Каучук из одуванчика, или новое – хорошо забытое старое

Резина из одуванчиков

«Коротышки умели добывать резину. В городе у них росли цветы, похожие на фикусы. Если на стебле такого цветка сделать надрез, то из него начинает вытекать белый сок. Этот сок постепенно густеет и превращается в резину, из которой можно делать мячи и калоши».

Н. Носов, «Приключения Незнайки и его друзей» Ограниченность ресурсов и современные экологические проблемы хорошо стимулируют науку. И наряду с появлением новых разработок, в нашу жизнь возвращаются подзабытые находки прошлого. Так, сегодня одуванчик вновь интересует ученых и производителей разных стран мира как альтернативный источник каучука.

Первым из европейцев о каучуке узнал Колумб. Из одного из своих путешествий он привез сведения о том, что индейцы с островов Вест-Индии изготавливают различные предметы обихода из смолистого сока амазонской гевеи, который они называют «слезы дерева» — «као-учу». Однако тогда это открытие не вызвало интереса у европейцев. Но в 1731 году, когда каучук был повторно открыт французским географом Шарлем Кондамином, искать ему применение стали и ученые, и коммерсанты.

Сначала был изобретен ластик, затем появились непромокаемые плащи с каучуковой пропиткой. Однако эксплуатационные свойства этого материала оставляли желать лучшего. Пока в середине 19-го века чудак-изобретатель из Балтимора по имени Чарльз Гудьир после многолетних опытов, на которые он истратил все свои средства, не открыл процесс вулканизации. Получившийся продукт назвали резиной (lat.: «смола»).

«Резиновый век» сделал бразильский город Манаус, расположенный в центре плантаций гевеи, богаче Нью-Йорка. В джунглях возводились дворцы, в новом местном оперном театре выступали европейские звезды. В мире, в том числе и в России, открылись 22 предприятия по производству резины, на них работали сотни тысяч человек.

Первая мировая война, резко увеличившая потребности государств в резине, поспособствовала изобретению искусственного каучука. Дело в том, что с одного каучукового дерева можно собрать только около трех килограммов сока в год. Это делало каучук слишком дорогим сырьем. Страны, не имевшие собственных плантаций гевеи, начали лабораторные изыскания искусственного аналога. И в 1927 году российский ученый Сергей Лебедев изобрел метод синтеза каучука из бутадиена, получаемого из этилового спирта. В 1931 году были получены первые 250 кг синтетического каучука на опытном заводе в Ленинграде. Вплоть до 1990 года СССР был мировым лидером в производстве этого материала.

Сегодня 80% мирового синтетического каучука производится из бутадиена и изопрена. Оставшиеся 20% делают из стирола, хлоропрена, этилена и других полимеров. Доля же натурального каучука составляет стабильные 20%. Без натурального каучука не обходится производство автомобильных шин, особенно для большегрузных и спортивных машин: природный каучук прочнее искусственного.

Сегодня в промышленных масштабах натуральный каучук добывают на плантациях Индонезии, Малайзии и Вьетнама. Но этому источнику сырья угрожает уничтожением расплодившийся грибок. И цены на него неуклонно растут. Полностью же перейти на синтетический каучук – не лучший выход из положения в первую очередь из-за высоких цен на нефтепродукты. Кроме того, велика необходимость иметь возобновляемые и более экологичные источники сырья.

Мир без резины сейчас трудно себе представить. Нас окружает более 50 тысяч наименований различных изделий из этого материала. Это было бы невозможно, если бы синтетический каучук не был изобретен. Однако это достижение научной мысли принесло нашей среде немало проблем: разлагаются изделия из искусственной резины не менее 100 лет, а продукты их сжигания токсичны. Другие же способы утилизации обходятся слишком дорого.

Все это вынуждает специалистов разных стран искать альтернативные естественные источники каучука. Латекс (из него и получают каучук) можно добыть из множества растений, произрастающих на нашей планете. По различным причинам фаворитом стал одуванчик. Точнее, один из его видов, кок-сагыз, произрастающий в горных районах Средней Азии. Привычный всем белый липкий, вязкий сок, который выделяется на срезе стебля одуванчика, содержит латекс. В промышленности же каучук добывают из корней одуванчиков, при этом по качеству он не уступает каучуку из гевеи. Кроме того, корни кок-сагыза содержат до 45% инулина, естественного углеводорода, из которого можно производить этанол.

Эта находка принадлежит советским ботаникам середины 20 века. В то время страна нуждалась в больших объемах производства резины для военной и транспортной промышленности, а закупать каучук из гевеи было очень дорого. Колхозы по всей стране стали выращивать кок-сагыз. Резиновые изделия из одуванчиков тоже имели немалую себестоимость, однако они появились на прилавках магазинов и позволили стране справиться с «резиновым голодом». Однако со временем производство такого каучука прекратилось

И вот в Германии и США вспомнили о казахском представителе флоры, который там называют «русским одуванчиком». Исследовательские центры США, OARDC (Ohio Agricultural Research and Development Center) и OBIC (Ohio BioProducts Innovation Center), в сотрудничестве с другими институтами и организациями, а также Вестфальский университет им. Вильгельма (Westfälische Wilhelms-Universität Münster) в Германии, заручившись государственной поддержкой, вплотную приступили к налаживанию выращивания одуванчиков и производства каучука. По словам ученых, с одного гектара одуванчиков возможно получать до 1 тонны латекса. При этом по расчетным данным стоимость ухода за одним квадратным километром составит примерно $25 тысяч, что примерно в три раза дешевле выращивания цветов или продовольствия на такой же площади.

Тем не менее, перед специалистами возникли некоторые проблемы. Первая – технологическая – связана с тем, что латекс из одуванчика полимеризуется едва соприкоснувшись с воздухом. Однако немецким ученым уже удалось идентифицировать ответственный за быструю полимеризацию фермент и выключить его. Это позволило в 5 раз увеличить объемы получаемого латекса.

Второй проблемой может явиться аллергия на каучук. Дело в том, что натуральный каучук – распространенный аллерген. Поэтому в целом будущее резиновой промышленности стоит под вопросом. Впрочем, к настоящему моменту аллергии на одуванчиковый латекс обнаружить не удалось.

Источником очередного препятствия на пути к каучуковому изобилию стали фермеры США. Они забеспокоились, что поля сорняков (которыми, по сути, и являются одуванчики), расположившись вокруг их посевов, вытеснят продовольственные и другие культуры. Ученые же не спешат успокаивать фермеров, а, наоборот, активно занимаются селекцией и генной инженерией, выводя новые сорта, устойчивые к болезням и засухе, а также дающие больше каучука, при том что одуванчик сам по себе является растением выносливым и неприхотливым.

Однако, судя по всему, решительный настрой правительств США и Германии поможет преодолеть все обозначенные трудности, и в недалеком будущем милый сорный цветок будет ассоциироваться у каждого из нас не только с первыми по-настоящему теплыми деньками года, но и, например, с детской пустышкой или автомобильной шиной. И, может, свой опыт с резиной из одуванчиков вспомнят и в России, вновь наладив выращивание и производство.

Каучуконосы на заднем дворе

Заманчивая перспектива на своем участке земли иметь производство пластика, других полимеров, каучука в конце концов .

Локальное производство биопластиков почти решенный вопрос, для этого требуется крахмалосодержащее сырье. Подойдет картофель, кукуруза, батат, другие крахмалосодержащие растения .

Автор: Георгий Афанасьев

Технологический процесс состоит в удлинении цепочек в крахмале за счет чего вещество приобретает эластичность, прозрачность .

Настоящая ресурсопоржадющая территория не может остановиться на местном биотопливе теперь и местный латекс подавай .

С домашним производством каучука вроде бы может помочь культивация “русского одуванчика” .

Недавно пересмотрел фильм о Вавилове. В шестисерийном фильме “Вавилов” особо высмеивается занятия Лысенко извлечением каучука из одуванчиков. В завершении фильма, в шестой серии которая называется “Костер” показана гротескная сцена, как Лысенко на свой пятидесятилетний юбилей приводит гостей к вонючей яме, где вместе с навозом гниют корни одуванчика. И начинает при них извлекать руками “каучук” .

Однако, родственник одуванчика Тянь-Шанский коксогыз (“зеленая жвачка”) содержит от 14 до 20 % каучука .

Если представить 20-30-40 е годы 20 века. При необходимости за валюту покупать каучук, да еще и перед войной, когда все страны нарасхват скупали этот материал. Готовились к оснащению своих автомобилей каучуковыми шинами. Так вот иметь домашний каучук было и мечтой и делом вживания .

В предвоенные годы от переработки одуванчиков получали до 100 килограммов чистого каучука с одного гектара .

Для примера в соке Гевеи каучука 40-50%. И если в довоенное время одно дерево гевеи давало лишь 2-3 кг каучука в год; (300-400 кг технического каучука с Га). Сейчас это намного больше. С одного гектара посадок гевеи собирается 1.6 тонн каучука в год, а за все время жизненного цикла дерева один гектар дает 30 тонн .

Вернемся к одуванчикам.

Вопросами селекции и разведения кок-сагыза занимались известнейшие советские биологи, генетики и агрономы, в том числе академик Лысенко. Именно он решил проблему быстрого вырождения кок-сагыза — в европейской части СССР тянь-шаньский одуванчик рос не слишком хорошо и быстро терял каучуконосные свойства. Лысенко предложил сажать кок-сагыз не семенами, а отрезая черенки

А в фильме проводится мысль, что бред все это культивирование кок-сагыза. Меня заинтересовала, откуда такое высмеивание именно разведения одуванчиков?

Авторов фильма “Вавилов” совсем не смущало, что в мире поиск растительных заменителей каучука велся не только в России, он велся во всех странах. Не смущало, что этим занимался не только Лысенко, но и большинство известных ученых всего мира. Например, в США этим занимался Эдисон. И не было ни одного американского фильма в котором бы Эдисон высмеивался за выращивание одуванчиков на каучук .

Последние десятилетия своей жизни Эдисон полностью посвятил себя поискам природного источника каучука, поэтому приобрел обширные плантации каучуконоса розовой розги в Форте-Майере, Филадельфия

А сейчас русским одуванчиком сильно заинтересовались немецкие ученые. Фраунгоферское общество сообщала о ходе исследований и о том, что интересантами этих изучений являются немецкие автомобильные компании .

Я понимаю, что вокруг имен Лысенко и Вавилова создана очень сложная болезненная ткань социального конфликта, который в нашем обществе до сих пор не пережит. Но на этом фоне не стоит отметать все работы, к которым был причастен Лысенко. Иногда на новом витке истории можно оказаться на его месте и загубить например нарождающуюся зеленую и белую химию. Об этих понятиях мы писали в прогнозе для химической отрасли созданном уже много лет назад. (тут публичная версия отчета) .

Файлы для загрузки: Химия 2030 (0.85 Мб)

Белая химия это предмет сотрудничества молекулярной биологии и прикладной экологии и новой химической промышлености.

А в Германии это еще и участие потребителей,к примеру автомобильных компаний, создавших экспериментальный завод в Мюнстере.

Действия сотрудничества с блогом и нашими проектами:

Если у вас есть ссылки на хорошие книги по этой теме присылайте

Многие материалы появились здесь, потому, что кто то из читателей блога прислал интересную ссылку, или рассказал о своем личном опыте

Технологии Continental: шины из одуванчиков

В 2014 году исполнилось 10 лет шинам ContiPremiumContact. Чтобы оценить их эволюцию, можно было бы ограничиться графиками и диаграммами, иллюстрирующими уменьшение тормозного пути и сопротивления качению, лучшую устойчивость к аквапланированию и сцепление на сухом асфальте. Но организаторы юбилейной «вечеринки» предложили иной сценарий

Нам было предложено ощутить на собственной шкуре разницу в управлении автомобилями, обутыми в «родоначальницу» ContiPremiumContact, и теми, на колесах которых были установлены шины последней версии — ContiPremiumContact 5 на треке с влажным покрытием. А чтобы дать «прародительнице» как можно больше шансов в соперничестве, эти шины были установлены на автомобили «свежих « моделей, а шины недавней разработки — на модели возраста виновницы торжества. Дескать, почувствуйте разницу. И ведь действительно почувствовали. Впрочем, и до начала этого достаточно очевидного теста сомнений не было, но так оно и вправду нагляднее.

Знакомая всем нам белая жидкость на корне одуванчи ка есть не что иное, как натуральный каучук

ПОД ПРИСМОТРОМ

Не менее наглядным примером стало упражнение «переставка», которое проходило в двух вариантах: в первом случае давление во всех шинах участвовавшего в тесте автомобиля было оптимальным, во втором на автомобиле были шины с низким давлением. Скажете, что и в этом случае полученный эффект очевиден? Так-то оно так, но вспомните, насколько часто вы проверяете давление в шинах вашего автомобиля. Уверен, что нечасто. И не случайно директивой Европейского Союза определено, что с 1 ноября 2014 года все новые автомобили в ЕС должны быть оборудованы системой контроля давления в шинах. В этой связи наиболее перспективными являются две системы. В первой величина давления вычисляется на основе информации, полученной с датчиков вращения колеса. Вторая, более точная система, измеряет давление с помощью датчиков, установленных непосредственно в шине. Независимо от того, какая система будет установлена в автомобиле, шиномонтажным мастерским и центрам по продажам шин придется вносить в свой спектр услуг новые операции. Для автомобилей, оборудованных системами непрямого измерения давления, это калибровка оборудования при замене шин. А вот тем, на чьи машины установлена система прямого измерения давления, при сезонной замене шин есть смысл приобрести второй комплект датчиков. Основываясь на своем опыте не только в области разработки и производстве шин, но и в области автомобильной электроники, компания Continental предлагает для этой цели REDI-датчик VDO, основой для европейской версии которого послужил американский вариант, презентованный в начале 2011 года. В отличие от датчиков, которые встроены в клапан шины, REDI-датчик крепится на ее внутренней поверхности. Это обеспечивает его защиту и от механических повреждений, и от коррозии. Кроме того, этот датчик уже предварительно запрограммирован и готов к «переобучению» на конкретном автомобиле и может функционировать практически с любым типом колес.

На влажном треке автомобили, «обутые» в те самые, первые ContiPremiumContact едут не так увереннно, как на новых «Конти»

Компаунд Green Chili (слева) и гидроканав ки. Все это «детали» шины Conti.eContact

Инновации в шине Conti.eContact коснулись и боковины. Созданная по технологии AeroFlex, она обеспечивает снижение аэро динамического сопротивления

С УЧЕТОМ ПЕРСПЕКТИВЫ

В расчете на такой перспективный сегмент, как гибридные автомобили (по исследованию Continental, доля гибридов в 2020 году может составить 8 %), выпущена шина Conti.eContact, основой для которой стала запущенная в производство в 2011 году шина для электромобилей. Целый ряд инноваций позволил новой Conti.eContact первой получить рейтинг А-А согласно европейской маркировке, определяющей такие характеристики, как сцепление на мокрой дороге и сопротивление качению.

Специальные присадки и оптимальный алгоритм взаимодействия частиц наполнителя и полимера в оригинальной кремнеземной резиновой смеси Green Chili позволили повысить характеристики управляемости, а дизайн протектора, имеющего сдвоенные канавки, позволяет разрывать пленку воды в пятне контакта, что обеспечивает эффективное торможение и хорошую управляемость на мокрой дороге. Весь комплекс инноваций как раз и позволил добиться тех самых рейтингов А. Но помимо инноваций в области резиновой смеси и дизайна протектора доработке подверглась и боковина шины — теперь это гибкая и легкая конструкция (технология AeroFlex) с низким аэродинамическим сопротивлением. Есть и еще одна важная новинка, обеспечивающая такой важный параметр, как низкий уровень шума. Согласитесь, что для экологичных электро- и гибридных автомобилей это крайне важно. В конструкции Conti.eContact этого эффекта удалось достичь благодаря технологии ContiCilent — применению полиуретановой пены, нанесенной на внутреннюю поверхность шины. Такое решение позволило снизить уровень вибрации, создаваемой при движении шины.

ШИНЫ ИЗ ОДУВАНЧИКОВ

А эта разработка была отмечена ежегодной премией GreenTec Avard, которая вручается за наиболее успешные проекты в области охраны окружающей среды. И награда эта была получена за совместный проект компании Continental и Института молекулярной биологии и прикладной экологии имени Фраунгофера — промышленное производство природного каучука из корней одуванчиков. Вот так. Причем для этой цели подходят именно одуванчики, произрастающие в России. Так что и тропики нам не нужны, и каучуконосные деревья сможем поберечь. Что же касается промышленных масштабов подобного производства, то специалисты Continental говорили, что для производства одной шины достаточно поля одуванчиков размером 15–20 м2. А производить новый источник природного каучука вполне можно на землях, не подходящих для сельскохозяйственных нужд.