонны. Каждый день на берега выбрасывало пару сотен новых фрагментов мусора.

Лишь две тысячных от всех обнаруженных на Хендерсоне фрагментов мусора – не пластик, а другие материалы. Металл тонет, пластик остается на поверхности. Дерево и бумагу разрушают микроорганизмы, но хоть пластик и состоит из тех же самых молекул, из-за химических процессов, благодаря которым натуральные полимеры превращаются в крепкий и прочный пластик, живым существам сложнее разбить пластик до его составных частей. Производимый нами пластик способен просуществовать на Земле еще сотни и даже тысячи лет.