Взрывчатка из дерьма. Миллион тонн на большую войну

Эта тема появилась, так сказать, по просьбам трудящихся, как продолжение статьи о военно-хозяйственном значении мочи.

Некоторые комментаторы, недостаточно серьезно отнесшиеся к вопросу, иронизировали:


«Только я предлагаю еще и отдельно жидкий стул собирать. Из него взрывчатку не сделаешь, но если на головы вражин его сливать, по типу напалмовых баков, то деморализующий эффект будет невероятный».


Самое интересное в том, что комментатор этот не прав: взрывчатку, а точнее, важнейшее исходное сырье для ее изготовления, можно получить и из дерьма. Причем речь идет о тротиле – одном из главных и наиболее распространенных видов военной взрывчатки.

Взрывчатка из дерьма. Миллион тонн на большую войну

Хорошо знакомая многим тротиловая шашка

Тротил, или тринитротолуол, как и многие химические вещества военного назначения, дали нам немцы. Это вещество было открыто в 1863 году, но его свойства как взрывчатого вещества были изучены в 1889 году Карлом Хойссерманном. В 1901 году немецкая компания Dynamit Nobel AG открыла первый завод в Шлебуше (теперь часть города Леверкузен, недалеко от Кёльна). Уже в 1902 году тротил пошел на замену пикриновой кислоты в снарядах и ручных гранатах. Тротил, как достаточно мощная взрывчатка, но в то же время с весьма низкой чувствительностью и способностью плавиться при температуре 80,1 градусов, быстро стала одним из основных видов взрывчатых веществ, используемых в военных целях. Производство тротила в войну доходило до колоссальных величин. Скажем, Германия во время Второй мировой войны выпускала 18 тысяч тонн тротила в месяц, а общий объем производства превысил 800 тысяч тонн.


Одно из сохранившихся зданий фабрики по производству взрывчатки и снарядов в окрестностях небольшого городка Гессиш Лихтенау, недалеко от Касселя. В секретных документах оно было известно под кодовым наименованием Friedland. С 1938 по 1945 год здесь было произведено 118,6 тысяч тонн тротила и 5,6 тысяч тонн пикриновой кислоты.

Сырье для получения тротила – толуол, получают из нефти, процессом каталитического реформинга бензиновых фракций. Это основной способ получения продукта, который в мирной экономике используется, главным образом, как растворитель. В небольших количествах толуол можно получить из смолы, образующейся при коксовании каменного или бурого угля. В Германии использовались оба метода получения толуола. Но, поскольку нефти было мало, а смола шла в больших количествах на производство синтетического топлива, то в Германии получали толуол алкилированием бензола – еще одного продукта коксования угля. В реакции участвовал также метанол и катализатор.


Толуол — главное сырье для производства тротила, выглядит довольно безобидно: бесцветная, подвижная и летучая жидкость, обычно используемая как растворитель

Это одна из типичных военных технологий: довольно сложная, со сравнительно малым выходом толуола, но зато позволявшая превратить в сырье для производства взрывчатки бензол, который побочно получался при производстве кокса и находил применение разве что как моторное топливо. Возможно, немцы развили бы эту технологию, но их явно сдерживал недостаток метанола, который в те годы получался при сухой перегонке древесины, а этого сырья в Германии также не хватало.

Сколько тротила выйдет из дерьма?

Поскольку все объекты по добыче, переработке и транспортировке нефти входят в список приоритетных целей, нужно, на случай большой и продолжительной войны, быть морально и технически готовыми к тому, чтобы остаться без нефти (или с весьма незначительным ее количеством). Из этого следует, что должны быть технологии получения необходимых веществ и материалов из какого-нибудь другого сырья, которое в любом случае будет доступным. Ну, например, навоза.

Это только кажется невероятным и невозможным. На деле же, вполне возможно получить тот же толуол из этого самого навоза. Или, если брать шире, из отходов очистки сточных вод, как из городской канализации, так и из разного рода животноводческих предприятий. Тем более, что между этими видами отходов разница весьма невелика.

Химический состав навоза… Да, в агрономии химический состав навоза изучен весьма тщательно в силу того, что это наиболее распространенное органическое удобрение и нужно точно знать содержание в нем питательных для растений веществ. Так вот, химический состав навоза таков: 65-77% (в зависимости от вида) – вода, 20-30% — органическое вещество. Небольшой остаток распределяется между различными вещества, полезными для подкормки растений: азотом, фосфорной кислотой, калием, известью, кремневой кислотой. Их содержание сравнительно не большое, скажем фосфорной кислоты 0,2-0,3%.

Для военно-химических нужд наиболее интересна часть, составленная органическими веществами, которые представляют собой сложный конгломерат всевозможных углеводородных соединений – остатков пищи. При помощи пиролиза, то есть термического разложения на более простые углеводородные соединения и простые вещества (такие как водород, монооксид углерода, углерод), из этого органического остатка можно получить сырье для производства взрывчатки.


Типичная пиролизная установка. На фотографии хорошо видны основные ее части: горизонтальная реторта для пиролиза с загрузочным люком (справа), отопительное устройство с подводом пиролизного газа как топлива (по желтой трубе), трубы отвода продуктов пиролиза и конденсаторы (слева).

Пиролиз отходов животноводческих фабрик – технология на сегодняшний день не слишком распространенная, но уже в достаточной степени отработанная, чтобы можно было судить о ее возможностях. При нагреве до 400-500 градусов, отходы в процессе пиролиза разлагаются на три основные фракции: газообразную (обычно это смесь водорода, монооксида углерода и метана), жидкую пиролизную жидкость, и твердый углеродный остаток. Конкретный выход продуктов зависит как от характера перерабатываемого материала, так и от режима пиролиза, но приблизительно газовая фракция составляет порядка 30%, жидкая – 35-40%, остальное приходится на твердый углерод.

Пиролизная жидкость, иначе называемая синтетического нефтью, представляет собой смесь углеводородных соединений, по цвету и консистенции весьма похожей на мазут или на тяжелое дизтопливо. Ее можно подвергнуть разгонке, подобно нефти, и получить из нее ряд других продуктов: бензин, керосин, дизтопливо и т.д.


Пиролизная жидкость — нечто среднее между соляркой и мазутом.

Скажем, в такой пиролизной жидкости порядка 28% объема приходится на бензиновые фракции. Бензин желтого цвета имеет октановое число 84,3 и содержит в себе большое количество ценных веществ: бензола – 4,2%, всего ароматических углеводородов – 46,8%, в том числе 12% толуола, 4,6% ксилола и 17,4% этилбензола. Такой бензин малопригоден для применения в качестве моторного топлива, но он представляет собой ценное сырье для дальнейшей переработки.

То есть из тонны сухого дерьма вполне реально получить порядка 11,7 кг толуола или 23,1 кг тротила. Весьма неплохой результат. Это только то, что касается прямого извлечения толуола из пиролизной жидкости.

Результат можно улучшить, если вовлечь в переработку бензол, который в процессе пиролиза получается сначала на стадии удаления воды из перерабатываемого вещества (бензол с водой образую азеотропную, то есть неразделимую смесь, с содержанием 91% бензола, кипящую при 69 градусах). Бензол из пиролизной воды нетрудно извлечь отгонкой в самом обыкновенном перегонном аппарате, таком же, как для выгонки спирта. На второй стадии бензол можно получить при пиролизе бензиновых фракций пиролизной жидкости. Необходимый для синтеза толуола метанол можно получить в специальной установке из выходящего при пиролизе синтез-газа.

Думается, что при совместном использовании толуола и бензола, получаемых из продуктов пиролиза дерьма, можно довести выработку тротила примерно до 45-50 кг на тонну сухого дерьма.

Технологию подробно обсуждать не будем, но по другой причине: она весьма сложна и интересна лишь химикам и технологам. Что касается определенных опасений, то технология сложна настолько, что невоспроизводима в кустарных условиях. Если умельцев, которые на кухне сделали нитроцеллюлозу, сотни, если не тысячи, то вот мне еще не доводилось слышать о химике-самодельщике, который смог в домашних условиях сварганить тротил, даже из готовых компонентов.

Миллион тонн дерьма для большой войны

А много ли этого сырья? В это также нелегко поверить, но его образуется много. Годовой объем животноводческих отходов оценивается в 300 млн. тонн, а отходов очистки стоков городской канализации примерно в 8,6 млн. тонн. Это, конечно, приблизительные оценки, поскольку никто эти отходы не взвешивает, и данные представляют собой, главным образом, оценку «на глазок». Но даже при столь несовершенных методах подсчета количества дерьма, оно представляет собой очень большую проблему для животноводческих хозяйств. Это неудивительно, в свете того, что одна корова в сутки дает примерно 55 кг навоза. Нетрудно подсчитать, что животноводческая ферма на 100 голов в сутки даст 5,5 тонн навоза или 2 тысячи тонн за год. Куда девать все это – однозначных ответов нет. Обычно жидкий навоз вывозят и складируют в накопители, где он отстаивается, компостируется и потом превращается в удобрение, более или менее пригодное для вывоза на поля.


Типичная картина для многих животноводческих ферм — горы навоза и озера навозной жижи.

В принципе, разработаны самые разные методы утилизации навоза, начиная от сжигания, и кончая разнообразными методами биологического разложения, включая и получение биогаза. Но они пока мало применяются. Причина состоит в том, что установки для переработки сотен и тысяч тонн навоза в год (скажем, не редкостью являются фермы на 4000 голов скота, которые за год «производят» порядка 80 тысяч тонн навоза) стоят больших денег, и средства для инвестиций в непрофильную для животноводческого хозяйства переработку навоза мало у кого есть. Только самые крупные и самые рентабельные хозяйства могут позволить себе долгие инвестиции в навозопереработку. Остальные же по-прежнему везут его в накопители.


Накопитель для навоза, как правило, очень простой — запруда из земляной дамбы, в которую сливается жидкий навоз. Иногда дамбы разрушаются и навозная жижа течет в реки и озера.

В военное время нельзя пройти мимо такого источника «военно-значимых материалов» (я давно пытаюсь подобрать наиболее точный и звучный перевод немецкого термина kriegswichtiger Stoff; представленный вариант пока что лучший), как разного рода дерьмо. С точки зрения военного хозяйства, оно является источником продуктов его пиролиза, как то: горючего газа, используемого как топливо или для органического синтеза; пиролизной жидкости, используемой в качестве топлива или для получения других веществ, а также угля, пригодного на топливо. Некоторая часть этого спектра продуктов применима для производства взрывчатки.

Нетрудно подсчитать, что из 300 млн. тонн навоза (75 млн. тонн органической массы, то есть сухого дерьма) можно произвести 1,7 млн. тонн тротила или около 140 тысяч тонн в месяц, если перерабатывать его весь. Это, конечно, грандиозные объемы истинно тотальной войны, но вряд ли это будет достигнуто с чисто технической точки зрения. Впрочем, если задаться целью производить порядка 20 тысяч тонн тротила в месяц (чего вполне хватит для достаточно большой войны), то в год достаточно вовлекать порядка 870 тысяч тонн сухого дерьма или 3,4 млн. тонн навоза. В любом случае, поступление навоза намного превышает все мыслимые потребности во взрывчатке, которую можно из него произвести. Даже с моей безудержной милитаристской фантазией, весьма трудно представить себе, на что можно употребить 140 тысяч тонн тротила в месяц.


…например, на массированный артиллерийский обстрел

Значение навоза для военной экономики подчеркивается еще и тем, что нефть может исчерпаться от чрезмерной добычи, либо же нефтепромыслы могут быть разрушены и сожжены. А коровы и свиньи в любом случае останутся, поскольку без скота, мяса и кожи воевать никак не можно. Раз останутся коровы и свиньи, значит, неизбежно будет и навоз. Собирать его на переработку можно заставить малотрудоспособное население в порядке военной повинности. Первичная, пиролизная переработка навоза может осуществляться рядом с животноводческими комплексами на небольших стационарных или мобильных пиролизных установках, а уже полученные полупродукты, в особенности пиролизную жидкость, можно отправлять на специальные фабрики, в том числе и для производства тротила.
Автор:
Дмитрий Верхотуров
Статьи из этой серии:
Ценное сырьё внутри нас. Моча для войны
Ctrl Enter

Заметив ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

77 комментариев
Информация

Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти