ТРОЯНСКАЯ ЛОШАДИНАЯ СИЛА

Известно, что мощность автомобильных двигателей выражается в

лошадиных силах. И чем больше лошадиных сил, тем более скоростным, грузоподъемным, проходимым является автомобиль.

Впрочем, чтобы работать, ’’лошадиная сила” должна есть! Живая - овес и сено, автомобильная - главным образом, бензин, и притом хороший. Если же бензин окажется плохим, автомобиль будет ’’капризничать”. Ho почему бензин бывает разного качества? Ведь и плохой, и хороший бензин при сгорании выделяет примерно одинаковое количество тепла. Оказывается, для бензина чрезвычайно важной характеристикой является степень сжатия, которую допускают его пары без детонации, то есть без самопроизвольного взрыва. Вот как зависит коэффициент полезного действия двигателя от степени сжатия. Если степень сжатия 2, то к.п.д. достигает 21 %, если 4, то 42,4 %, а при степени сжатия 20 к.п.д. 68,5 %. Очевидно, чем выше к.п.д., тем меньше нужно горючего. Поэтому бензин с высокой степенью сжатия лучше, чем с низкой. Для количественной оценки качества бензина используют октановое число - процентное содержание изооктана в такой его смеси с нормальным гептаном, которая при стандартных условиях испытания на специальном одноцилиндровом двигателе детонирует так же, как испытуемый бензин. Изооктан - разветвленный углеводород, в парах весьма стойкий к сжатию. Нормальный гептан, наоборот, детонирует в парах при слабом сжатии. Существуют три метода испытаний: моторный, температурный и исследовательский. Различаются эти методы и температурой воспламенения, и числом оборотов двигателя, так что

Термин ’’микроминиатюризация” получил известность в связи с прогрессом Действительно, здесь темпы микроминиатюризации поистине ошеломляющи. Ho, оказывается, и в других областях материального производства этот процесс является закономерным. Вот только темпы ... Обратимся к Древней Руси.

испытанный разными методами бензин может дать различные результаты. Так появляются в марках бензина буквы АИ - автомобильный, испытан по исследовательскому методу. Ho цифры 93 или 98, обозначающие октановое число и стоящие после букв, получить очень не просто. Если не принять особых мер, то выход бензина хорошего качества при перегонке нефти невелик. Да и эффективность использования этого дефицитного сырья оказывается небольшой. Насколько? Давайте подсчитаем: мы извлекаем менее половины нефти из месторождения, менее половины этой половины перерабатываем в бензин, менее половины энергии которого используется для движения, а если согласиться с тем, что, наверное, менее половины пройденного автомобилем расстояния было пройдено для выполнения действительно важных дел, то к.п.д. паровоза, который считается классическим примером энергетической расточительности, может быть, окажется рубежом, которого еще нужно достичь. Как же уменьшить эту цепь энергетических потерь? Среди многих возможностей отметим одну, для нас сейчас наиболее важную ^повышение октанового числа бензина. Повысить октановое число можно, например, добавляя в низкооктановый бензин разветвленные углеводороды (изопентан, неогексан, изооктан) или другие высокооктановые компоненты (бензол, толуол, этилбензол, изопропилбензол). Ho это недешево.

Среди многих идей одна сначала показалась подарком судьбы. Действительно, добавка всего нескольких сотых долей процента некоего вещества сказочно увеличивала октановое число бензина. Однако позже выяснилось, что этот ’’подарок” сродни троянскому коню. Впрочем, все по порядку. Главным компонентом этой чудо

обнаружена              стеклоделательная

мастерская на территории бывшего митрополичьего сада в заповеднике Киево-Печерской лавры.

действенной добавки, так сказать ’’внутренним содержимым” троянского коня, был тетраэтилсвинец (ТЭС).

Сам по себе ТЭС известен довольно давно. Еще в 1852 году в Цюрихе профессор университета Карл Лёвиг, известный металло- органик и историк химии, получил ТЭС действием иодистого этила на сплав свинца с натрием. И исходные реагенты, и полученный продукт были настолько экзотичны, далеки от жизни и потребностей середины прошлого века, что казались не более сущими, чем, скажем, связь между молекулярной асимметрией и оптической активностью винной кислоты, открытой в это же время Пастером. Ho так же, как пастеровское открытие впоследствии привело к рождению новой науки - стереохимии, так и открытие Лёвига в конце концов способствовало возникновению автомобильного бума. Изучением свойств ТЭС занимались немногие химики, например, профессор Цюрихского университета, автор координационной теории и лауреат Нобелевской премии Альфред Вернер. В Париже тетраэтилсвинцом интересовался профессор Огюст Каур, специалисты вспоминают и работы Тира, Полиса и Пфейфера.

В 1921 году американские инженеры Кеттеринг, Миджлей и Бойд, работавшие в лаборатории известной автомобильной фирмы ”Дже- нерал Моторе”, открыли антидетонационные свойства ТЭС.

терская и на Подоле, где изготовлялись бусы, браслеты, перстни и бокалы”.

Из всего перечня изделий древнерусских мастеров для нас особенно важным является то, что в Киевской Руси в Xl веке впервые в мире делали бусы из свинцового стекла. У киевлян были веские причины использования именно свинцового стекла - высокая технологичность и красота получаемой продукции.

Шли века, бусы по-прежнему были в моде, но, что касается миниатюризации, здесь, казалось, эстетика поставила свои границы - несколько миллиметров. Ho стеклянные бусы могут быть не только украшением, но ... и помогать работникам уголовного розыска в их нелегкой работе, а также в предотвращении дорожно-транспортных происшествий. Действительно, чем более четкими, видимыми будут номера машин и дорожные знаки, тем легче и работникам милиции, и водителям автомобилей. Много было предложений для решения этой проблемы, но одним из лучших оказалось использование особого светоотражающего материала, основой которого являются именно бусы (шарики) из свинцового стекла. Этот материал имеет отличные светорассеивающие свойства. Ho для того чтобы достигнуть результата, пришлось использовать всю мощь

Дайтоне стали продавать ’’этилбензин”. Новинка ’’пришлась по вкусу” автомобильным двигателям,и продажа этилбензина стала стремительно расти. Почему же именно этилсвинец вызвал такой бум? Как уже говорилось, повысить октановое число можно с помощью различных веществ. Ho что значит повысить? Насколько эффективна та или иная добавка, зависит от многих обстоятельств, а от состава исходного бензина в первую очередь.

микроминиатюризации. Ведь для получения хорошего светорассеивания и, следовательно, хорошей видимости изделия в темноте, когда на него падает луч света, требуются бусы размером 40 - 200 микрон! Именно такие шарики изготовляют в Ростове, на заводе им. Октябрьской Революции. В фарфоровой чашке помещаются многие миллионы маленьких бусинок, напоминающих тончайший золотистый песок. Этот ’’песок” - исходный материал для последующей работы: на прочную полимерную пленку наносится слой лака, на него - слой стеклянных бус, снова слой лака, алюминиевая фольга - и материал готов. Co стороны пленки он кажется матовым, но стоит направить на него луч света, поверхность ’’загорится” теплым золотистожелтым светом.

(до 8 %) и некоторые другие вещества. Все эти компоненты играют весьма важную роль. Они переводят образующиеся в ходе разложения ТЭС оксиды свинца в галогениды. Ho зачем нужны галоге- ниды? Это необходимо потому, что оксиды свинца нелетучи и, оседая на стенках цилиндра, на свече зажигания, ухудшают работу двигателя. Собственно из-за образования оксида, эффективное удаление которого так и не достигнуто, не употребляют в качестве антидетонатора пентакарбонил железа, почти не уступающий ТЭС по эффективности. Галогениды же свинца летучи и вместе с выхлопными газами легко выбрасываются из двигателя. Все изложенные обстоятельства благоприятствуют карьере ТЭС как антидетонатора. Ho история, как известно, любит делать сюрпризы. И в судьбе ТЭС они не замедлили появиться в самом начале его промышленного выпуска.

В 1923 году в США десятки миллионов литров этилбензина были уже ’’съедены” автомобилями, экономическая эффективность новинки колоссальна, и вот тут-то выяснилось, что ’’лишние” лошадиные силы, даруемые ТЭС, имеют явно выраженную масть - масть троянского коня. В 1924 году, когда для производства этилбензина потребовалось большое количество ТЭС,на заводах, где его синтезировали, начались несчастные случаи. Было зарегистрировано 138 отравлений, из которых 13 окончились смертельным исходом. Положение складывалось очень серьезное. К этому моменту было уже продано 750 миллионов литров этилбензина, так что опасность ’’эпидемии” отравлений была реальной. Продажа этилбензина была запрещена, а Министерством общественного здравоохранения США были проведены исследования о влиянии ТЭС на организм и поиски профилактических мер. Комиссия дала конкретные рекомендации, и

Известно, что нет абсолютно вредных веществ, есть большие дозы, которые вредны.

Действительно, например, в вине содержится целый спектр различных веществ, начиная от знакомого всем этилового спирта и кончая свинцом, употребление которых в больших количествах небезопасно для здоровья. И если о вреде алкоголя написано немало, то о свинце стоит сказать несколько слов. Итальянские исследователи провели работу по изучению содержания свинца в винах, полученных из виноградников, расположенных вдоль оживленных автострад и около

в 1926 году продажа этилбензина возобновилась с удвоенной энергией. Насколько быстро росло применение этилированного бензина, можно видеть из масштабов производства ТЭС. В 1927 году его было произведено в США 907 тонн. А в 1934 году 7000 тонн, а в 1945 году 40000 тонн. В других странах ТЭС также завоевывает прочные позиции. А как же токсичность? Выяснилось, что ТЭС - сильный яд, поражающий нервную систему: ’’Отравленный буйствует, ломает все, что попадается под руку, нередко делает попытки к самоубийству”. Ho и оставшийся в живых еще не чувствует себя в полной безопасности. Возможны последствия: ’’токсическая энцефалопатия с симптомокомплексом слабоумия, эпилептиформным и психопатоподобным”, - как пишет токсиколог Бонгард. Безопасной предельной концентрацией считается содержание ТЭС в воздухе в количестве не более 0,00038 частей на миллион. Ho это современные данные. А в 1946 году авторы монографии ’’Тетраэтилсвинец”

В.В. Коршак и Г.С. Колесников писали так: ”До сих пор окончательно неразрешенным является вопрос о вредных свойствах тетраэтилсвинца в качестве добавки к бензину для жителей городов и для лиц, работающих с ’’освинцованным” бензином: заключения различных исследований и обследований рабочих, соприкасающихся с бензином, содержащим тетраэтилсвинец, противоречивы, но большинство исследователей склоняется к мнению, что применение бензина, содержащего тетраэтилсвинец, безопасно при соблюдении предписанных правил обращения. Нельзя, например, пользоваться таким бензином для чистки платья”. Если бы это ’’нельзя” относилось только к платью ... Оказывается, соединения свинца, содержащиеся в выхлопе, говорят ’’нельзя” и применению каталитического нейтрализатора. В их отсутствие он легко справляется с вредными компо-

промышленных предприятий. Оказалось, что среднее содержание свинца в 40 образцах вин из винограда, собранного в январе, феврале, марте и апреле, составило соответственно 0,69; 0,37; 0,49; 0,44 мг/л. Интересно отметить, что, по данным санитарно-токсикологических исследований, хроническая интоксикация среди людей наблюдается при поступлении в организм 1 миллиграмма свинца в сутки. В соответствии с этой цифрой можно вычислить и примерную "норму” потребления вина, которую то или иное государство считает допустимой. Так, в Южной Америке допускается содержание 1 миллиграмма свинца на литр вина, в Новой Зеландии и в Европе (Европейский пищевой кодекс) 2 мг/л, а в Канаде - всего 0,5 мг/л. Таким образом, допустимым по свинцу оказывается употребление в Южной Америке 1 литра вина в сутки, в Новой Зеландии и Европе 0,5 л, а в Канаде - целых 2 литров. Вот вам и трезвые северяне! Ho, впрочем, может быть, канадцы справедливо считают, что и кроме вина существует достаточное количество источников ядовитого свинца в воздухе и пище, и не желают дополнительно рисковать. В подтверждение этого предположения можно

нентами выхлопа. Если же в бензине есть ТЭС, то нейтрализатор с палладием, стоящий несколько сот долларов, очень быстро (за 30 - 40 часов) выходит из строя. Это еще одно "троянское” качество ТЭС, о котором не было известно в 1923 году. Впрочем, проблема токсичности выхлопа долгое время казалась второстепенной. Ho ворвалась она в круг актуальных со скоростью гоночного автомобиля. Несколько лет назад появился Центральный испытательный автополигон, на котором, по словам обозревателя АПН Е. Темчина, ’’впервые в отечественной автопромышленности занялись исследованиями на токсичность”. А сегодня троянский характер ТЭС уже настолько ясен, что ученые вынуждены срочно изыскивать пути для отказа от его услуг. Это видно по масштабам производства ТЭС. Своего максимума оно достигло в 1972 - 1973 гг., когда в США его было произведено около 390 тысяч тонн. За счет чего же можно сократить потребление ТЭС? Прежде всего пути традиционные. У ТЭС давно появились конкуренты. И первый среди них - метилциклопентадиенилтрикарбонилмарганец (ЦТМ). Он оказался более эффективным антидетонатором. Кроме того, у ЦТМ есть положительные свойства: он улучшает качество не только бензина, но и дизельных топлив, топлив для газотурбинных автомобилей. ЦТМ снижает дымность двигателей и содержание в выхлопе 3,4- бензопирена, этого канцерогена номер один. Каталитические нейтрализаторы при использовании ЦТМ работают нормально. Ho с практической точки зрения у ЦТМ много и недостатков. Начнем с того, что он очень дорог. Когда пытались добавлять малое количество ЦТМ к уже этилированному бензину, чтобы с меньшими затратами ТЭС получить тот же эффект, оказалось, что на изоляторах свечей увеличиваются отложения, снижаются сроки службы выхлопных клапанов двигателя.

сослаться на известный факт - свинец содержится и в другом продукте, столь же, если не более, часто, чем вино, служащем предметом беспокойства медиков, - табаке. Его содержание в табаке объясняется тем, что в почве плантаций имеется остаточное количество свинца в результате применения в прошлом в качестве инсектицида арсенита свинца.

В общем, как видит читатель, ТЭС и ЦТМ находятся в состоянии конкурентной борьбы за ’’бензиновый океан”. И у ЦТМ шансов, видимо, больше, хотя для их реализации еще многое нужно сделать. Возможности ТЭС за долгие годы практически полностью изучены и использованы, а ЦТМ преподносит приятные сюрпризы. Как сообщает в упоминавшейся выше статье М.О. Лернер, обнаружен синергический эффект при использовании ЦТМ и ароматических аминов. Из бензина А-76 можно сразу получить бензин АИ-93.

Вот несколько примеров новых антидетонаторов, о которых сообщали журналы в последние годы. Чисто органическое соединение (метилтретбутиловый эфир) не токсично, не образует пероксидов, но в качестве антидетонатора его нужно добавлять до 15 %, а это немало. Сообщают, что эффективность одного металлоорганического соединения церия как антидетонатора высокая. Ho кто знает, чем окажется для окружающей среды церий в случае его широкого применения. А кроме того, хотя церия в земной коре и больше, чем свинца, добывать его труднее. И примеры можно было бы множить. Однако вряд ли все эти решения стратегические. В последние годы особую звучность обрели голоса тех, кто считает ’’бензиновый” рацион принципиально пагубным для автомобиля. И вот появляются на свет экзотические, с современной точки зрения, машины. Прежде всего это водородные автомобили, которые в качестве горючего используют водород. Выхлоп - чистая вода. Как сообщил В.А. Цукерман, выхлопы экспериментального’’Фольксвагена” с водородным двигателем оказались чище, чем воздух, поступающий в двигатель. Есть у водородного двигателя и другие достоинства, но среди недостатков (а их немало) есть и такой: ’’Одна лошадиная сила, вырабатываемая двигателем на водороде, обходится в пять раз дороже лошадиной силы современного бензинового двигателя”. Или автомобиль, работающий на ... этиловом спирте. Если еще в 1971 году эксперты ООН скептически провозглашали: ’’Исследования в отношении использования добавок к горючему, таких,как спирты, не являются многообещающими...”, то уже в 1974 году "Химия и жизнь” писала: ”В крупнейшем по числу жителей городе Бразилии Сан-Паулу (около 6 миллионов человек) общественный автотранспорт работает не на бензине, а на спирте". А в 1981 году 8 июня "Правда” сообщила, что ”в Бразилии успешно проходит эксперимент по замене бензина спиртом, который здесь получают из сахарного тростника. К 1985 году намечено производить 10,6 миллиарда литров спирта в год и перевести на него 46 процентов автомобилей ..., 40 процентов выпускаемых в стране автомо билей уже рассчитаны на спиртовое горючее". Конечно, спирт ~ прекрасное топливо, к тому же из возобновляемого сырья. Ho у

него как автомобильного горючего есть недостатки, в частности своеобразное физиологическое воздействие на организм водителя в случае его попадания внутрь. И, если говорить прямо, существует опасение - совершенно основательное,на мой взгляд,- что при использовании спирта в качестве автомобильного горючего проведение у нас антиалкогольной политики будет попросту неосуществимо. Здесь речь не об экономике и даже не об экологии - о социальном здоровье нации. Так что в наших условиях принятие спирта как горючего было бы выходом ”из огня да в полымя”, которое, пожалуй, еще и пожарче ...

Изобретены и вполне надежные двигатели, где используется жидкий азот. По утверждению британских изобретателей, двигатель будет потреблять не более 5,5 литров жидкого азота на 100 километров пробега легкового автомобиля. Это совсем немного, если учесть, что выхлоп такого двигателя абсолютно безвреден - чистый азот, и он не дороже бензина.

Из этого краткого обзора читатель мог убедиться, что промышленность, производящая горюче-смазочные материалы, в которой вот уже шестой десяток лет работает свинец, хотела бы отказаться от его услуг. И откажется, это несомненно. При этом будут сэкономлены и сотни тысяч тонн свинца.

Устройство с двигателем внутреннего сгорания, которое сегодня перевозит миллионы людей с места на место, ставит перед нами не менее сложные проблемы, чем его предшественник, хотя и не включает в свою структуру столь сложных и непонятных элементов, как "оглобли, хомут, супонь, дуга, гужи, седелки, чересседельник, подбрюшник и подпруги”. ... Вы прочли главу об автомобилях. Попробуйте теперь ответить на вопрос: ”А зачем нам, собственно, автомобиль?” ”Ну как же, - слышу я в ответ, - чтобы ездить, конечно, на работу, на отдых, на природу”. Ho ведь природа природе рознь. Есть березовые рощи, где поют птицы и есть ягоды, а есть леса, напоминающие мусорные свалки. И, как вы уже заметили, от характера поведения нашего героя зависит, чего будет больше. Итак, свинец и окружающая среда.