Немецкий синтетический жир
Фото немецкой химической промышленности найти трудно, так что Leuna-Werke образца 1959 года
Некоторые моменты немецкой экономики во время Второй мировой войны были окутаны, скажем так, атмосферой недосказанности. К ним относилось, например, производство и потребление синтетического жира. Долгое время эта тема существовала в виде отдельных упоминаний, но прогресс цифровизации и сканирование некоторых интересных документов позволяют теперь рассмотреть этот вопрос несколько более подробно.
Этот вопрос тем более важен, что на всякий случай надо иметь набор освоенных и отработанных технологий, которые позволяют производить пищевые продукты из непищевого сырья. Немецкая технология, видимо, была первой, которая осуществила подобное производство в промышленных масштабах, и у нее были варианты, которые вообще расширяют список источников возможного сырья.
Скажу сразу, что в немецких экономических и продовольственных материалах того времени Fett (жир) — это все продукты, образованные жирными кислотами, как растительного, так и животного происхождения.
Половина от потребностей
До войны жиры играли весьма важную роль в немецком продовольственном рационе. По данным крупнейшего специалиста по продовольственному снабжению Вильгельма Цигельмайера, в Германии в границах 1937 года потреблялось около 1,5 млн тонн жиров, или 22 кг на душу в год (включая примерно 10 кг свиного жира, 10 кг сливочного масла и остальное — пищевые жиры для выпечки и кулинарии). В суточном рационе, который составлял 2910 калорий, жиры составляли 545 калорий, или 18,7%. Столько калорий давало всего 60 грамм жиров.
Берлинские кафе
Жиры могли быть как растительного, так и животного происхождения. Цигельмайер подсчитывал, что гектар немецкой земли может произвести 120 кг жиров, если использовать его как пастбище для молочных коров, 370 кг — если выращивать зерно для откорма свиней, 720 кг — если выращивать картофель для откорма свиней, и 750 кг — если выращивать масличные растения. Но, поскольку масличные культуры в Германии росли неважно, то наиболее выгодным было картофельно-свиноводческое направление.
С помощью этого способа Германия покрывала отчасти свои потребности в жирах, но не целиком. В 1939 году, когда территория уже несколько расширилась за счет территориальных приобретений, общее потребление жиров составляло 2,2 млн тонн. Из них 1,8 млн тонн употреблялось в пищу, а 0,4 млн тонн использовалось в промышленности, в том числе 125 тысяч тонн жиров для мыловарения. 1,1 млн тонн жиров производились в самой Германии, остальное поступало по импорту.
Например, в 1938 году, по которому есть более точные данные, было ввезено 92,3 тысячи тонн сливочного масла, 67,3 тысяч тонн шмальца (гусиный или куриный жир; непременный компонент еврейской кухни), 6,1 тысяч тонн шпика, 23,3 тысяч тонн маргарина, 197,3 тысяч тонн растительных масел, 615,4 тысяч тонн масел из масличных культур (таких как рапс, подсолнечник и т. д.), 165,6 тысяч тонн животных жиров, всего 1167,3 тысяч тонн. Собственное производство в 1938 году составляло 1392 тысяч тонн жиров. При этом перед самой войной путем усиленной скупки за границей был создан запас примерно в 500 тысяч тонн жиров.
Берлинский магазин, торговавший сливочным маслом. 1923 год
Хотя Германия в целом снабжала себя продовольствием и даже имела серьезные резервы для наращивания производства зерновых культур или картофеля, вот именно с жирами в довоенное время были наибольшие проблемы. Отчасти это было связано с природно-климатическими условиями страны, в которой масличные культуры растут не очень. При урожайности рапса порядка 30 центнеров с гектара и выходе масла в 40% от веса семян получается, что гектар пашни под рапсом дает 1,2 тонны масла. Для замещения импорта 615 тысяч тонн растительных масел потребовалось бы 512 тысяч гектаров под рапс. Это по современным оценкам, тогда урожайность рапса, скорее всего, была еще меньше.
Это обстоятельство, в сочетании с постоянной угрозой блокады и прекращения ввоза жиров и масел, вызывало определенный интерес к методам синтеза жиров. У нацистов с их планами — так в особенности.
Новые методы
То, что из парафина путем окисления можно сделать жирные кислоты, химики узнали еще в XIX веке. Но долго не удавалось создать промышленную технологию. Лишь после окончания Первой мировой войны две крупные немецкие фирмы IG Farben и Henkel und Hubbe & Fahrenholz взялись за совместную разработку технологии получения жиров для мыловаренной промышленности из собственного сырья. К 1928 году был достигнут значительный прогресс в технологии окисления парафина. IG Farben на своем заводе в Людвигсхафене в 1928 году запустила небольшую установку, которая получала около 3 тонн жирных кислот в сутки из парафина, получаемого при перегонке нефти и тогда бывшего отходом.
Парафин
Однако нефтяной парафин и жирные кислоты из него немецким химикам не понравились: среднее качество, посторонний запах. Даже для мыла не очень годилось.
Вскоре другая немецкая фирма, Märkische Seifenindustrie, в Виттене сделала серьезный прорыв в этой сфере. Химик и сооснователь этой фирмы Артур Имхаузен вместе со своим сотрудником Вернером Прошем сумел разработать новый процесс окисления парафина, причем парафин был не нефтяной, а получаемый при гидрировании буроугольной смолы. Об этом узнал ближайший помощник Германа Геринга по хозяйственным вопросам Вильгельм Кепплер и попросил Имхаузена попробовать парафин, синтезируемый в процессе Фишера-Тропша в качестве побочного продукта, которому не могли найти применение. Этот парафин подошел еще лучше, и из него получилось изготовить жирные кислоты, пригодные для переработки в пищевые жиры.
Для получения пищевого жира требовалось, правда, подвергать сырые жирные кислоты вакуумной дистилляции, а потом очищенные жирные кислоты этерифицировать глицерином. Но получался неплохой продукт. Нацисты им заинтересовались настолько, что в 1936 году, сразу по получению результата и продукта, начали эксперименты на людях в концлагере Заксенхаузен, а также в трудовых лагерях Треббин и Рульсдорф. Одновременно Рейхсдепартамент здравоохранения проводил эксперименты на животных. Хотя по своему составу синтетический жир несколько отличался от натурального, тем не менее негативных физиологических последствий от его употребления обнаружено не было. В начале сентября 1939 года Рейхсдепартамент здравоохранения разрешил использование синтетического жира в пищу.
Виттен — небольшой городок в земле Северный Рейн-Вестфалия
В феврале 1936 года в том же Виттене была учреждена новая фирма Deutsche Fettsäure-Werke GmbH, во главе которой встали Артур Имхаузен, Эрих Грюнталь и еще один знаменитый химик и предприниматель Гуго Хенкель. IG Farben также не утратила интереса к направлению и сотрудничала с этой новой фирмой и ее научным ядром для модификации процесса.
Нацисты были в восторге от синтетического жира, получаемого из угля. Но была одна проблема. Имхаузен был из семьи фармацевта, и его мать была еврейкой. Семья была с заслугами перед Рейхом. Четверо сыновей участвовали в Первой мировой войне, братья Артура погибли: Гуго был убит в 1915 году в стычке в патруле, Густав погиб в мае 1916 года в морской битве в Скагерраке на эсминце V 29, Фриц был летчиком и погиб в мае 1918 года. Артур уцелел и получил Крест военных заслуг. Но все равно дело уже было при Нюрнбергских законах. Поэтому, ввиду важности работы, Кепплер поставил вопрос перед Герингом, Геринг похлопотал, и в июле 1937 года росчерком пера Гитлера Артур Имхаузен сделался чистопородным арийцем.
Решение сырьевых трудностей
Несмотря на полученный научно-технический результат, крупное промышленное производство синтетических жиров, как технических, так и пищевых, началось перед самой войной. Причина состояла в том, что остро не хватало парафина. Лишь когда вступили в строй новые заводы по производству синтетического топлива, использовавшие процесс Фишера-Тропша, они стали давать достаточно парафина, чтобы запустить и производство синтетических жиров.
В 1939 году в Виттене был запущен завод по производству синтетического жира мощностью 40 тысяч тонн в год, который целиком работал на парафине процесса Фишера-Тропша. Завод IG Farben в Людвигсхафене производил 20 тысяч тонн в год, но из различного сырья. Около 80% было представлено буроугольным парафином, 10% — парафином процесса Фишера-Тропша, и еще 10% — отходами переработки отработанных смазочных масел.
Оказалось, что применяемый процесс Фишера-Тропша дает слишком мало парафина. Например, из продуктов синтеза 15% составлял газойль, 55% — бензин, 25% — дизтопливо и только 5% — парафин, причем, по заключению лаборатории фирмы Ruhrbenzin AG, малопригодный для окисления. Для технологии, созданной для разрешения топливного вопроса, это было замечательно. Но вот для производства жиров сырья не хватало. На фирме несколько видоизменили процесс синтеза, чтобы получалось: 9% газойля, 38% бензина, 30% дизтоплива и 23% парафина с температурой выкипания от 320 до 460 градусов. Был еще парафин с более высокой температурой выкипания, но он не годился. Фракция парафина с температурой выкипания 400-430 градусов признавалась особенно хорошей для переработки.
Причем имело значение, на каком катализаторе шла реакция. Парафин, полученный на железном катализаторе, оказался лучше, чем полученный на кобальтовом катализаторе.
Также фирма Ruhrbenzin AG в 1938 году разработала и опробовала процесс синтеза, который давал более 40% парафина, из которого подходящая для переработки в жиры фракция составляла 70–75%. Вместе с ним опробовались методики переработки твердого парафина с температурой выкипания более 450 градусов. В общем, немецкие химики могли выжать из продуктов синтеза Фишера-Тропша почти всё.
Сложности производства
Может быть, дело пошло бы и дальше, но у Германии начались захваты, и уже в 1940 году в зону немецкого контроля попали страны, производившие много жиров и масел животного происхождения, такие как Дания или Голландия.
Хотя Имхаузен имел истинно наполеоновские планы и мечтал о производстве 100 тысяч тонн синтетического жира в год, тем не менее его планы так и не сбылись. В 1941 году в Виттене появилась установка, которая выпускала пищевой синтетический жир, мощностью 250 тонн в месяц. В ходе войны она подняла производство примерно до 3000 тонн пищевых синтетических жиров в год.
Тому, по всей видимости, было много причин, из которых на первом месте стояла сложность технологии, требовавшая весьма сложных аппаратов (например, колонна для окисления парафина — это емкость из стали или алюминия диаметром от 1 до 3 метров и высотой от 8 до 12 метров), с контролем температуры и охлаждением, поскольку реакция окисления, то есть химического горения, идет с выделением теплоты. Каждая тонна окисленного парафина выделяла 2100 мегаджоулей тепла или в эквиваленте 583 кВт·ч. Затем полученные сырцовые жирные кислоты омылялись каустической содой, затем из смеси извлекались неомылившиеся жирные кислоты, сначала растворением в 45%-м спирте, потом того, что осталось, в бензине. Омылившиеся жирные кислоты расщеплялись серной кислотой и после промывки водой подвергались вакуумной дистилляции. И еще нужно проводить этерификацию глицерином для получения пищевых синтетических жиров.
В общем, в условиях военной экономики столь сложное химическое производство вряд ли имело широкие перспективы развития. То, что немцы достигли производства 3000 тонн пищевых жиров в год, то есть примерно 8,2 тонны в среднем в сутки, надо считать выдающимся результатом.
Впрочем, произведенный пищевой синтетический жир нашел сразу несколько сфер применения. Его выдавали в качестве добавки на тяжелых работах, в госпиталях и в концентрационных лагерях. Вскоре синтетический жир нашел применение и в военном снабжении. Оказалось, что в отличие от натурального сливочного масла, он почти не прогоркает, но при этом имеет вкус, близкий к сливочному маслу, а также примерно такую же калорийность. Поэтому синтетический жир поступал на снабжение Африканского корпуса Эрвина Роммеля, а также на подводные лодки, где были трудности с длительным хранением продуктов.
Командир U-96 Герберт Киппиш. 1941 год. Тогда еще синтетического жира на немецких подлодках не было
В конце войны завод по производству пищевых жиров не разбомбили, и он пригодился сразу же после окончания войны, когда потребление жиров в западных оккупационных зонах резко упало и в 1947 году составляло всего 5,7 кг в год, тогда как до войны — 25,6 кг в год на душу населения. Новоповерстанного арийца Артура Имхаузена британские оккупационные власти назначили президентом Торгово-промышленной палаты Бохума, а предприятием занялся его сын Карл-Хайнц Имхаузен. Уже в 1946 году предприятие выпускало 350 тонн синтетических жиров в месяц, как для мыла, так и для пищевых жиров. При поддержке оккупационных властей мощности были увеличены до 600 тонн в месяц.
Эта технология позволила ФРГ пережить самые трудные послевоенные годы, но потом пала под натиском большого предложения на мировом рынке различных натуральных масел и жиров, а также развитием нефтехимии, которая освоила производство сырья для мыла и моющих веществ из нефти.
Информация