Борис Ляпунов - Химия завтра
Поговорим теперь о другом — о хлебе насущном, о пище. В этом разговоре химия будет принимать самое активное участие. Но начнем с вещей известных и даже таких, где химия явно не выступает или выступает в своей старой роли.
Сейчас голодает либо испытывает недостаток в пище особенно белковой — более половины населения Земли.
Если бы всюду, а не только о отдельных местах разумно, по всем правилам науки, вести сельское хозяйство, то урожаи повысились бы в четыре-пять раз. В масштабе всего земного шара — резерв гигантский.
Если бы использовать под земледелие всю площадь, какую только можно занять, то продуктов питания хватило бы на 65 миллиардов человек!
А теперь, если объединить и то и другое, если на всех этих землях еще и снимать наивысшие урожаи, то Земля прокормит самое меньшее 260 и самое большее 325 миллиардов человек!
Искусственный фотосинтез — дальняя перспектива, а более близкая — управление фотосинтезом природным. Если бы мы смогли заставить растения еще лучше использовать солнечный свет, урожаи увеличились бы в несколько раз! Один процент — таков примерно к. п. д. фотосинтеза. Ученые считают, что его можно было бы увеличить, по крайней мере, впятеро!
Несколько десятков химических элементов нужны растению, чтобы оно нормально росло и развивалось. Не думайте, однако, что «несколько» — всего два или три. Точное число — больше 70, почти вся природная часть менделеевской таблицы.
Химия издавна служит поставщиком пищи растениям. Она поставляет удобрения миллионами тонн. Но все равно этого мало. Если бы, например, азотных удобрений она давала вдвое больше, то и пищи дополнительно получилось бы столько, сколько нужно на год четверти миллиарда человек!
Бактерии делают то, что пока людям недоступно — приготовляют кормовой белок, причем очень быстро и просто. Одна клеточка перерабатывает в десятки раз больше пищи, чем весит сама! Разгадав, как она усваивает атмосферный азот, мы сможем в огромных масштабах готовить удобрения из воздуха. Связывать азот воздуха помогут и ферменты, выделенные из растений.
Электрический разряд дробит молекулы, и из осколков создаются новые соединения. Причем осколки эти очень активны, легко вступают в реакцию. Так из воды и воздуха — иначе говоря, из молекул водорода, кислорода и азота — с помощью электричества можно будет получать азотные удобрения. Вода, которая идет для полива, одновременно станет и удобрять почву. Может быть, окисью азота, возникающей в воздухе при разряде искусственной молнии, можно будет насыщать поля. И, наконец, радиационная химия поможет добывать удобрения из воздуха и воды.
Возможности химии в борьбе за урожай не ограничиваются одними удобрениями.
На нас надвигается грозная опасность, и угрозу чувствует все сильнее уже современное поколение людей. Вредители и сорняки, многие бесполезные пока растения и животные мешают жить полезным. Мешают им болезнетворные бактерии и грибки. Вред, который приносят всевозможные паразиты, хищники и прочая «нечисть», созданная природой, просто неисчислим!
Только потому, что мы еще не умеем с ними бороться, мир теряет ежегодно миллиард пудов зерна.
Мы можем еще кое-как прикинуть убытки в земледелии и животноводстве. Колоссальный вред наносится не только полям, огородам и садам, но и всему растительному миру Земли. Помимо всего прочего, это ведь еще один наш пищевой резерв.
Сколько ныне диких растений станут культурными! Сколько пищи и всевозможного сырья смогут они дать!
Сейчас только единицы приручены нами: из семи тысяч злаковых растений используются только рожь и пшеница, овес и ячмень, рис и кукуруза, ну и разве что еще несколько, включая кормовые травы. И надо беречь всю флору, люди и так нанесли ей существенный урон. Грядущим поколениям придется поправить дело.
Казалось бы, борьба с вредителями идет, и успешно. В чем же причина беспокойства, в чем же опасность? В том, что яд скоро перестает быть ядом. Вредные насекомые приспосабливаются к нему, у них вырабатывается защита. И, в конце концов, как мы уже говорили, появляется потомство, которое совсем не боится нашего химического оружия. Все время должны создаваться новые и новые яды. Вот над чем придется подумать — и этим занимаются сейчас, не говоря уже о будущем.
Начав считать убытки, быстро не остановишься. Продукты портятся, и мы только еще учимся их сохранять. Сливочное масло, чтобы оно не желтело от времени, не пахло, не горчило, мы уже знаем, как защитить. Научила нас этому химия, дав вещества, предохраняющие от окисления, — антиоксиданты. Научит она защищать и другие продукты.
Преждевременное прорастание и перезревание плодов и овощей тоже наносит огромный ущерб. И здесь есть скрытый резерв, воспользоваться которым поможет химия.
Химия помогает сохранять лук и картофель так, чтобы они не прорастали. Получаются своеобразные овощные консервы. Консервировать можно будет и мясо: остановить в нем процессы разложения, и тогда оно будет свежим сколь угодно долго.
Будем искать еще резервы. Стимуляторы роста растений, вещества, помогающие снимать высокие урожаи. Безусловно, от них можно ждать многого. Количественной оценки тут пока не сделаешь. Но то, что прибавка окажется существенной, известно уже и сегодня.
Человек еще не перешел на химическую пищу, а растения пользуются ею уже давно.
Между тем, хотя испытаны многие тысячи препаратов, удобрений пока применяется несколько десятков, а ядохимикатов — несколько сот.
Химикам предстоит усовершенствовать пищу для растений. Удобрения будущего должны быть комплексными, концентрированными и, разумеется, безвредными для человека. Они одновременно и подкормят растения, и ускорят его рост, и защитят от сорняков, и предохранят от болезней.
Кроме того, будут созданы вещества, приносящие пользу иным путем. Они изменят структуру почвы, и земля станет лучше удерживать влагу и те же самые удобрения. Для растения такая помощь не менее важна, чем от самой химической пищи!
Стимуляторы роста животных, добавки, улучшающие корм, дадут дополнительно много мяса, молока, яиц.
Выведут новые микроорганизмы и кормовые растения, создадут такие, белковые препараты, которые резко повысят стойкость к заболеваниям.
Вирусы станут изготовлять по заказу для борьбы с микробами. Эти борцы с болезнями, конечно, будут безвредны для человека. А против тех вирусов, которые, наоборот, вызывают болезни, найдут необходимые лекарства — куда более сильные, чем до сих пор.
Сумеют убыстрить чередование реакций, связанных с обменом веществ, чтобы ускорить рост. Думают, что животное будет вырастать в два-три раза быстрее, а растение — в десятки раз.
Но это будущее все же далекое, а мы продолжим пока поиски в химии и биологии современной.
Вот как ученые представляют себе биохимическую фабрику кормов.
Сырье: кукурузные кочерыжки и другие растительные остатки, карбамид (азотистый продукт с химической фабрики), немного мясных отходов в качестве своего рода дрожжей (поставщиков микробов — работников этой биохимической фабрики), углекислый газ. Автоматика поддерживает нужную температуру, кислотность, перемешивает массу. И микробы принимаются за работу. Они питаются углеводами и азотом, приготовляя белковый корм. Его остается разлить в формы, высушить и, если нужно, размолоть.
Иметь корм, даже самый лучший, — еще не все. Надо, чтобы животные хорошо его усваивали, и здесь скрыт еще один химический резерв.
Оказывается, поверхностно-активные вещества помогают переваривать пищу — она лучше смачивается желудочным соком и, в свою очередь, лучше смачиваются стенки желудка и кишок. Кажется, это пустяк, но разве пустяк — прирост живого веса у кур чуть ли не на треть! Это куда больше, чем дают сейчас добавки антибиотиков.
Что, казалось бы, мог дать синтетический, искусственный запах? Только ли аромат духов? Сейчас — да, а в будущем — эффективный способ борьбы с вредными насекомыми: химическая приманка привлечет насекомых, чтобы химии же могла их уничтожить.
Здесь мы Америку не открываем, здесь, в общем, все уже известно. Дело только за тем, чтобы идти по уже проторенным путям. По самым осторожным подсчетам, опираясь только на современный уровень знаний, на современную химию и современное сельское хозяйство, можно сказать: от 60 до 85 миллиардов человек способна прокормить наша планета.
Пусть не сотни, а всего десятки миллиардов, но это не фантазия, это вполне реально. Это не потребует никаких революций. Просто за счет того, чем мы уже располагаем, удалось бы накормить население почти тридцати таких планет, как наша сегодняшняя Земля!
Надо иметь в виду и далеко идущие связи. Они не бросаются в глаза, тем более что все это необычно и химия держится здесь словно за кулисами.