Самой химии - вызов
Сто тридцать лет назад французский испытатель Ансельм Пайен обработал древесные стружки азотной кислотой, а потом - щелочью. У него получилась масса целлюлозы и что-то коричневое, оставшееся в растворе. Это темное вещество Пайен назвал лигнином, что в переводе с латинского значит "древесин".
Потом с целлюлозой все обстояло благополучно: она нашла разнообразное и широкое применение. Лигнин же оказался действительно на редкость темным веществом - и в прямом и в переносном смысле. Органической химии не хватило ста тридцати лет, чтобы выяснить окончательно, какова его природа и структура.
Ни в одной отрасли человеческого знания, - несколько даже честолюбиво пишет о предмете своих исследований профессор М. И. Чудаков, - не было столь противоречивых суждений, споров и разногласий, как при изучении строения, природы и свойств лигнина .
Конечно же, это преувеличение. По крайней мере одно вещество в органике тоже вправе претендовать на такую же аттестацию. Гумус. С ним тотчас ассоциируется плодородие. Считают, что это окрашенное в глубокий коричневый цвет густое вещество составляет интереснейшую особенность земли-кормилицы.
Мешанина сложных соединений, которые очень трудно упростить, гумус надежно служит растительному миру. Он запирает в своих лабиринтах питательные вещества и отпускает их только по настоятельным требованиям корешков.
Многое о нем уже известно, но, кажется, не меньше предстоит узнать. Известно, например, что гумус тончайшие растерт между твердыми частицами почвы, а в нем самом неразличимо, как яйца в испеченном кексе, присутствует лигнин.
Нас не удивит сокровенная связь растения и матери-земли. Нас удивит и огорчит иное. Гумус - общепризнанная, по мере сил оберегаемая и накопленная ценность. Лигнин - хуже чем ни что - обременительный и неприятный отброс. Устроит ли нас напоминание о том, что один существует миллионы лет, а другой сотню с лишним?
Да, как второе "я" растения, выросшего из земли и в землю вернувшегося, став гумусом через немалое число лет, лигнин бесконечно древен. Он возник, когда растения перебрались из воды на сушу. Им, подвергшимся невзгодам существования под открытым небом, под всеми ветрами, понадобилась одеревенелость.
Еще не обнаруживаемый у водорослей и мхов, лигнин явно присутствует в папоротниках и следующих за ним вверх по эволюционной лестнице растениях.
После целлюлозы и гемицеллюлозы лигнин самый распространенный полимер, он венчает собой вереницу химических превращений, в начале которой бесхитростные молекулы глюкозы - основного продукта фотосинтеза, а в конце - уже набор колец ароматических мономеров с мостиками из обрывов углеводородных цепочек. Эти недотроги-перемычки слабы и нежны.
Они-то и делают лигнин веществом изменчивым, легко теряющим первоначальные черты, трудным для изучения. Трудности возрастают еще и-от того, что элементарные звенья его многообразны, связи между звеньями нерегулярны.
Не распознано - значит вредно
Я стою над потоком, от которого поднимается неприятный запах пара: течет будущая целлюлоза. (Если взять стоящий сбоку черпак и, набрав жижи, отжать ее рукой, то в руке останется волокнистый рыхлый комок. Влажную массу прокатают в лист, он пройдет извилистый путь между барабанами сушильных камер и станет в конце концов либо листом целлюлозы, либо бумагой.)
Поток клокочет, торопится. Он только что освободился от лигнина, посветлел и полегчал. Масса, поступившая в котел в виде аккуратно нарубленных, меньше спичечного коробка, щепочек, после делигнификации уменьшается процентов на тридцать.
Это избавление от лигнина - одна из основных задач всего производственного цикла. Ее решают в огромных цехах, оборудованных внушительно и современно. Но как решают, если "до сих пор нет полной ясности в том, что же такое лигнин, неизвестно его химическое строение, недостаточно ясен с химической точки зрения и процесс делигнификации".
До шестидесяти процентов органического вещества древесины превращается в бумагу, целлюлозу, этиловый спирт, фурфурол, белковые кормовые дрожжи... А лигнин? Ароматическая составляющая растительного сырья? В лучшем случае ее выпаривают, подсушивают и сжигают, извлекая ту самую пользу, которую имел в виду Менделеев, когда говорил, что сжигать нефть - все равно, что топить ассигнациями. В худшем - спускают в реки, озера.
Рост "производства" лигнина идет по пятам за расширением химической переработки древесины. Так, в Советском Союзе за 1965 год его набралось 3,5 миллиона тонн. Эта порция способна прекратить жизнь не в одной реке и не в одном озере.
Если даже легкомысленно махнуть рукой на то, что лигнин обладает ароматической, бензольной природой и потому может явиться источником получения фенольных продуктов (напомним, фенол - это не только "карболка", но еще и сырье для пластмасс, клеев, ионообменных смол - в общем многого, без чего уже немыслима жизнь), если даже на это махнуть рукой, - все равно придется с лигнином поступать как-то иначе, чем до сих пор.
Спасибо за просмотр, ставьте лайки и подписывайтесь на канал!)