26 апреля в Большом актовом зале РХТУ прошел первый Лекторий Менделеева – совместный проект РХТУ и «Курилки Гутенберга». С бесплатными лекциями по химии и химической технологии каждый месяц будут выступать известные ученые и популяризаторы науки. Лекторий запущен в рамках Международного года Периодической таблицы химических элементов.

На первом Лектории Менделеева выступили кандидат химических наук, декан факультета нефтегазохимии и полимерных материалов Игорь Сиротин и ассистент кафедры химии и технологии высокомолекулярных соединений, участник «Научного стенд-апа» на телеканале «Культура» Владимир Сизов.

Игорь Сиротин в своей лекции поставил две цели: улучшить отношение общественности к пластикам и к ученым, которые занимаются полимерами. «У полимеров плохая репутация. До сих пор бытует мнение, что они загрязняют нашу планету, – отметил декан НПМ. – Отчасти это правда. Но все не совсем так, как вы думаете. В глобальном масштабе использование полимеров экономит огромное количество энергии и радикально сокращает выбросы парниковых газов».

Три особенности, которые отличают полимеры от других материалов: их молекулы длинные, они притягиваются друг к другу, и их движение имеет временной характер. Эти особенности приводят к тому, что полимеры умеют рассеивать энергию. Например, в шинах плохого качества на нагрев идет много энергии, а в шинах с правильной молекулярной структурой – значительно меньше. «Если мы будем производить качественные шины, то снизим расход топлива на 15 процентов, – отметил Игорь Сиротин. – А еще явление рассеивания энергии спасает не только экологию, но и наши с вами жизни. У некоторых полимеров эта способность настолько сильная, что из них делают бронежилеты».

Многие виды пластика хорошо поддаются переработке. Особенно полиэтилентерефталат – полимер, из которого делают бутылки. Его можно перерабатывать неограниченное количество раз. Но и свое зло здесь тоже существует – это пластиковые пакеты, которые перерабатывать очень сложно. Чтобы преодолеть проблему, придумали биоразлагаемый пластик. В РХТУ научились из сахарной свеклы получать полилактид – всего за несколько недель компостирования полимер превращается сначала в безвредную органику, затем либо в CO2, либо в воду.

До сих пор ученые не знают, как сохранять большое количество энергии. И здесь пришли на помощь полимеры. В перспективе, избыток электроэнергии, которая остается от солнечной или гидростанций, можно пустить на электролиз воды. А образующийся от этих манипуляций водород хранить в специальных накопителях. Теоретически, они могут быть любого объема. Этот водород можно использовать как топливный элемент – электрохимический источник тока, такой же, как батарейка или аккумулятор. Он отличается тем, что вырабатывает электричество путем непосредственного окисления топлива без дополнительных стадий. Топливный элемент не может работать без полимерной мембраны. Ее функция в том, чтобы пропускать водород только в одном направлении.

«Надеюсь, сегодня я заставил вас под другим углом взглянуть на полимеры. Давайте будем честны. Не пластик загрязняет планету, а мы – потому что выбрасываем его, а не собираем и перерабатываем. При правильном использовании пластик сберегает экологию», – добавил Игорь Сиротин.

Владимир Сизов в своей лекции проследил эволюцию пороха с IX века до наших дней. Первое взрывчатое вещество – черный или дымный порох – изобрели в Китае примерно в IX веке н.э. В XIX веке на смену черному пороху пришел бездымный на основе пластифицированной нитроцеллюлозы. Он превосходит черный порох по устойчивости горения, мощности и надежности.

«Порох не взрывается, он горит без доступа окислителей извне – рассказывает ассистент кафедры химии и технологии высокомолекулярных соединений. – Всё это сопровождается выделением значительного количества энергии». Для сравнения: при горении одного килограмма пороха выделяется количество энергии, сравнимое с мощностью генератора гидроэлектростанции.

Технологию изготовления пороха можно сравнить с приготовлением теста. «В тесте яйцо играет роль связующего – соединяет муку и придает форму тесту. В случае пороходелия – это пластификатор и полимер, – объясняет Владимир. – Чтобы наша булочка получилось упругой, мы добавляем соду. А в порохе есть различные стабилизаторы горения и химической стойкости». Трех компонентов достаточно, но, чтобы булочка не получилось пресной, нужно добавить сахар. В составе пороха для этого применяют взрывчатые вещества и металлы. Они повышают температуру горения и делают его высококалорийным.

При компоновке состава пороха важно получить нужную скорость горения – она будет определять область применения состава. Для регулирования скорости используют катализаторы: соли меди, никеля и других переходных металлов. Сами по себе они работают не слишком эффективно, поэтому на кафедре химии и технологии высокомолекулярных соединений стали добавлять в рецепт пороха углерод – сажу, которая значительно увеличивает эффективность действия катализаторов.

Сейчас у порохов и взрывчатых веществ есть много применений в мирных целях. Например, для тушения пожаров – при горении выделяется аэрозоль, который связывает ионы кислорода и может прервать пожар в замкнутых помещениях. С помощью пороховых зарядов можно оживить нефтяные скважины: при горении образуются кислоты, необходимые для термогазохимической обработки пласта земли. Теперь нефтегазовые компании могут тратить меньше средств на ее добычу.

Запись выступления наших ученых появится на официальном YouTube-канале «Курилки Гутенберга» в мае.