Из чего всё сделано? Рассказы о веществе

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.

Вот эти бревна превратятся в доски, дома и мебель

А вот это их вершки и корешки, которые могут остаться гнить на лесоповале, а могут отправиться в переработку

Сегодня микроорганизмы трудятся на заводах и делают антибиотики, витамины, инсулин и многие другие лекарства, кормовые белки для сельскохозяйственных животных. Оказалось, что от таких ничтожных по размеру, невидимых невооруженным глазом работников только одна выгода. Снижается в несколько раз потребление энергии (экономия нефти!), сокращается расход дефицитной пресной воды, а выбросов почти никаких. Просто мечта любого технолога! Там, где классические химические технологии требуют высокой температуры, давления, едких реагентов, микробы справляются без нагрева и компрессоров, превращая промышленный реактор в обычную кастрюлю.

Понятно, что химики не отказываются от такого сотрудничества и придумывают всё новые процессы, где часть работы можно доверить микробам. Вот вам пример. Осенью 2008 года в сибирском городке Тулун, который расположен в тайге в 390 километрах от Иркутска, на берегу реки Ия, открылся небольшой цех, кстати, первый в мире, где начали производить очень ценное для химической промышленности вещество — бутанол. Это спирт, но его молекула в два раза больше молекулы обычного этилового спирта, который присутствует во всех алкогольных напитках разной крепости. Особенность этого цеха заключалась в том, что бутанол делают микробы. Причём делают из отходов после рубки деревьев.

Как вы думаете, какую часть высокой, стройной сосны, срубленной в тайге, продадут за хорошие деньги покупателям строевой древесины? Чуть больше одной трети ствола. Её вырежут из самой серединки, а вершки и корешки пойдут в отвал. Вот эти сучья и корни с пеньками, а также прочие отходы от лесозаготовок и деревопереработки, привозят на завод в Тулуне. Здесь их измельчают, отделяют смолу, перемалывают в порошок и направляют в реактор, где уже наготове природные вещества — ферменты. Они немедленно принимаются за дело и превращают целлюлозу древесины, о которой мы с вами уже не раз говорили, в сахара. А затем раствор сахаров отдают на растерзание микроорганизмам под названием «клостридии». Они-то и превращают сахара в прозрачную жидкость — бутанол.

Чистый бутанол хорош не только как сырьё для химической промышленности. Его можно заливать в бензобак вместо бензина, потому что современные автомобильные двигатели прекрасно потребляют его без всякой переделки. Вот вам ещё одно решение проблемы заправки автомобилей без использования нефти.

Природа была и будет главным учителем химиков. Она не только участвует в технологических процессах, отряжая на заводы своих крошечных трудолюбивых посланников, но и продолжает делиться с нами своими секретами и подбрасывать новые идеи. Их набор бесконечен и хватит на всех, кто захочет заниматься химией и создавать что-то новое и очень нужное. Например — микрочипы и суперматериалы для фантастических проектов.

В этом инкубаторе микроорганизмов растут будущие рабочие химических предприятий

Сегодня с их помощью химики уже делают из древесных отходов замену бензину, который можно заливать в бензобак автомобилей