"Природа", №04-06, 1918 год, стр. 235-252.

Проблема утилизацiи спирта.

Проф. Л. А. Чугаева.

I.
Введенiе.

Когда, съ прекращенiемъ казенной продажи водки, Россiя едва ли не впервые начала пробуждаться отъ вѣкового пьянства, систематически подтачивавшаго здоровье и производительныя силы длиннаго ряда поколѣнiй, вмѣстѣ съ надеждами на лучшее будущее, на подъемъ материальнаго и культурнаго благосостоянiя страны, возникли и серьезныя затрудненiя экономическаго характера. Въ частности, автоматически возникъ важный вопросъ, что́ дѣлать съ огромными количествами спирта, которыя остались безъ употребленiя ¹).

О размѣрахъ нашего винокуреннаго производства могутъ дать нѣкоторое представленiе слѣдующiя цифры, относящiяся къ 1913 г., непосредственно предшествовавшему прекращенiю казенной продажи питей. Въ теченiе этого года во всей Россiи было выкурено 123,3 миллiоновъ ведеръ 40° спирта (водки) на 2969 заводахъ съ 38.500 рабочими, при чемъ было израсходовано 243,4 миллiоновъ пудовъ припасовъ (картофеля, ржи, пшеницы, кукурузы, солода и т. д.). Одного картофеля было перекурено до 177,1 миллiоновъ пудовъ, что составляетъ отъ 12—14% общей ежегодной нашей продукцiи за послѣднiе годы.

Около 2,340 миллионовъ десятинъ земли состояло при винокуренныхъ заводахъ и обслуживало исключительно ихъ нужды.

Къ этому надо добавить, что въ томъ же 1913 г. въ Россiи было 374 ректификацiонных завода (казенныхъ и частныхъ), на которыхъ въ общей сложности подвергалось очисткѣ свыше 108,5 миллiоновъ ведеръ 40° спирта.

При наличности такой экономической подкладки ликвидацiя значительной части винокуреннаго производства неминуемо должна была бы вызвать тяжелое потрясенiе хозяйственной жизни страны, ибо сразу пришлось бы закрыть большое число предприятiй, выбить изъ колеи большое число хозяйствъ, лишивъ ихъ вѣрнаго и привычнаго заработка и выбросивъ за бортъ массу рабочихъ. Если острота этого кризиса до извѣстной степени смягчалась благодаря особымъ условiям военнаго времени, то вопросъ этотъ вновь долженъ былъ встать въ полной силѣ послѣ заключенiя мира.

И вотъ передъ правительствомъ возникла серьезная задача — найти для массы спирта, оставшагося безъ сбыта, такiя области примененiя, которыя не вредили бы народному здравiю и благосостоянiю и вмѣстѣ съ темъ были бы достаточно выгодны въ экономическомъ отношенiи.

До войны изъ общаго количества ежегодно выкуриваемаго спирта львиная доля, не менѣе 80%, (в 1913 г. 104,1 миллiона ведеръ 40° водки), выпивалось въ видѣ водки и другихъ водочныхъ издѣлiй. Остальная часть выкуриваемаго спирта по большей части шла въ денатурированномъ видѣ для горенiя.

Въ 1913 г. только около ½ миллiона ведеръ 40° спирта (безъ предварительной денатурацiи) было продано и истрачено на парфюмерныя (302,5 тысячи), аптекарскiя — (167,2 тысячи), научныя (22,7 тысяча ведеръ) и др. потребности, и около 1½ миллiона ведеръ пошло, въ денатурированномъ состоянiи, на химико-техническiя надобности (въ томъ числѣ 447,9 тыс. ведеръ на производство эѳира, 278,6 тыс. на лаковое, 264,3 тыс. на уксусное, 158,8 тыс. — на политурное производство и т. д.).

Задача, которая ставилась на очередь самой жизнью, сводилась, во-первыхъ къ тому, чтобы всемѣрно упрочить и расширить области примѣненiя спирта, уже получившiя право гражданства, и, во-вторыхъ — къ отысканiю новыхъ областей для его рацiональнаго использованiя.

Для успѣшнаго разрѣшения первой задачи было особенно важно усовершенствовать методы такъ наз. денатурацiи спирта, т.-е. приведенiя его посредствомъ прибавленiя подходящихъ примѣсей въ состоянiе, негодное для питья. Успѣшное разрѣшенiе, требовавшее интенсивной и широко поставленной изслѣдовательской работы, будучи съ теоретической точки зрѣнiя вполнѣ возможнымъ, представлялось особенно заманчивымъ въ виду ожидавшагося въ связи съ войной оживленiя русской промышленности, и въ частности промышленности химической. Позволительно было надѣяться, что, по крайней мѣрѣ, удастся сохранить на мирное время то, что дорогой цѣной было создано за время войны, а возросшая до колоссальныхъ размѣровъ задолженность государства заставляла настойчиво стремиться къ поднятiю производительныхъ силъ страны, къ широкому и планомѣрному использованию отечественнаго сырья.

Въ связи съ вопросомъ о возможной утилизацiи спирта нельзя не коснуться хотя бы мимоходомъ тѣсно связаннаго съ нимъ коренного вопроса: имѣетъ ли вообще смыслъ съ экономической точки зрѣнiя посвящать столько силъ, удѣлять столько вниманiя винокуренной промышленности, и выгодно ли культивировать для этой цѣли картофель, — главное сырье, служащее для полученiя спирта.

Понятно, что тотъ или иной отвѣтъ на этотъ вопросъ не можетъ не стоять въ тѣсной связи со степенью вѣроятности выгодной утилизацiи спирта.

Съ принципиальной, чисто-научной точки зрѣнiя, картофельное растенiе является превосходнымъ аппаратомъ, позволяющимъ просто и дешево, при самых даже неблагопрiятныхъ климатическихъ условiяхъ, запасать впрокъ солнечную энергiю, которая, какъ извѣстно, является основнымъ источникомъ, поддерживающимъ жизнь на нашей планетѣ. Въ картофелѣ энергiя запасается первоначально в видѣ крахмала (С₆Н₁₀O₅), который затѣмъ при винокуренiи переходитъ (с малой лишь потерей энергiи во время броженiя) въ удобную для сгоранiя, т.-е. для использованiя энергiи, форму — въ спирт.

Но этого мало, — благодаря винокуренiю, мы получаемъ продуктъ, представляющiй интересъ не только, какъ простое горючее вещество, а какъ исходный матерiалъ для различныхъ химическихъ превращенiй, важныхъ въ промышленномъ отношенiи.

Химическая природа этиловаго спирта (СН₃—СН₂—ОН) представляетъ для этого цѣлый рядъ возможностей, изъ которыхъ нѣкоторыя уже получили осуществленiе въ техникѣ (полученiе обыкновеннаго, или "сѣрнаго" эѳира, уксуса, различныхъ эссенцiй, примѣненiе спирта въ качествѣ исходнаго матерiала для введенiя въ различныя тѣла этильной группы (С₂Н₅) наприм. въ краски, лѣкарственныя вещества и т. д.); другiя — ждутъ своего осуществленiя, когда при содѣйствiи науки будутъ подготовлены соответствующiе пути.

Практически, во всякомъ случаѣ нельзя не считаться съ несомнѣннымъ фактомъ, что картофель является у насъ весьма доступнымъ видомъ сырья, и что утилизацiя его для винокуренiя съ технической стороны хорошо разработана и представляется выгодной для многихъ мѣстностей Россiи²), если только будет обезпеченъ сбытъ выкуреннаго спирта.

Руководясь этими соображенiями и желая привлечь къ разрѣшенiю спиртовой проблемы возможно широкiй кругъ лицъ, Министерство Финансовъ еще въ 1915 г. обявило международный конкурсъ "по изысканiю веществъ для денатурацiи спирта и по изысканiю новыхъ областей примѣненiя спирта".

По денатурацiи спирта было назначено три премiи — в 30.000, 15.000 и 5.000 руб., при чемъ были установлены слѣдующiя условiя, которымъ должны удовлетворить предлагаемые денатуранты.

1) Денатуранты должны дѣлать спиртъ вполнѣ непригоднымъ ддя непосредственнаго употребленiя въ качествѣ напитка, придавая спирту отвратительный вкусъ или вызывая физiологическое дѣйствiе на организмъ (тошнота, рвота, поносъ).

2) Денатуранты не должны распространять удушливаго запаха, дѣлающаго примѣненiе спирта въ обиходѣ жизни неудобнымъ или вреднымъ.

3) Денатуранты не должны при горѣнiи давать остатка и содержать вещества, могущiя портить приборы, въ коихъ спиртъ сжигается.

4) Удаленiе денатурантовъ изъ спирта должно быть не выполнимо простыми способами, как, напримѣръ, выдѣлениемъ водой, отсаливанiемъ, фильтрацiей черезъ уголь, однократной перегонкой и т. п.

5) Исходные матерiалы для приготовленiя денатурантовъ должны быть добываемы въ надлежащихъ количествахъ въ Россiи.

По второму отдѣлу конкурса (примѣненiе спирта) были назначены:

1) Три премiи — въ 60.000, 30.000 и 10.000 руб. — за изобрѣтенiе новаго способа примѣненiя спирта для изготовленiя такого продукта, который по своей природѣ совершенно отличался бы отъ спирта, взятаго для его изготовленiя. Примѣромъ такихъ продуктовъ могутъ служить уксусъ, эѳиръ, хлороформъ и др.

2) Три премiи — въ 50.000, 20.000 и 5.000 руб. — за изобрѣтенiе новаго способа использованiя спирта для изготовленiя продукта, въ которомъ спиртъ или его производныя (сѣрный эѳиръ и др.) являются одной изъ составныхъ частей продукта или растворителемъ, причемъ спиртъ не можетъ быть съ выгодой извлекаемъ изъ продуктовъ. Примѣромъ такихъ продуктовъ могутъ служить фармацевтическiе и парфюмерные препараты.

3) Три премiи — в 30.000, 15.000 и 5.000 руб. — за изобрѣтенiе новаго способа примѣненiя спирта въ производствѣ, въ которомъ спиртъ или его производныя (сѣрный эѳиръ и др.) служили бы въ качествѣ временнаго промежуточнаго растворителя либо экстрагирующаго или осаждающаго материала. Примѣромъ сего являются бездымный порохъ, фабрикацiя искусственнаго шелка и др.

4) Четыре премiи — въ 75.000, 50.000, 30.000 и 20.000 руб. — за изобрѣтенiе или усовершенствованiе приборовъ для использованiя спирта на питанiе двигателей внутренняго сгоранiя.

5) Четыре премiи — въ 75.000, 50.000, 30.000 и 20.000 руб. — за изобрѣтенiе или усовершенствованiе приборовъ для использованiя спирта или его производныхъ въ качествѣ топлива.

6) Четыре премiи — въ 50.000, 30.000, 15.000 и 5.000 руб. — за изобрѣтенiе и усовершенствованiе приборовъ для использованiя спирта на освѣщенiе.

Крайнимъ срокомъ для представленiя заявленiй было назначено 1 января 1916 г., но впослѣдствiи этотъ срокъ былъ продленъ еще на 1 годъ. Самое присужденiе премiй было поручено особой конкурсной комиссiи подъ предсѣдательствомъ проф. Д. П. Коновалова, съ участiемъ представителей науки и техники, а также представителей министерства финансовъ и другихъ вѣдомствъ.

Для предварительнаго разсмотрѣнiя и оцѣнки всего поступившаго на конкурсъ матерiала, комиссiя разбилась на 2 отдѣла — химическiй, подъ предсѣдательствомъ проф. A. Е. Фаворскаго (денатурацiя и химико-техническiя примѣненiя спирта) и физико-механическiй, подъ предсѣдательствомъ проф. Н. В. Быкова (примѣненiе спирта въ качествѣ горючаго). Самое присужденiе состоялось въ маѣ мѣсяцѣ 1917 года.

Международный конкурсъ явился своего рода экзаменомъ изобрѣтательности, въ особенности для насъ русскихъ, которые естественнымъ образомъ больше другихъ откликнулись на приглашенiе министерства финансовъ.

Всего на конкурсъ поступило 188 предложенiй, подлежащихъ разсмотрѣнiю въ томъ числѣ 115 по химическому отдѣлу, остальныя по физико-механическому.

За однимъ исключенiемъ, предложенiя, удостоенныя премiй, относятся къ химическому отдѣлу и притомъ къ области техническихъ примѣненiй спирта. Но прежде чѣмъ перейти къ болѣе подробному обзору этихъ работъ, я хочу немного остановиться на вопросѣ о денатурацiи.

II.
Денатурацiя спирта.

Въ распоряженiи химиковъ и фармакологовъ имѣется очень большое число химически-однородныхъ веществъ, смѣсей, различныхъ растительныхъ экстрактовъ и т. п., которые могли бы послужить для денатурацiи спирта, т.-е. сдѣлать его непригоднымъ для питья, или сообщая ему противный вкус и запахъ, или вызывая вскорѣ послѣ употребленiя внутрь рвоту, поносъ и т. п. Но, къ сожалѣнiю, лишь ничтожное меньшинство этихъ средствъ оказываются на самомъ дѣле пригодными въ качествѣ денатурантовъ. Прежде всего, значительная часть такихъ средствъ, обладая противнымъ запахомъ или развивая таковой при горѣнiи, препятствуютъ тѣмъ самымъ примѣненiю денатурованнаго ими спирта въ общежитiи. Другiя вещества не пригодны по той причинѣ, что или сами они или продукты ихъ горѣнiя портятъ металлическiя части приборовъ, горѣлки и т. п. Но самымъ крупным и общим недостаткомъ громаднаго большинства денатурирующихъ средствъ, въ остальныхъ отношенияхъ вполнѣ отвѣчающихъ своему назначенiю, является легкость, съ которою достигается удаленiе ихъ изъ денатурата, или, какъ говорятъ, ренатурацiя этого послѣдняго.

Многiе денатуранты могутъ быть удалены той или иной химической обработкой денатурированнаго спирта. Такъ, вещества, имѣющiя основной характеръ, могутъ быть связаны кислотами, напр., сѣрной, а вещества кислаго характера — основанiями, напр., известью. Послѣ этого спиртъ по большей части достаточно подвергнуть перегонкѣ, чтобы получить его въ чистомъ состоянiи, такъ какъ образовавшаяся соль останется въ перегонномъ сосудѣ. Если денатурантъ не летучъ или кипитъ значительно выше или ниже температуры кипѣнiя спирта (78°), то его часто легко бываетъ удалить посредствомъ простой перегонки. Но самымъ опаснымъ врагомъ большинства денатурантовъ является хорошо обожженный древесный или животный уголь.

Давно извѣстно, что такой уголь обладаетъ способностью поглощать, или адсорбировать, огромныя количества постороннихъ веществъ изъ окружающей среды (газа или раствора). На этомъ принципѣ (Акад. Ловицъ) основано, напр., обезцвѣчиванiе грязной и негодной для питья болотной воды путемъ фильтрацiи ея черезъ уголь, обезцвѣчиванiе соковъ и сироповъ на сахарныхъ заводахъ, удаленiе изъ спирта сивушнаго масла и т. п.

Во всѣхъ этихъ случаяхъ вещество, удаляемое изъ жидкости при фильтрацiи, адсорбируется углемъ несравненно сильнѣе,чемъ растворитель (вода, винный спиртъ и т. д.). To же самое наблюдается въ извѣстныхъ угольныхъ респираторахъ проф. Н. Д. Зелинскаго, благодаря которымъ наша армiя въ теченiе долгаго времени находила себѣ вѣрную защиту отъ удушливыхъ и ядовитыхъ газовъ противника. Въ этихъ респираторахъ зараженный воздухъ, прежде чѣмъ поступить въ дыхательные пути человѣка, фильтруется черезъ особеннымъ образомъ активированный уголь и здѣсь оставляетъ находившуюся въ немъ ядовитую подмѣсь.

Животный или древесный уголь и является тѣмъ средствомъ, которое даетъ въ очень многихъ случаяхъ злонамѣреннымъ людямъ возможность съ большой легкостью освободить спиртъ или водку отъ непрiятныхъ примѣсей. Объясняется это и въ данномъ случаѣ темъ, что примѣси эти чаще всего гораздо сильнѣе поглощаются углемъ, нежели самый спиртъ.

Изъ сказаннаго ясно, что хорошее денатурирующее средство не должно обладать рѣзкой химической активностью, которая бы позволяла легко связывать его химически, не отличалось бы слишкомъ сильно отъ спирта по своей летучести и въ особенности по своей способности адсорбироваться углемъ.

Средствъ, удовлетворяющихъ совокупности этихъ условiй и, слѣдовательно, являющихся безупречными денатурантами, очень немного. Среди нихъ безспорно первое мѣсто занимаютъ такъ наз. кетонныя масла, рекомендованныя для этой цѣли въ 1897 г. Лангомъ, директоромъ монопольной лабораторiи въ Бернѣ. Кетонныя масла³) представляютъ изъ себя смѣси предельныхъ кетоновъ — метилъ-этилкетона (СН₃—СО—С₂Н₅) и его гомологовъ. Многочисленныя испытанiя за границей и у насъ привели къ согласному заключенiю, что прибавленiе кетонныхъ маселъ къ спирту въ количествѣ 3% по объему не только дѣлаетъ спиртъ и водку изъ него абсолютно непригодными для питья, но и даетъ продуктъ, изъ котораго сколько-нибудь выгодная добыча чистаго спирта (ренатурацiя) представляется совершенно невозможной.

Но кетонныя масла сравнительно дороги, и ихъ, особенно у насъ въ Россiи, не всегда можно имѣть въ достаточномъ количествѣ. Такимъ образомъ, вполнѣ естественнымъ является живой интересъ, съ которымъ ожидали результатовъ конкурса лица, близко стоявшiя къ дѣлу денатурацiи.

На самомъ дѣлѣ, по денатурацiи на конкурсъ поступило очень большое число (80) заявленiй, но, къ сожаленiю, почти всѣ они или не представляли ничего существенно новаго, или были явно непригодны, или не удовлетворяли одному или нѣсколькимъ условиямъ конкурса. Было не мало заявленiй, после знакомства съ которыми оставалось впечатлѣнiе, что ихъ авторы сами не дѣлали никакихъ изысканiй, а просто воспользовались видѣннымъ и слышаннымъ, или же ограничились выписками изъ ходячихъ учебниковъ и справочниковъ. He обошлось и безъ курьезовъ. Однимъ лицомъ были предложены въ качествѣ денатуранта собачьи испражненiя, другой, предлагая уже извѣстное и притомъ мало пригодное средство, увѣрял, что онъ съ успѣхомъ испыталъ таковое "на самимъ себѣ". Нашелся и такой ревностный поклонникъ винной монополiи, который никакъ не хотелъ примириться съ ея упраздненiемъ, а потому, на ряду съ денатурантами, рекомендовалъ также мѣры къ усовершенствованiю конструкцiи "казенки". По его мнѣнiю, въ будущемъ казенка должна быть организована по принципу "распивочно", она должна быть соединена съ буфетомъ, питiя (различныя настойки) должны отпускаться въ количествѣ не болѣе трехъ рюмокъ за разъ, а во главѣ учрежденiя долженъ стоять "человѣкъ энергичный", который могъ бы быстро "подавлять горячiя разсужденiя" и отправлять буяновъ въ участокъ.

Среди всѣхъ этихъ предложенiй оказалось только одно⁴), которое было признано заслуживающимъ премированiя. Въ этомъ предложенiи, авторомъ котораго оказался проф. Н. Д. Зелинскiй, снова выдвигаются и рекомендуются кетонныя масла, о которыхъ выше было уже сказано, что они въ настоящее время составляютъ лучшее изъ числа извѣстныхъ денатурантовъ. Притомъ однако кетонныя масла, о которомъ идетъ рѣчь у проф. Зелинскаго, и по всему происхожденiю, и по составу существенно отличаются отъ маселъ, предложенных Лангомъ. Проф. Зелинскiй рекомендуетъ пользоваться масломъ изъ березоваго дегтя, которое представляетъ смѣсь, преимущественно содержащую кетоны циклическаго⁵) строения. По силѣ денатурирующаго дѣйствiя и по трудности ренатурацiи спирта березовое масло нисколько не уступаетъ маслу Ланга, при чемъ имѣетъ однако два существенныхъ преимущества передъ этимъ послѣднимъ: оно значительно дешевле и составляетъ продуктъ нашего отечественнаго производства, тогда какъ обыкновенное кетоновое масло до войны по большей части привозилось изъ-за границы⁶). Надо полагать поэтому, что предложенiю проф. Зелинскаго принадлежитъ будущее.

III.
Искусственный каучукъ.

Наиболѣе крупныя премiи были присуждены за работы по техническому примѣненiю спирта, при чемъ на первомъ мѣстѣ здѣсь должны быть поставлены двѣ работы по полученiю каучука и родственнаго съ нимъ продукта, эбонита, изъ спирта, как исходнаго матерiала.

Подъ именемъ каучука и его разновидностей гуттаперчи и балаты — извѣстны въ торговлѣ особые аморфные продукты, отличающiеся спецiальными механическими свойствами: эластичностью, ничтожнымъ остаточнымъ удлинненiемъ и т. д.⁷) добываемые изъ латекса (latex), сока, выдѣляемаго каучуковыми растенiями⁸) въ мѣстахъ надрѣза или иного пораненiя. Однимъ изъ важныхъ этихъ свойствъ каучука и близкихъ къ нему продуктов является способность его къ вулканизацiи. Вулканизированный каучукъ часто называютъ резиной.

Для добыванiя латекса на созрѣвшихъ растенiяхъ (созреванiе каучуковыхъ деревьевъ наступаетъ обычно черезъ 9 лѣтъ послѣ посадки) дѣлаютъ надрѣзы коры и собираютъ вытекшiй сокъ. Эта операцiя во многомъ напоминаетъ т. наз. подсочку, употребляемую для полученiя смолы, или живицы, изъ нашихъ хвойныхъ породъ.

Латексъ каучуковыхъ деревьевъ образуетъ жидкость бѣлаго цвѣта и лишенную запаха, по удѣльному вѣсу близкую къ водѣ. Микроскопическое изслѣдованiе латекса обнаруживаетъ его неоднородность. Оказалось, что мы здѣсь имѣем дѣло съ эмульсiей, подобной молоку или крови. Въ безцвѣтной жидкости, или сывороткѣ, взвѣшены мельчайшiе (1—3,5 микроновъ, т.-е. тысячныхъ долей миллиметра въ дiаметрѣ), шарики, по своимъ размѣрамъ приближающiеся къ микроорганизмамъ.

Латексъ обладаетъ всѣми свойствами коллоидовъ⁹), и въ частности присущею этимъ послѣднимъ способностью легко свертываться. При этомъ частицы, взвѣшенныя, эмульгированныя въ жидкой средѣ (напр., въ водѣ или какомъ-либо водномъ растворѣ) теряютъ свою связь съ этой послѣдней, соединяются вмѣстѣ въ болѣе крупные аггрегаты и выпадаютъ изъ коллоидальной жидкости. Этой способностью латекса къ свертыванию и пользуются для добывания изъ латекса каучука и близкихъ къ ему продуктовъ¹⁰). Въ техникѣ для этого примѣняютъ весьма различные прiемы, напр., дѣйствiе высокой температуры, высушиванiе, центрифугированiе, сбиванiе (подобное тому, какъ изъ сливокъ получаютъ масло) и т. д.¹¹).

Главною составною частью продажнаго естественнаго каучука является углеводородъ (или смѣсь близкихъ по свойствамъ углеводородовъ) очень высокаго молекулярнаго вѣса, отвѣчающiй составу (С₅H₈)_x. Соотношенiе между содержанiемъ углерода и водорода въ этомъ продуктѣ то же, что въ т. наз. терпенахъ, составляющихъ главную массу обыкновеннаго скипидара, и близкихъ къ нему т. наз. эфирныхъ маселъ. Но скипидаръ — летучая жидкость — онъ представляетъ смѣсь соединенiй кипящихъ между 155—180°; основное же вещество каучука — аморфное твердое тѣло, не летучее безъ разложенiя. Главная причина этой разницы заключается въ томъ, что молекула терпеновъ всего только вдвое сложнѣе противъ простѣйшей возможной для нихъ формулы C₅Н₈. Для них x = 2 и общая формула ихъ поэтому — С₁₀Н₁₆¹²).

Между тѣмъ составъ молекулы каучука¹³) несравненно сложнѣе. (x = очень большому, въ точности еще не извѣстному числу).

Мы увидимъ ниже, что сходство между каучукомъ и терпенами гораздо глубже, нежели это можно было бы предполагать только на основанiи простого совпаденiя эмпирическаго состава. Послѣ цѣлаго ряда наводящихъ данныхъ, которыхъ мы отчасти касаемся ниже, въ связи съ вопросомъ о синтезѣ каучука, нѣмецкiй ученый Гаррiесъ въ существенныхъ чертахъ выяснилъ химическое строенiе каучука, показавъ, что въ моленулѣ этого сложнаго соединенiя многократно повторяется одна и та же группировка атомовъ:

Основной фактъ, заставившiй его придти къ такому выводу, заключается въ томъ, что при окисленiи каучука при помощи озона (методъ Гаррiеса) получается левулиновый альдегидъ и левулиновая кислота.

Левулиновый аль- дегидъ.		Левулиновая кислота.

Сопоставляя формулы этихъ соединенiй съ вышеприведенной схемой, можно видѣть, что исходя изъ послѣдней, какъ разъ легко понять ихъ образованiю, если присоединенiе озона¹⁴) и расщепленiе полученнаго продукта произойдетъ между атомами углерода, которые помѣчены цифрами 1, 2 и 3, 4.

Каучукъ никогда не получил бы того широкаго примѣненiя, которое онъ имѣетъ въ современной техникѣ и въ жизненномъ обиходѣ, если бы не была открыта замѣчательная способность его къ вулканизацiи. Подъ этимъ именемъ подразумевается обработка каучука сѣрой при повышенной (примѣрно 130—135°) температурѣ или же полухлористой сѣрой (S₂Cl₂) при обыкновенной температурѣ въ присутствiи различныхъ растворителей. Благодаря процессу вулканизацiи природный каучукъ не только измѣняется въ составѣ, поглощая примѣрно отъ 2½ до 10% сѣры, но и кореннымъ образомъ измѣняетъ свои химическiя и физическiя свойства.

Въ частности исчезаетъ рядъ его свойствъ, особенно непрiятныхъ для практическихъ примѣненiй. Утрачивается во-первых способность склеиваться при соприкосновенiи, во-вторыхъ, — рѣзкое измѣненiе свойствъ съ измѣненiемъ температуры (около 0° природный каучукъ твердъ и хрупокъ, при 30° становится мягкимъ, а выше 50° клейкимъ), и наконецъ, способность легко окисляться на воздухѣ, при этомъ твердеть, утрачивать эластичность и т. д. Достаточно вспомнить общеизвѣстныя свойства резиновыхъ издѣлiй, отъ автомобильныхъ шинъ, резиновыхъ калошъ и дѣтскихъ игрушекъ до трубочекъ и пробокъ, которыя составляютъ незамѣнимую принадлежность современныхъ лабораторiй, чтобы понять все огромное значенiе вулканизацiи и признать, что мы имѣемъ здѣсь дѣло съ однимъ изъ величайшихъ изобретенiй XIX вѣка¹⁵).

Способъ обработки каучука сѣрой при температурѣ 130—135° и до сихъ поръ употребляется въ безчисленныхъ варьяцiяхъ (на ряду съ сѣрой употребляютъ и различные сѣрнистые металлы) подъ именемъ горячей вулканизацiи. Кромѣ этого способа, существуетъ и другой, открытый Перксомъвъ 1846 г. Это такъ наз. холодная вулканиэацiя, основанная на кратковременной обработкѣ сырого каучука полухлористой сѣрой (S₂Cl₂), растворенной въ сѣроуглеродѣ (CS₂) или въ другихъ подходящихъ жидкостяхъ.

Впослѣдствiи было найдено, что и нѣкоторыя другiя вещества, особенно галоиды (хлоръ, бромъ), дѣйствуютъ на каучукъ вулканизирующимъ образомъ. Повидимому, дѣйствiе всѣхъ этихъ веществъ на каучукъ сводится къ химическому процессу: хлористая сѣра (S₂Cl₂), галоиды присоединяются къ каучуку, какъ къ непредѣльному соединенiю, но затемъ происходятъ физическiе процессы (растворенiе, быть можетъ адсорбцiя), въ результатѣ которыхъ и наступаютъ важныя для практики измѣненiя свойствъ каучука. Роль, которую при этомъ играетъ сѣра (и другiя замѣняющiя ея вещества) во многомъ напоминаетъ роль углерода во взаимныхъ превращенiях желѣза, стали и чугуна, на что было обращено вниманiе еще Гудъиромъ.

Чтобы освѣтить всю огромную важность удачнаго разрѣшенiя современной "каучуковой проблемы", т.-е. разработки дешеваго способа искусственнаго полученiя каучука, для замѣны имъ сравнительно дорогого естественнаго продукта, достаточно будетъ привести нѣсколько цифръ.

Въ 1913 г. мiровая добыча каучука достигла 115.000 тоннъ, или около 7,3 миллiоновъ пудовъ, а въ 1915 г. уже 144.900 тоннъ, или около 9,1 миллiоновъ пудовъ. Изъ этого числа въ 1913 г. 50.000 тоннъ, т.-е. около 43,5%, а въ 1915 г. — 93.400 тонн, т.-е. около 64,4%, приходилось на каучукъ плантацiонный, остальное количество на каучукъ, собираемый съ дикорастущихъ деревьевъ. Такимъ образомъ, площадь каучуковыхъ плантацiй (особенно за послѣднiе годы) непрерывно возрастаетъ. Уже въ 1912 году она достигла свыше 1 миллiона акровъ и распредѣлялась слѣдующимъ образомъ по отдѣльнымъ странамъ:

Обработкой этихъ плантацiй было занято отъ 2.000.000 до 3.000.000 человѣкъ.

Довольно трудно подсчитать общую стоимость ежегодно добываемаго каучука въ виду рѣзкихъ различiй въ цѣнѣ между отдѣльными сортами его и большихъ колебанiй для одного и того же сорта въ теченiе даже очень короткихъ промежутковъ времени. Для орiентировки укажемъ, что въ 1911 году 1 пудъ лучшаго пара-каучука стоилъ около 200 руб., а въ 1914 г. около 100 руб. Стоимость низшихъ сортовъ значительно меньше. Вообще цѣны на каучукъ за послѣднее время непрерывно падали, если только отвлечься отъ случайныхъ, ненормально высокихъ цѣнъ, обусловленныхъ военными обстоятельствами. Это паденiе въ значительной степени было вызвано рѣзкимъ увеличенiемъ площади каучуковыхъ плантацiй за послѣднiе годы. Мы не сдѣлаемъ, во всякомъ случаѣ, большой ошибки, если примемъ, что общая стоимость ежегодно получаемаго каучука выражалась за послѣднiе годы передъ войной суммой, колебавшейся около полумиллiарда рублей (считая по нормальному курсу до войны).

Относительно количества каучука, потребляемаго въ Россiи, въ моемъ распоряженiи не имѣется точныхъ данныхъ, но по приблизительному подсчету до войны ежегодный ввозъ составлялъ что-нибудь около 1 миллiона пудовъ. При этомъ слѣдуетъ имѣть въ виду, что въ резиновыхъ издѣлiяхъ въ среднемъ содержится не болѣе 50% чистаго каучука, так что этихъ издѣлiй у насъ вырабатывается не менѣе 2, а вѣроятно около 2½ миллiоновъ пудовъ ежегодно¹⁶). Можно думать, что приблизительно таково же потребленiе эбонито-подобныхъ продуктовъ (см. ниже).

Полагаю, сказаннаго достаточно для того, чтобы стала ясной огромная техническая важность каучуковой проблемы для мiровой промышленности вообще и для русской въ частности. Слѣдуетъ иметь въ виду, что потребленiе резины безпрерывно возрастаетъ (за восемь лѣтъ — съ 1907 по 1915 г. примѣрно в двa раза), и конечно, возрастало бы еще несравненно быстрѣе, если бы не ея относительно высокая стоимость. Вспомнимъ только о новѣйшихъ областяхъ примѣненiя резины въ автомобильномъ и авiационномъ дѣлѣ.

Какъ извѣстно, въ свое время цѣлый переворотъ въ химической промышленности произошелъ послѣ открытiя искусственныхъ способовъ полученiя такихъ природныхъ красокъ какъ ализаринъ (марена, краппъ) и индиго. Но этотъ переворотъ ничто по сравненiи съ темъ, который вызоветъ вытѣсненiе съ рынка естественнаго каучука дешевымъ искусственнымъ продуктомъ.

"Если выразить степень важности каучуковой проблемы въ цифрахъ, — говоритъ по этому поводу извѣстный дѣятель и знатокъ нѣмецкой химической промышленности профессоръ Дуисбергъ, — то во всей химической индустрiи не найдется проблемы болѣе значительной".

Правда, тотъ же проф. Дуисбергъ въ томъ же мѣстѣ указываетъ и на серьезныя эатрудненiя, стоящiя на пути къ удачному разрѣшенiю этой проблемы. Какъ уже было указано, за послѣднее время культивированiе каучуковыхъ деревьевъ на плантацiяхъ получило необычайно сильное развитiе. A между темъ себестоимость плантацiоннаго каучука можетъ быть доведена до 2—3 марокъ за килограммъ, т.-е. примерно 16—24 руб. за пудъ. Если искусственный каучукъ удастся получить по болѣе дешевой цѣнѣ при одинаковомъ или высшемъ качествѣ, тогда, но только тогда, каучуковая проблема можетъ почитаться рѣшенной.

Как бы то ни было, примѣрно съ 1908 или 1909 года, синтезъ каучука начинает все больше и больше привлекать къ себѣ вниманiе промышленныхъ сферъ Германiи; вскорѣ же около каучуковой проблемы сосредоточивается лихорадочная работа, въ которой принимаютъ участiе и химики, и техники, въ которой энергично конкурируютъ между собой крупнѣйшiя европейскiя страны, особенно же Германiя, Англiя и Францiя и въ значительной степени также Россiя. Двѣ крупнѣйшихъ германскихъ красочныхъ фабрикъ "Friedr. Веуеr" въ Эльберфельдѣ и "Badische Anilin und Sodafabrik" въ Людвигсгафенѣ не жалѣютъ на это дѣло миллiонныхъ затратъ. — На ряду съ солидными продуманными и законченными работами, мы видимъ какъ бы спѣшныя экскурсiи или набѣги на область химiи и технологiи каучука, работы случайныя, недоконченныя, иногда сомнительныя. И вся эта масса работъ, заявленiй и т. д. патентуется съ лихорадочною поспѣшностью; значительная часть ихъ быстро старѣетъ, отживаетъ свой вѣкъ, обнаруживая свою несостоятельность, но нѣкоторая часть все же остается, составляя фундаментъ для дальнѣйшихъ изслѣдованiй, укрѣпляя вѣру въ конечную побѣду человѣческаго генiя, которому не разъ уже удавалось догонять и даже перегонять природу.

Окончанiе слѣдуетъ.