Цивилизация с нуля. Что нужно знать и уметь, чтобы выжить после всемирной катастрофы - Льюис Дартнелл

Чуть дальше мы поговорим о немного различных принципах работы бензинового и дизельного двигателей, но сейчас достаточно будет сказать, что для них нужно разное топливо. И бензин, и дизельное топливо (соляр) — это жидкие смеси углеводородов: их молекулы подобны молекулам растительных масел, описанным в главе 5. Бензин — это набор углеводородов с хребтами в основном длиной в 5–10 атомов углерода; дизтопливо несколько тяжелее, это более вязкая жидкость, составляющие ее молекулы длиннее: от 10 до 20 атомов. Как мы говорили выше, после апокалипсиса останутся немалые запасы этих видов топлива — на автозаправках, в нефтехранилищах, наконец в баках брошенных транспортных средств. Однако довольно скоро людям, пережившим конец света, придется налаживать новое производство топлива, чтобы поддерживать механизацию сельского хозяйства и моторный транспорт.

Сегодня бензин и дизельное топливо получают, перерабатывая сырую нефть. Методы переработки относительно просты и вполне применимы для малых объемов производства. Жидкие фракции отделяют путем дробной перегонки, по тому же принципу, на котором основана дистилляция спирта из сброженного сусла. Фракции с крупными углеводородными молекулами можно расщепить на более удобные короткомолекулярные жидкости путем нагрева с глиноземным катализатором (например, толченой пемзой).

Трудность обеспечения топливом не в том, как его выделить из сырой нефти, а в том, что добыть сырую нефть из недр Земли уже невозможно без сложного бурового оборудования и морских платформ. Но при этом автомобильное топливо можно получить и не из нефти, и постaпокалиптическое человечество многому могло бы научиться у нынешних «зеленых». Как писал в начале 1900-х гг. сам Рудольф Дизель, «энергию можно добыть из солнечного тепла, которое всегда будет доступно для земледелия, даже после истощения всех природных запасов твердого и жидкого топлива».

Удобная замена бензиновому транспорту — этиловый спирт (который, как мы видели в главе 4, производится путем ферментации). Мировой лидер по применению алкомобилей — Бразилия: там все машины работают либо на смеси бензина со спиртом (20 %), либо на чистом спирте. Даже во многих штатах США закон требует, чтобы бензин содержал определенную долю спирта (обычно до 10 %), при которой не требуется переделка двигателя. Не все знают, что конструкция знаменитого автомобиля Ford Model T позволяла заправлять его либо дистиллированным из нефти бензином, либо спиртом, и несколько спиртзаводов в США перерабатывали зерно на автомобильное топливо, пока введение сухого закона не положило конец спиртовым заправкам.

Промышленное производство этанола для заправки машин сдерживается необходимостью получать достаточно сахара для микробной ферментации. Культуры типа сахарного тростника, на котором основана бразильская экономика возобновляемого биотоплива, можно возделывать только в тропиках. И хотя сахара присутствуют в любых растительных организмах, составляя волокна целлюлозы, обеспечивающие растению скелет и опору, целлюлоза настолько прочна и химически стабильна, что сахар в ней крепко «заперт» и неизвлекаем. Куда удобнее и проще не пытаться выгнать из такой биомассы чистое топливо, годное для моторного транспорта, а дать ей перегнить в биореакторе и получить метан или просто отправить в топку котлов на электростанции.

Но и рокот дизелей в постапокалиптическом мире, скорее всего, не смолкнет. Дизельный двигатель довольно неприхотлив, он может работать на растительном масле, переработанном в биотопливо: делается это путем соединения масла с простейшим спиртом, метанолом, в щелочной среде (добавляется щелок — едкий натр или едкое кали — см. главу 5). Метанол, также называемый древесным спиртом, можно получить сухой перегонкой дерева, но для реакции с маслом подойдет и полученный путем ферментации. Все остатки метанола или щелока, как и ненужные побочно получаемые глицерин и мыло, можно удалить, растворив в воде, барботированной сквозь готовое топливо, которое после этого тщательно просушивают нагревом, чтобы удалить воду.

Растительное масло годится практически любое. Для Британии хорошо подходит рапс: он дает с гектара большой объем масла (больше, чем другие культуры, в том числе подсолнечник и соевые бобы), которое легко отжимается из семени, а ботва служит питательным кормом для скота. При необходимости можно использовать и животные жиры. Технический жир получают, проваривая в воде мясную обрезь и кости: жир вытапливается, а затем всплывает на поверхность воды, откуда его после охлаждения собирают. Технический жир превращают в биотопливо точно так же, как и растительные масла, но присутствие длинномолекулярных углеводородов означает, что на холоде он может застыть прямо в баке.

Проблема биотоплива в том, что оно вырабатывается из сельскохозяйственных культур, и даже небольшому автомобилю, чтобы заправляться, понадобится поле площадью не меньше чем 0,2 га. Сценарий восстановления после апокалипсиса может оказаться таким, что продовольствие будет в дефиците. В таком случае следует подумать, нельзя ли заправлять машины топливом из несъедобного сырья.

Любой двигатель внутреннего сгорания работает, по сути, на газе, а не на жидком горючем. Из бензина или дизтоплива создается капельно-воздушная смесь, которая перед воспламенением в цилиндре испаряется. Поэтому другой способ сохранить моторный транспорт на ходу состоит в том, чтобы подавать горючий газ в двигатель прямо из баллона. Именно так работают современные газовые автомобили на сжатом природном газе (метане) или сжиженном нефтяном газе (смеси пропана и бутана).