Николай Жаворонков - Создано человеком
Но почему все-таки она так нужна животноводству - муравьиная кислота? И что это за "экзотическое вещество", без которого современному кормопроизводству обходиться действительно чрезвычайно сложно?
В том-то и дело, что никакой экзотики в нем нет.
И она, по сути дела, знакома каждому. По крайней мере, отыскать человека, хоть раз в жизни не соприкоснувшегося с ней, довольно трудно. Припомните-ка, сколько раз в жизни вы обстрекались крапивой? Это вас "обжигала" муравьиная кислота. А муравьи кусали? Наверняка. Значит, встреча с этой кислотой в вашей жизни состоялась. Не раз и не два. Так что экзотическим данное вещество никак не назовешь. Известно оно людям с незапамятных времен. А вот получено в чистом виде только в конце XVИI столетия. И нужно сказать, самым варварским способом - путем перегонки рыжих муравьев. С тех пор она так и называется - "муравьинкой".
Это одна из самых сильных органических кислот (в десять раз "крепче" того же уксуса), круг ее применения чрезвычайно широк. Эту кислоту используют в медицине (так называемый муравьиный спирт), для производства растворителей, фото- и кинопленки. Без нее не обходится получение натурального каучука, выделка кож.
Но подлинный "расцвет" муравьиной кислоты наступил в наши дни. И если совсем недавно человечеству хватило бы для удовлетворения своих потребностей в ней и ста тысяч тонн в год, то теперь такое количество представляется всем страждущим просто мизером. Дело в том, что, используя опыт стран Скандинавии и Англии, кормопроизводство многих других стран стало применять кислоту в качестве консерванта при заготовке силоса, а словосочетание "консервы для животных" получило широкое распространение.
Заготовке кормов впрок уделяется теперь повсеместное внимание. Конечно, и в прежние времена коров зимой чем-то кормили, заготавливая, скажем, с тех же лугов сено. Но высокую продуктивность животного одним сеном не обеспечить. Корове круглый год нужны корма, сбалансированные по белкам, протеину, углеводам. Такой корм способны давать луга и культурные кормовые угодья, если все, что с них собрано, будет сохранено.
Насколько эта проблема важна, в частности, для животноводства нашей страныг можно судить по тому, что еще в прошлой пятилетке в практику земледелия прочно вошли специализированные кормовые севообороты. В настоящее время они введены на площади 18 миллионов гектаров. На ближайшую перспективу (до 1990 г.) под кормовыми севооборотами в стране будет занято около 42 миллионов гектаров. Это позволит только дополнительно получить 100-120 миллионов тонн кормовых единиц, то есть столько же, сколько мы получаем сейчас со всей площади, занятой кормовыми культурами.
А что это такое кормовой севооборот и чем он отличается от традиционных лугов и пастбищ? Прежде всего тем, что он занимает пашню, то есть специально отведенную и специально для него вспаханную землю. Это значит, что от кормового севооборота нужно обязательно взять обильный урожай, поставляя сельскому хозяйству в достатке зеленые корма, сенаж, гранулы, корнеплоды.
Без грамотно организованного севооборота современное высокоинтенсивное животноводство просто невозможно.
Здесь-то и возникает вопрос о консервантах, потому что для хранения и приготовления зеленых кормов, полученных с вновь включенных в пользование угодий, они необходимы. А сельское хозяйство страны получает сейчас консервантов, мягко говоря, в недостаточном количестве. К тому же низкого качества.
Между тем, хорошие консерванты есть. Во Всесоюзном институте кормов имени В. Р. Вильямса, к опыту которого я постоянно в этой части рассказа обращаюсь, разработаны, например, препараты ВИК-1 (для кукурузы и другого сахаристого сырья) и ВИК-2 (для высокобелковых трав). Эти препараты обеспечивают сохранность питательных веществ исходного сырья на 95-98 процентов, в том числе до 95 - сахара, который при обычном силосовании полностью теряется.
Учеными института разработана и методика силосования с помощью созданных консервантов. А ведь одна из главных проблем кормопроизводства повышение качества кормов и сокращение потерь при их заготовке и хранении (к сожалению, в стране в настоящее время теряется по разным причинам более четверти выращенного урожая). Так что насколько выгодно внедрение в производство способа хранения зеленых кормов с помощью консервантов, совершенно очевидно. Тем более что он позволяет полностью сохранить протеин в "консервах" и получить корм с питательностью до 0,45 кормовой единицы в одном килограмме, при высочайшем содержании в нем перевариваемого протеина - 110-140 граммов.
К тому же и по консервирующему эффекту оба препарата превосходят чистую муравьиную кислоту.
Но в ВИКе-1 "муравьинки" - 27 процентов, а в ВИКе-2 и того больше - до 80. Значит, обойтись без нее даже эти, очень хорошие препараты все равно не могут. А вот сама "муравышка" без всяких традиционных добавок (все консервирующие композиции состоят из кислот, препятствующих процессу гниения, плюс восстановителей - формальдегида, соединений четырехвалентной серы) прекрасно обходится, потому что и сама она - отличный восстановитель.
Но муравьиная кислота - вещество едкое. Как же ею пользоваться, не сжигая зеленой массы? Во-первых, осторожно. А во-вторых, применяя в ничтожно малых количествах: доли процента ее спасают от гниения целую траншею силоса. А как выглядит пролежавший зиму силос, хранившийся по традиционной методике, животноводам напоминать не приходится. Один его запах отбивает аппетит у коров. Другое дело - консервированный зеленый корм. Его коровы едят очень охотно, что сразу же сказывается на их продуктивности. До 16 процентов прибавляют животные в надое и на 15-25 возрастают привесы молодняка.
В общем, применение для консервации кормов чистой муравьиной кислоты или "виковских" препаратов - необходимо. Любое из этих веществ хорошо, за любое животноводы скажут химикам спасибо.
Но до недавнего времени мы ничего конкретного по этому поводу сказать и пообещать представителям сельского хозяйства не могли. Потому что проблема промышленного синтеза муравьиной кислоты наталкивалась на трудности, хотя несколько схем синтеза кислоты давным-давпо известны.
Так, в учебниках органической химии предлагается получать муравьиную кислоту действием углерода на щелочь. Но эта классическая пропись грешит некоторой неточностью, поскольку конечный продукт названной реакции не сама "муравьинка", а лишь соль, служащая исходным сырьем. И для дальнейшего процесса потребуется затратить другую кислоту - серную, и утилизировать отход - сульфат щелочного металла.
Советский академик Н. М. Эмануэль разработал и предложил свой способ получения "муравьинки", в основе которого - процесс окисления бензина. Но, к сожалению, и этот метод оказался неприемлемым для крупномасштабного производства. Да к тому же муравьиная кислота здесь - продукт побочный, а основной - кислота уксусная. Мало и, главное, дорого.
И все же оба эти способа и сегодня применяются для получения муравьиной кислоты. Невыгодно, конечно/ такое производство, нерентабельно, но что поделать! Раз нужно - приходится идти на малоэффективные способы. Но все это приемлемо до тех пор, пока не очень велики объемы потребления. А для удовлетворения сегодняшней потребности и завтрашних народнохозяйственных нужд страны ни тот, ни другой способ не годится: слишком много понадобилось бы непроизводительно тратить серной или другой минеральной кислоты, слишком много оказалось бы трудноутилизируемых сульфатов, слишком много пришлось бы окислять бензина.
Существует и третий способ получения столь желанной "муравьинки" разложение формамида серной кислотой. Но его еще нужно получить из метилформиата, а тот - из окиси углерода иметанола... Одним словом, огород городим большой, а урожай снимаем мизерный.
Но существует ли, хотя бы теоретически, прямой способ получения муравьиной кислоты, да такой, чтобы годился не в лаборатории, а в промышленности?
Существует. Но для реализации идеи присоединения воды к окиси углерода необходимо ни мало ни много, как преодолеть некоторые ограничения термодинамики, "разрешающие" подобную реакцию лишь под большим давлением и при очень низких температурах. А поскольку активных катализаторов для таких условий пока не найдено, приходится вместо прямых искать окольные пути. Применительно к промышленному производству муравьиной кислоты такой компромисс означает включение в технологический цикл все тех же промежуточных стадий. Правда, уже в меньших количествах и без отходов.
Таким компромиссным способом стало получение муравьиной кислоты путем двухстадийного синтеза. В первой стадии из метанола и оксида углерода получают метнлформиат, а во второй последний подвергают гидролизу. Образующийся при этом метанол - это не побочный продукт: его можно вновь использовать в замкнутом цикле. Однако реализация такого способа наталкивалась па значительные трудности, так, первая стадия синтеза оказалась на поверку не очень-то приемлемой для массового производства. Например, полностью освободить вещества, участвовавшие в технологическом процессе от воды и С02, затруднительно. Чем это чревато, понятно и нехимику: образующиеся соли - формиат и карбонат натрия - нерастворимы в метаноле, их осадки забивают время от времени трубопровод и аппаратуру, останавливая все производство.
