Ценное сырьё внутри нас. Моча для войны
В военно-хозяйственной сфере есть немало интересных и даже сногсшибательных сторон, одной из которых посвящена эта статья. Никакая современная война немыслима без производства порохов и взрывчатых веществ. Если это производство уничтожается противником или же лишается сырья (например, вследствие прекращения ввоза или истощения собственных ресурсов), то воюющая сторона, лишившаяся производства порохов и взрывчатки, встает перед неизбежностью поражения. Это довольно очевидно, хотя очень нечасто эти вопросы рассматриваются в контексте мобилизационной подготовки.
Почему это так? Вопрос многофакторный. С одной стороны, тема требует некоторых специфических познаний и вообще интереса к промышленной химии, что встречается гораздо реже, чем интерес, скажем, к стрелковому оружию. Если «прикладное калашеведение» неизменно собирает большую аудиторию, то вот вопросы производства порохов и взрывчатки кажется общественности гораздо менее интересным, видимо, потому, что мало затрагивает личный опыт воевавших или служивших в армии. С другой стороны, судя по опыту двух мировых войн, в мирное время вообще существовала серьезная недооценка масштаба надвигающихся войн и, как следствие, недооценка в потребности в порохах и взрывчатых веществах.
Даже гитлеровцы, которые в межвоенный период готовились к войне интенсивнее и всестороннее, чем кто бы то ни было, не избежали этой распространенной ошибки. Как писал в своей книге генерал-майор Георг Томас, генеральный уполномоченный по четырехлетнему плану Герман Геринг в июле 1938 года утвердил т. н. Karinhall-Plan, предусматривающий увеличение производства пороха к октябрю 1940 года до 12 тысяч тонн в месяц. Вскоре началась война, и планы пришлось пересмотреть, увеличив их до 18 тысяч тонн порохов в месяц. В 1944 году Германия производила порядка 22-24 тысяч тонн порохов в месяц, при этом явно ощущался недостаток. Уже в июне 1942 года производство сильно отставало от потребностей, а в декабре 1944 года Гитлер распорядился принять все меры к экономии пороха и взрывчатки, причем всерьез обсуждался вопрос о том, чтобы уменьшить навеску пороха в артиллерийских снарядах. Это сократило бы дальность стрельбы, но при этом позволяло произвести больше снарядов.
Сегодня внимание к столь важному вопросу подавляется господствующими теориями войны, в которых войны предполагаются кратковременными и не связанными с большим расходом боеприпасов. Упор делается на различные формы невоенного воздействия на противника: на пропаганду и психологические войны, на кибератаки, на точечное разрушение важных объектов, и на банальный подкуп членов руководства и военного командования. Пока такая стратегия срабатывает, но однажды кто-нибудь упрется и решит воевать до последнего патрона, и тогда победит тот, у кого окажется больше пороха и взрывчатки в наличии.
Потому, на мой взгляд, не дожидаясь, когда противостояние дойдет до фазы крупномасштабной войны с полным напряжением всех ресурсов, подумать о том, как и из чего делать пороха и взрывчатку в условиях острой нехватки или отсутствия традиционных видов сырья.
Если снова покопаться в немецко-фашистском опыте, то пожалуй, Германия сходила по этой дорожке первой и выработала для своих условий крайней ограниченности в ресурсах ряд интересных и ценных решений. К примеру, еще в Первую мировую войну, когда Германия лишилась ввоза важнейших видов сырья, таких как чилийская селитра и хлопок, выработала два классических метода. Во-первых, метод Фрица Габера и Карла Боша по производству азотных соединений (азотной кислоты и аммиачной селитры) из азота воздуха.
Фриц Габер — изобретатель способа получения синтетического аммиака, "горчичного газа" (он же иприт) и "Циклона Б". Германский император Вильгельм II лично присвоил ему звание капитана
Для этого была разработана установка синтеза аммиака, в которой водород и воздушный азот под давлением и нагревом соединялись в молекулы аммиака. Водород при этом получался из каменного угля, через получение водяного газа (реакция раскаленного угля и водяного пара), или с помощью газификации бурого угля. Метод был разработан еще до Первой мировой войны, но в военных условиях он позволил Германии освоить производство порохов и взрывчатки. Аммиачная селитра надолго стала наиболее распространенным видом взрывчатки, а из смеси аммиачной селитры с мелко размолотым углем получился неплохой артиллерийский порох, не использовавший ни грамма целлюлозы.
Впоследствии в Германии разработали процесс производства пороха из древесной целлюлозы с применением получаемого из картофельного спирта нитродигликоля, подошедшего в качестве замены дефицитного нитроглицерина. Также было освоено производство (около 3000 тонн в месяц) нитрогуанидина — ценной добавки к пироксилиновым порохам для снижения температуры выгорания или компонента взрывчатых смесей, получаемого из мочевины и аммиачной селитры.
Во время войны был опробован еще целый ряд соединений, которые можно использовать в качестве взрывчатых веществ или компонентов порохов. Среди них была также нитромочевина, которая представляет бризантную взрывчатку, несколько более мощную, чем тротил.
Нитромочевина на стадии сушки
На мой взгляд, даже у гитлеровцев не хватило буйной фантазии на то, чтобы обратить пристальное внимание на это весьма ценное вещество. Дело в том, что сырье — мочевина, может быть получено не только промышленным синтезом (получение из аммиака и углекислого газа при нагреве и давлении), но и биологическим путем. В организме млекопитающих, в том числе и человека, мочевина является конечным продуктом метаболизма белка и выводится из организма с мочой. Моча человека — это 2%-ный раствор мочевины, хотя содержание ее в моче может значительно меняться в зависимости от возраста, состояния здоровья и диеты, поскольку пища, богатая белками, безусловно приводит к повышенному содержанию мочевины в моче. Но в среднем можно принять содержание в 2%.
Хотя в это нелегко поверить, но вот это вещество, которое каждый из нас каждый день отправляет в канализацию, может стать ценным военным сырьем
В сутки человек выделяет около литра мочи, или примерно 20 граммов (по другим сведениям 28-30 граммов) мочевины. Соответственно, в год один человек выделяет порядка 7,3 кг мочевины. Это весьма немало, хватит, чтобы удобрить дачный участок. Соответственно, население целой страны выделяет весьма немалое количество этого ценного вещества. Условный миллион человек — население крупного города — 7300 тонн мочевины в год. Население России в целом, исчисляемое в 142 млн. человек, выделяет ежегодно несколько более миллиона тонн мочевины в год. Для сравнения, годовое производство мочевины в России составляло, по данным за 2015 год, порядка 6,3 млн. тонн, причем большая часть это идет на экспорт. Таким образом, население России ежегодно спускает в канализацию мочевины в объеме примерно 15% от его годового промышленного производства.
Разумеется, в мирное время не имеет особого смысла затевать сбор и переработку мочи для выделения из нее мочевины. Однако, в военное время вполне может сложиться ситуация, когда это станет необходимым. Причиной тому может быть или потеря части мощностей по производству азотных соединений, или же нежелательность траты аммиачной селитры на синтез мочевины. Последнее более вероятно, поскольку все же аммиачная селитра необходима и в качестве сырья для взрывчатки, и в качестве удобрения. Тогда да, сбор мочи для переработки станет оправданным и необходимым.
Выделить мочевину из водного раствора не столь трудно. К нему добавляют азотную кислоту, вследствие чего образуется нитрат мочевины — нерастворимая в воде соль, которую нетрудно отфильтровать. Затем нитрат мочевины обрабатывается концентрированной серной кислотой, что переводит его в нитромочевину. По понятным причинам, у нас нет возможности углубляться в тонкости производства этих продуктов, важно лишь подчеркнуть, что это возможно и технически реализуемо.
Для взрывчатки годятся оба продукта. Нитрат мочевины имеет взрывчатые свойства и используется в качестве взрывчатки в горнодобывающей промышленности, а нитромочевина, как уже говорилось, является весьма мощной взрывчаткой. У нее есть ряд недостатков, такие как низкая стабильность и гигроскопичность, однако есть способы их устранения.
По некоторым сведениям, нитрат мочевины можно использовать в качестве окислителя в твердых ракетных топливах, вместе с алюминиевым порошком и синтетическим каучуком в качестве топлива.
Итак, с военно-хозяйственной точки зрения получается удивительная картина, что из мочи можно произвести начинку для реактивного снаряда, используя нитромочевину в качестве заряда для боевой части, а нитрат мочевины в качестве компонента ракетного топлива. Возможно, что свойства такого реактивного снаряда будут не столь выдающимися, как у образцов, поставленных на вооружение, но, тем не менее, это будет боеприпас, вполне пригодный к использованию.
Сдали мочу — теперь можно зарядить и выстрелить
Сколько нужно собрать мочи, чтобы произвести, скажем, 20 тысяч тонн нитрата мочевины в месяц? Для этого потребуется 11600 тонн мочевины в растворе, и это количество мочевины в месяц могут дать порядка 20 млн. человек. Для этого потребуется собрать примерно 600 тысяч тонн мочи. Цифры, конечно, поражающие воображение, но в целом, в условиях военного времени представляются вполне достижимыми. При этом надо иметь в виду, что 20 тысяч тонн взрывчатки в месяц — это количество, которым можно обеспечить боевые действия армии примерно в 5-6 млн. человек. Если поставить более скромные цели, скажем 5 тысяч тонн нитрата мочевины в месяц, то потребуется всего 5 млн. человек и сбор порядка 150 тысяч тонн мочи.
Не стану сейчас рассматривать все тонкости и детали сбора и переработки мочи, а также изготовления упомянутых выше продуктов, подчеркну лишь то, что имеет прямое отношение к военно-хозяйственным аспектам дела. Во-первых, использование биологического источника мочевины способно ощутимо разгрузить азотное производство и использовать аммиачную селитру более целесообразно с военно-хозяйственной точки зрения. Во-вторых, биологический источник мочевины вовлекает в дело укрепления тыла всех и каждого: не только здоровых, трудоспособных и пригодных к службе людей, но и всех остальных, включая раненых, инвалидов, детей, стариков. Каждый из них может внести свой маленький, но очень ценный вклад в военное производство. Причем это участие ежедневное и постоянное, что весьма ценно с политической точки зрения. Да, это весьма непривычно с точки зрения общественной морали, но на это можно пойти ради победы в войне, особенно в ее тотальной версии. В-третьих, даже если азотное производство сильно разрушено в ходе боевых действий, биологический источник мочевины — это последний источник сырья для производства средств ведения войны, который все равно будет доступен даже в условиях полной хозяйственной разрухи.
Почему это так? Вопрос многофакторный. С одной стороны, тема требует некоторых специфических познаний и вообще интереса к промышленной химии, что встречается гораздо реже, чем интерес, скажем, к стрелковому оружию. Если «прикладное калашеведение» неизменно собирает большую аудиторию, то вот вопросы производства порохов и взрывчатки кажется общественности гораздо менее интересным, видимо, потому, что мало затрагивает личный опыт воевавших или служивших в армии. С другой стороны, судя по опыту двух мировых войн, в мирное время вообще существовала серьезная недооценка масштаба надвигающихся войн и, как следствие, недооценка в потребности в порохах и взрывчатых веществах.
Даже гитлеровцы, которые в межвоенный период готовились к войне интенсивнее и всестороннее, чем кто бы то ни было, не избежали этой распространенной ошибки. Как писал в своей книге генерал-майор Георг Томас, генеральный уполномоченный по четырехлетнему плану Герман Геринг в июле 1938 года утвердил т. н. Karinhall-Plan, предусматривающий увеличение производства пороха к октябрю 1940 года до 12 тысяч тонн в месяц. Вскоре началась война, и планы пришлось пересмотреть, увеличив их до 18 тысяч тонн порохов в месяц. В 1944 году Германия производила порядка 22-24 тысяч тонн порохов в месяц, при этом явно ощущался недостаток. Уже в июне 1942 года производство сильно отставало от потребностей, а в декабре 1944 года Гитлер распорядился принять все меры к экономии пороха и взрывчатки, причем всерьез обсуждался вопрос о том, чтобы уменьшить навеску пороха в артиллерийских снарядах. Это сократило бы дальность стрельбы, но при этом позволяло произвести больше снарядов.
Сегодня внимание к столь важному вопросу подавляется господствующими теориями войны, в которых войны предполагаются кратковременными и не связанными с большим расходом боеприпасов. Упор делается на различные формы невоенного воздействия на противника: на пропаганду и психологические войны, на кибератаки, на точечное разрушение важных объектов, и на банальный подкуп членов руководства и военного командования. Пока такая стратегия срабатывает, но однажды кто-нибудь упрется и решит воевать до последнего патрона, и тогда победит тот, у кого окажется больше пороха и взрывчатки в наличии.
Потому, на мой взгляд, не дожидаясь, когда противостояние дойдет до фазы крупномасштабной войны с полным напряжением всех ресурсов, подумать о том, как и из чего делать пороха и взрывчатку в условиях острой нехватки или отсутствия традиционных видов сырья.
Если снова покопаться в немецко-фашистском опыте, то пожалуй, Германия сходила по этой дорожке первой и выработала для своих условий крайней ограниченности в ресурсах ряд интересных и ценных решений. К примеру, еще в Первую мировую войну, когда Германия лишилась ввоза важнейших видов сырья, таких как чилийская селитра и хлопок, выработала два классических метода. Во-первых, метод Фрица Габера и Карла Боша по производству азотных соединений (азотной кислоты и аммиачной селитры) из азота воздуха.
Фриц Габер — изобретатель способа получения синтетического аммиака, "горчичного газа" (он же иприт) и "Циклона Б". Германский император Вильгельм II лично присвоил ему звание капитана
Для этого была разработана установка синтеза аммиака, в которой водород и воздушный азот под давлением и нагревом соединялись в молекулы аммиака. Водород при этом получался из каменного угля, через получение водяного газа (реакция раскаленного угля и водяного пара), или с помощью газификации бурого угля. Метод был разработан еще до Первой мировой войны, но в военных условиях он позволил Германии освоить производство порохов и взрывчатки. Аммиачная селитра надолго стала наиболее распространенным видом взрывчатки, а из смеси аммиачной селитры с мелко размолотым углем получился неплохой артиллерийский порох, не использовавший ни грамма целлюлозы.
Впоследствии в Германии разработали процесс производства пороха из древесной целлюлозы с применением получаемого из картофельного спирта нитродигликоля, подошедшего в качестве замены дефицитного нитроглицерина. Также было освоено производство (около 3000 тонн в месяц) нитрогуанидина — ценной добавки к пироксилиновым порохам для снижения температуры выгорания или компонента взрывчатых смесей, получаемого из мочевины и аммиачной селитры.
Во время войны был опробован еще целый ряд соединений, которые можно использовать в качестве взрывчатых веществ или компонентов порохов. Среди них была также нитромочевина, которая представляет бризантную взрывчатку, несколько более мощную, чем тротил.
Нитромочевина на стадии сушки
На мой взгляд, даже у гитлеровцев не хватило буйной фантазии на то, чтобы обратить пристальное внимание на это весьма ценное вещество. Дело в том, что сырье — мочевина, может быть получено не только промышленным синтезом (получение из аммиака и углекислого газа при нагреве и давлении), но и биологическим путем. В организме млекопитающих, в том числе и человека, мочевина является конечным продуктом метаболизма белка и выводится из организма с мочой. Моча человека — это 2%-ный раствор мочевины, хотя содержание ее в моче может значительно меняться в зависимости от возраста, состояния здоровья и диеты, поскольку пища, богатая белками, безусловно приводит к повышенному содержанию мочевины в моче. Но в среднем можно принять содержание в 2%.
Хотя в это нелегко поверить, но вот это вещество, которое каждый из нас каждый день отправляет в канализацию, может стать ценным военным сырьем
В сутки человек выделяет около литра мочи, или примерно 20 граммов (по другим сведениям 28-30 граммов) мочевины. Соответственно, в год один человек выделяет порядка 7,3 кг мочевины. Это весьма немало, хватит, чтобы удобрить дачный участок. Соответственно, население целой страны выделяет весьма немалое количество этого ценного вещества. Условный миллион человек — население крупного города — 7300 тонн мочевины в год. Население России в целом, исчисляемое в 142 млн. человек, выделяет ежегодно несколько более миллиона тонн мочевины в год. Для сравнения, годовое производство мочевины в России составляло, по данным за 2015 год, порядка 6,3 млн. тонн, причем большая часть это идет на экспорт. Таким образом, население России ежегодно спускает в канализацию мочевины в объеме примерно 15% от его годового промышленного производства.
Разумеется, в мирное время не имеет особого смысла затевать сбор и переработку мочи для выделения из нее мочевины. Однако, в военное время вполне может сложиться ситуация, когда это станет необходимым. Причиной тому может быть или потеря части мощностей по производству азотных соединений, или же нежелательность траты аммиачной селитры на синтез мочевины. Последнее более вероятно, поскольку все же аммиачная селитра необходима и в качестве сырья для взрывчатки, и в качестве удобрения. Тогда да, сбор мочи для переработки станет оправданным и необходимым.
Выделить мочевину из водного раствора не столь трудно. К нему добавляют азотную кислоту, вследствие чего образуется нитрат мочевины — нерастворимая в воде соль, которую нетрудно отфильтровать. Затем нитрат мочевины обрабатывается концентрированной серной кислотой, что переводит его в нитромочевину. По понятным причинам, у нас нет возможности углубляться в тонкости производства этих продуктов, важно лишь подчеркнуть, что это возможно и технически реализуемо.
Для взрывчатки годятся оба продукта. Нитрат мочевины имеет взрывчатые свойства и используется в качестве взрывчатки в горнодобывающей промышленности, а нитромочевина, как уже говорилось, является весьма мощной взрывчаткой. У нее есть ряд недостатков, такие как низкая стабильность и гигроскопичность, однако есть способы их устранения.
По некоторым сведениям, нитрат мочевины можно использовать в качестве окислителя в твердых ракетных топливах, вместе с алюминиевым порошком и синтетическим каучуком в качестве топлива.
Итак, с военно-хозяйственной точки зрения получается удивительная картина, что из мочи можно произвести начинку для реактивного снаряда, используя нитромочевину в качестве заряда для боевой части, а нитрат мочевины в качестве компонента ракетного топлива. Возможно, что свойства такого реактивного снаряда будут не столь выдающимися, как у образцов, поставленных на вооружение, но, тем не менее, это будет боеприпас, вполне пригодный к использованию.
Сдали мочу — теперь можно зарядить и выстрелить
Сколько нужно собрать мочи, чтобы произвести, скажем, 20 тысяч тонн нитрата мочевины в месяц? Для этого потребуется 11600 тонн мочевины в растворе, и это количество мочевины в месяц могут дать порядка 20 млн. человек. Для этого потребуется собрать примерно 600 тысяч тонн мочи. Цифры, конечно, поражающие воображение, но в целом, в условиях военного времени представляются вполне достижимыми. При этом надо иметь в виду, что 20 тысяч тонн взрывчатки в месяц — это количество, которым можно обеспечить боевые действия армии примерно в 5-6 млн. человек. Если поставить более скромные цели, скажем 5 тысяч тонн нитрата мочевины в месяц, то потребуется всего 5 млн. человек и сбор порядка 150 тысяч тонн мочи.
Не стану сейчас рассматривать все тонкости и детали сбора и переработки мочи, а также изготовления упомянутых выше продуктов, подчеркну лишь то, что имеет прямое отношение к военно-хозяйственным аспектам дела. Во-первых, использование биологического источника мочевины способно ощутимо разгрузить азотное производство и использовать аммиачную селитру более целесообразно с военно-хозяйственной точки зрения. Во-вторых, биологический источник мочевины вовлекает в дело укрепления тыла всех и каждого: не только здоровых, трудоспособных и пригодных к службе людей, но и всех остальных, включая раненых, инвалидов, детей, стариков. Каждый из них может внести свой маленький, но очень ценный вклад в военное производство. Причем это участие ежедневное и постоянное, что весьма ценно с политической точки зрения. Да, это весьма непривычно с точки зрения общественной морали, но на это можно пойти ради победы в войне, особенно в ее тотальной версии. В-третьих, даже если азотное производство сильно разрушено в ходе боевых действий, биологический источник мочевины — это последний источник сырья для производства средств ведения войны, который все равно будет доступен даже в условиях полной хозяйственной разрухи.
Информация