Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого - Вацлав Смил

В период между двумя войнами начался синтез ПВХ в массовых масштабах; материал был изобретен еще в 1838 г., но использовался только в лабораториях. Компании DuPont в США, Imperial Chemical Industries (ICI) в Великобритании и IG Farben в Германии финансировали исследования (очень успешные) по разработке новых пластмасс[206]. В результате еще до Второй мировой войны началось промышленное производство ацетилцеллюлозы (в настоящее время используется в абсорбирующих тканях), неопрена (синтетическая резина), полиэстера (ткани для одежды и обивочный материал), полиметилметакрилата (органическое стекло, из-за эпидемии COVID его широко используют в качестве щитков и разделительных барьеров). С 1938 г. производится нейлон (первыми промышленными изделиями были щетина для зубных щеток и чулки, теперь из него изготавливаются самые разные изделия, от рыболовных сетей до парашютов) и — как упоминалось выше — тефлон, незаменимое антипригарное покрытие. Дешевый промышленный стирол тоже появился в 1930-х гг., но теперь используется преимущественно полистирол (ПС) — как упаковочный материал, а также для изготовления одноразовых чашек и тарелок.

В 1937 г. компания IG Farben начала выпуск полиуретана (вспененный материал для мебели, теплоизоляция), а в 1933 г. ICI применила очень высокое давление для синтеза полиэтилена (используется для упаковки и изоляции) и начала выпуск метилметакрилата (для изготовления клеящих веществ, покрытий и красок). Полиэтилентерефлатат (ПЭТ) — с 1970-х гг. он стал планетарным бедствием в виде бутылок из-под напитков — был запатентован в 1941 г., а его массовое производство началось в начале 1950-х гг. (та самая ПЭТ-бутылка была запатентована в 1973 г.)[207]. Среди самых известных изобретений послевоенного времени — поликарбонат (для оптических линз, стекол, жесткого покрытия), полиамид (для медицинских катетеров), жидкокристаллические полимеры (в первую очередь для электроники) и такие известные торговые марки компании DuPont, как тайвек (Tyvek® 1955), лайкра (Lycra® 1959) и кевлар (Kevlar® 1971)[208]. К концу XX в. на мировом рынке были представлены 50 разных видов пластика, и это новое разнообразие — в сочетании с увеличением потребности в самых распространенных материалах (ПЭ, ПП, ПВХ и ПЭТ) — привело к экспоненциальному росту спроса.

Мировое производство пластика выросло с 20 000 тонн в 1925 г. до 2 миллионов тонн в 1950 г., 150 миллионов тонн в 2000 г. и почти 370 миллионов тонн в 2019 г.[209]. Лучший способ оценить повсеместное присутствие пластика в повседневной жизни — подсчитать, сколько раз в день его касаются наши руки, его видят наши глаза, на него опирается наше тело, от него отталкиваются наши ноги. Вы будете поражены результатом! Я набираю этот текст с помощью клавиатуры ноутбука Dell и беспроводной мыши под моей правой ладонью, которые изготовлены из акрилонитрил-бутадиен-стирола. Я сижу на вращающемся стуле с обивкой из полиэстера, а его нейлоновые колеса стоят на защитном коврике из поликарбоната, положенном поверх ковра из полиэстера…

Отрасль, начинавшая с поставок мелких деталей (первой была рукоятка рычага переключения скоростей для Rolls-Royce в 1916 г.) и разнообразных предметов для домашнего обихода, значительно расширила эти две рыночные ниши (что наиболее заметно в области потребительской электроники, ежегодно производящей миллиарды изделий, в которых используется пластик) и существенно расширила массовое применение своей продукции — от кузовов автомобилей и облицовки салонов самолетов до труб большого диаметра.

Пластик стал незаменимым материалом в здравоохранении и особенно в сфере защиты от инфекционных заболеваний. Жизнь современного человека начинается (в родильной палате) и заканчивается (в палате интенсивной терапии) в окружении предметов из пластика[210]. Люди, не знавшие о роли пластика в современном здравоохранении, получили наглядное подтверждение этой роли благодаря COVID-19. Пандемия преподала нам суровый урок — врачи и медсестры в Северной Америке и Европе надевали индивидуальные средства защиты (ИСЗ) (одноразовые перчатки, маски, лицевые щитки, шапочки, комбинезоны и бахилы), а правительства соревновались друг с другом за ограниченные (и неоправданно дорогие) поставки из Китая, куда западные производители ИСЗ, озабоченные сокращением расходов, переместили большую часть производств, создав опасный дефицит, которого вполне можно было бы избежать[211].

Пластиковые медицинские изделия изготавливаются в основном из разных видов ПВХ: это гибкие трубки (для кормления пациентов, подачи кислорода, измерения кровяного давления), катетеры, контейнеры для внутривенных вливаний, контейнеры для крови, стерильная упаковка, разнообразные лотки и чаши, подкладные судна, поручни кроватей, термоизоляция и бесчисленное разнообразие лабораторного оборудования. В настоящее время ПВХ является главным компонентом более четверти всех товаров медицинского назначения, а в наших домах присутствует в виде стен и крыш, оконных рам, жалюзи, шлангов, изоляции проводов, электронных приборов, постоянно расширяющегося ассортимента офисных принадлежностей и игрушек — а также в виде кредитных карт, которыми мы привыкли расплачиваться за все это[212].

В последние годы растет озабоченность из-за загрязнения пластиком суши и особенно океана, прибрежных вод и пляжей. Я вернусь к этой проблеме в главе о защите окружающей среды, но безответственное обращение с пластиком — это не аргумент против использования этих разнообразных и действительно незаменимых синтетических материалов. Более того, что касается микроволокон, то было неверным предполагать, как это делают многие, что их присутствие в океане обусловлено износом синтетического текстиля. Эти полимеры составляют две трети всех волокон, выпускаемых в мире, но исследование образцов морской воды показало, что большинство волокон в океане (более 90 %) естественного происхождения[213].

Сталь: вездесущая и пригодная для переработки

Стали (точнее употреблять это слово во множественном числе, потому что их более 3500 сортов) представляют собой сплавы с преобладанием железа (Fe)[214]. В чугуне, который выплавляется из руды в доменных печах, содержится 95–97 % железа, 1,8–4 % углерода и 0,5–3 % кремния, а также незначительное количество других элементов[215]. Из-за высокого содержания углерода чугун отличается хрупкостью и низкой пластичностью (способностью к растяжению), а прочность на разрыв у него меньше, чем у бронзы или меди. В доиндустриальную эпоху сталь изготавливали в Азии и Европе разными кустарными методами — то есть процесс всегда был трудоемким и дорогим, — и поэтому она не была доступна для повседневного применения[216].

Современную сталь получают из чугуна, уменьшая содержание углерода до 0,08–2,1 % массы. По своим физическим свойствам сталь значительно превосходит самый твердый камень, а также другие распространенные металлы. У гранита предел прочности на сжатие (способность выдерживать нагрузку, сдавливающую материал) примерно такой же, но прочность на разрыв на порядок меньше: гранитные колонны выдерживают нагрузку не хуже стальных, но стальные балки в 15–30 раз прочнее гранитных[217]. Прочность на разрыв у стали, как правило, в семь раз выше, чем у алюминия и почти