Új Szó - Vasárnap, 1981. január-június (14. évfolyam, 1-25. szám)
1981-05-24 / 20. szám
TUDOMÁNY TECHNIKA A GUMI TÖRTÉNETE A 18. század közepén érkeztek az első hírek Európába arról, hogy Dél-Amerikában indián törzsek az Amazonasz folyó mentén az általuk Hevea-nek nevezett fa nedvével ruhát és cipőt vonnak be, hogy a nedvességnek ellenállóvá tegyék. Ezenkívül rugalmas kis labdákat is készítettek ebből az anyagból, amelyet a fák könnyének, kaucsuknak (kau:fa, ucsu:- könnyezni) neveztek. Nemsokára Európában is számos kísérlet történt arra, hogy a brazil őserdőkből behozott kaucsukkal esőkabátokat vízhatlanítsanak. A vegyészek is nekiláttak e különös anyag vizsgálatához, de a kísérletek során nyúlós, ragacsos termékhez jutottak, amely a kiindulási anyag egyetlen kedvező tulajdonságát, a rugalmasságát is elvesztette. Hosszú ideig az egyetlen említésre méltó felhasználási terület a radírgumi készítése maradt, sírni e kor híres vegyésze, Priestley nevéhez fűződik. A 19. század első felében új eljárások és gépek születtek, amelyek megteremtették a gumigyártás feltételeit. A kaucsukot megfelelő hőmérsékleten csíkokra vágták és összehengerelték. Rugalmas gyógyászati kötözőanyagot, vízhatlan szövetet, kesztyűket és más használati tárgyakat készítettek ebben az időben. A gumiáruk azonban hamarosan tönkrementek, hidegben vagy a napfény hatására törékennyé váltak, megkeményedtek. Jó néhány gumigyár ment tönkre addig, amíg ezeket a hibákat ki nem küszöbölték. A megoldást a nyersgumi ún. vulkanizálása hozta meg, amely a gumi kénnel való reakcióját jelenti magas hőmérsékleten. Az ezzel az eljárással készült gumi keményebb, de sokkal maradandóbb rugalmasságú lett, mint a korábbi vulkanizálatlan termék. 1870 körül már népszerű volt a tömörgumin futó kerékpár, ezt hamarosan felváltotta a ma is használt felfújható gumiköpennyel rendelkező pneumatikus gumi. A gumiipar fellendülésével megindult a hajsza a trópusi erdők kincsének kiaknázására. 1890-ben már 30 000 tonna kaucsukot termeltek ki Brazíliában, meglehetősen primitív körülmények között. Sokan vesztették életüket a trópusi láztól fertőzött erdőkben a Hevea-fák csapolása közben. A brazil kormánynak természetesen égetően fontos volt gazdasági szempontból monopóliumának megtartása. Mégsem tudták megakadályozni, hogy az angol Wickman kalandos úton ki ne csempésszen Kevea-magokat az országból, holott ezért halálbüntetés járt. A magokból kikelt facsemeték alapozták meg a ceyloni és jávai kaucsukfa-ültetvényeket, amelyek azonban csak századunk elején lettek jövedelmezők és konkurrenciaképesek a brazil kaucsukkal. A kaucsuk kémiai szerkezetének tisztázását csak a 19. század végén kezdték meg, korábban hiányoztak ehhez az alapismeretek a szerves anyagok szerkezetéről, és a vegyelemzési módszerek is gyerekcipőben jártak még. Kiderült, hogy az alapkő egy nagyon egyszerű vegyület, az izoprén. A kaucsuk hosszú izoprénláncok egymáshoz kapcsolódásával épül fel és a láncok zegzugos szerkezete okozza a rugalmasságot. A nyerskaucsuk levegőn állva oxigént vesz fel és ezzel elveszíti rugalmas sajátságait. Jellemző a 19. század vegyészetére, hogy a jó minőségű gumi előállítását megoldották puszta kísérletezéssel anélkül, hogy elméletileg bármit is ismertek volna a szerkezetéről. A vulkanizálás során ugyanis az izoprénláncok kettős kötései felszakadnak, az egymás melletti láncokat a kén kapcsolja össze és ezáltal megszűnik az oxigén-felvétel lehetősége, a gumi megtartja eredeti tulajdonságát és rugalmas marad. A gumi hosszú ideig volt hiánycikk, ezért neves vegyészek vállvetve törekedtek a szintetikus előállítás feltételeinek megteremtésére. A természetes kaucsuk összetételének és szerkezetének tisztázása után még számos, a nyersanyagra, adalékokra, a fel- dolgozási eljárásokra vonatkozó kérdést kellett megoldani. A műgumi nagyipari gyártására végül több megoldás született, a legjelentősebbek kiindulási alapanyaga a butadién, amely az izoprén alapvegyü- lete. A butadiént a szovjet Lebegyejev alkoholból, a német Reppe pedig acetilénből állította elő. A butadién mellé nemsokára felsorakozott a sztirol, akrilnit- ril, klórbutadién és több más alapanyag is. Ezekből olyan gumifajták készülnek, amelyek a nyersgumit számos minőségi tulajdonságban túlszárnyalják. Elsősorban az egyre gyorsabban fejlődő gépkocsigyártás igényelte a 20. század elején kopásálló gumifajták kifejlesztését. Ismerünk azonban olajálló, fényálló, vegyszer- és hőálló gumifajtákat is, amelyeknek az a közös vonásuk, hogy zegzugos szerkezetű, hosszú szénvegyület-láncokból épülnek fel. A fogyasztási cikkek és késztermékek általában nem hasonlítanak sem a szintetikus, sem pedig a nyersgumihoz. A gumiabroncs, az öntözőcső, a csizma, a szállítószalag stb. a feldolgozás során töltőanyagok, lágyítók, színezékek, kén és más anyagok hozzáadása révén nyeri el végső tulajdonságait. A gumiipar jelenleg a kőolajfeldolgozás során keletkező anyagokból indul ki. Mint a vegyipar más ágazataiban, itt is az az elv érvényesül, hogy a fogyasztó és a felhasználó által igényelt tulajdonságú és minőségű termékeket a lehető leggazdaságosabban kell előállítani. Ez azonban már a gumi jelenkora, amely része a korszerű vegyészet behatolásának mindennapi életünkbe. SZOMOLAY FERENC vegyészmérnök BIOMASSZA - A MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁS Egyesek kicsit gúnyosan állapítják meg, hogy régebben a szokásos fűtőanyagokat úgy hívták, hogy tűzifa, tőzeg, trágya; ma ezekben az energiatudatos napokban ezeket biomasszának nevezik. Kétségtelen, hogy a biomassza szó összefügg az elmúlt években kialakult energiakrízissel, de jelentése mégis sokkal tágabb, mint néhány - már ősidőkben is használt - megújuló fűtőanyag gyűjtőneve. A biomassza felhasználása tudatos egyértelmű megnevezése annak, hogyan lehet szerves anyagokat és hulladékot tüzelőanyagként felhasználni. Gyorsabb előállítás Energiaforrásaink nagy része végső fokon azokból a növényekből ered, amelyek a Nap által előidézett fotoszintézis folytán tárolják az energiát. A világ teljes növényzetének évi raktározóképessége pedig tízszer akkora, mint a világ teljes energiaszükséglete. A biomassza felhasználásával kapcsolatos javaslatok célja, hogy ennek a hatalmas energia- mennyiségnek egy részét learassák, hogy enyhítsék azt a nyomást, amelyet a fosszilis és egyéb energiaforrások beszűkülése okoz. Évmilliók folyamán bizonyos növények és élőlények koncentrált energiatartalmú olyan fosszilis energiahordozókká alakultak át, mint amilyen a szén és az olaj. Ezek a valóságban „érett“, konzervált biomasszák. Mi most nem teszünk mást, mint olyan technológiai eljárásokat dolgozunk ki, amelyek lehetővé teszik, hogy a szerves anyagokból sokkal gyorsabban, közvetlenül szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú tüzelőanyagokat lehessen előállítani. Prognózis 2000-re Egyes szakértők úgy ítélik meg, hogy az európai gazdasági közösség energiaszükségletének közel 10 százalékát lehet a 2000-es évek elején biológiai forrásokból fedezni. Ha ez a megítélés túl optimistának tűnik is - legalábbis a fejlett ipari országokra vonatkoztatva -, kétségtelen, hogy a trópi- kus és szubtrópikus területeken lévő fejlődő országokban az energiaellátás ilyen forrásokból nagy jövő előtt áll. Ezeken a területeken az egyre növekvő olajárak különösen erős ösztönzést adnak a biomassza felhasználására. Eddig az egyetlen olyan fejlődő ország, amely állami szinten foglalkozik a biomassza-energia fel- használásával, Brazília. Jelenleg már mintegy 200 000 gépkocsiban használnak fel cukornádból származó etanolt benzin helyett, de a még hagyományos benzinmotorokkal működő autók is legalább 20 százalék alkoholt tartalmazó benzinnel üzemelnek. Üzembe helyezték az első átalakított 110 MW-os, eredetileg olajtüzelésre berendezett erőművet cukornádból származó etanol hasznosítására. Világosan kell látni, hogy ez az etanol nem olcsóbb - legalábbis még jelenleg -, mint az importált olaj, azonban Brazília is éppúgy, mint a többi fejlődő ország, nem annyira az energiakrízistól szenved, hanem fizetési mérlege felborulásától. Tehát minden tonna im- portolaj-megtakarítás javítja gazdasági egyensúlyát. A fejlődő országok egy része mezőgazdasági termékekből önellátó, energiahordozókból viszont nem. Ezekben az országokban van különösen nagy jelentősége a biomassza felhasználási technológiái kifejlesztésének. Ezekben az országokban kifejlődőben van egy új mezőgazdasági ág, az energiatermelő növények termesztése. Hosszabb távon energiát lehet előállítani olyan különleges növényekből, amelyek nedve hasonló tulajdonságú a nyersolajjal. Egy hektárról 25 barrel olajnak megfelelő energia aratható le évente. Ez azt jelenti, hogy, nagy területekre van szükség, ezek a speciális növények azonban olyan rossz termőtalajokon is megélnek, amelyeken egyéb haszonnövények nem termeszthetők. Európában egészen más a helyzet, a rendelkezésre álló termőterületek szűkös volta nem teszi lehetővé, hogy az élelmiszer- termeléshez szükséges növényeken kívül külön energiatermelő növényeket is termesszenek. Ezért Európában a biomassza-felhasználás elsősorban hulladékokból és melléktermékekből - mint pl. a szalma és trágya - terjed el. A jóslatok szerint az ilyen módszerekkel Európában 2000 körül igen jelentős, évi 75 millió tonna olajjal egyenértékű biomassza fel- használására lehet számítani. Villamos energia biomasszából Bár - mint már említettük - a biomasszából előállított energia nem olcsó, számos esetben a helyi adottságok figyelembe vételével (a villamosenergia-hálózattól távoli vidékeken) már ma is kifizetődő. Például Kaliforniában működik egy 50 MW-os kis erőmű, amely egy erdészet hulladék fáját használja fel; Guayanában a fahulladék elgázosításával működik tizenkét, 8 MW-os generátor; Reunion szigetén cukornádhulladék- ból állítanak elő villamos energiát egy 100 MW-os erőműben; Indiában és Pakisztánban helyi kiserő- műveket állítanak fel szarvasmarha-trágyából származó biogázzal működtetve. Egy másik lehetőség megújuló energia előállítására a fotoszintézis mesterséges előidézése. Biztató kísérletek folynak vízfelületekre elhelyezett klorofil tartalmú különleges membránokkal, amelyek segítségével a Nap hatására a vizet hidrogénre és oxigénre lehet bontani, és a keletkezett, könnyen tárolható, nem környezetszennyező hidrogén energia- hordozóként felhasználható. Egészen bizonyos, hogy a foto- biológiai, vagy fotokémiai rendszerek el fognak terjedni a következő évszázadban. Ezek a megújuló energiaforrások nagymértékben hozzájárulnak a világ energiaéhségének csillapításához. Addig is azonban, amíg ezeket a rendszereket kidolgozzák, a fejlett, de elsősorban a fejlődő országokban fel kell használni mindazokat a biomasszákat, amelyek már jelenleg is rendelkezésre állnak. M. É T ÉRDEKESSÉGEK, ÚJDONSÁGOK Csapás a náthavírusokra Az egyik indianapolisi tudományos laboratóriumban kifejlesztett új gyógyszer laboratóriumi körülmények között (invitro) ígéretes hatást fejt ki a náthát okozó vírusok csoportjára. Az enviroxim a ben- zimidazolok vegyi családjához tartozik és a rhinovírusok sokféle változatában gátolja a fehérjék és más óriásmolekulák felépítését. Eddig nem találták nyomát, hogy a rhinovírusok ellenállóvá válhatnának az új gyógyszerrel szemben, de eddig az új gyógyszert csak emberi szövettenyészeteken próbálták ki, klinikai kísérletekre még nem került sor. Az enviroxim gátolja a rhinovírusok közeli rokonainak, a gyermekbénulás vírusának és a Coxsackie- vírusoknak az anyagcseréjét is - de ezt a hatást is csak szövettenyészetekben tapasztalták eddig. A hidrogénbomba megszelídítéséért A Szovjetunió alomenergetikai intézetében megkezdte munkáját az Ogra-4 elnevezésű új kísérleti termonukleáris berendezés. Szupravezetőket használva a rendkívüli nagy intenzitású mágneses tér előállítására az Ogra-4 olyan plazmát hoz majd létre, amelynek állapota megközelíti az energiatermelő termonukleáris erőmű működéséhez szükségest. A plazmát toroidcsapdába záró Tokomak-reak- torokkal ellentétben az Ogra-reaktorok hengere a két végén nyitott és külön mágneses tér zárja le, „dugaszolja be“ a hengereket. Négy befecskendező hozza létre a sűrű plazmát a kísérleti kamrában. Folytatódnak a Tokomak-kísérletek is: a Tokomak 15-tel már sikerült elérni a 70 millió fokos hőmérsékletet. A Tokomak 15-nióbium-ón ötvözetű mágnestekercsei folyékony héliumba merítve mínusz 269 fokps hőmérsékleten működnek és a szupravezetés révén jelentősen csökkentik a mágneses csapda fenntartásához szükséges roppant energia- mennyiséget. Megkezdődtek a kísérletek az Angara-5 típusú termonukleáris reaktorokkal is. Ebben a berendezésben deutérium- és tríciumtablettát sajtolnak össze és robbantanak fel a körülötte elhelyezett 48 gyorsító egyidejű, óriási energiájú elektron-impulzusával. Hőmérséklet-hologram Üj eljárást dolgoztak ki az érintés nélküli hömérsékletmérés céljaira az angliai Culham atomkutató laboratórium kutatói. A mérni kívánt hőmérsékletű térre lézersugarat irányítanak és az ismert hőmérsékleten létrejövő hologramot rögzítik. Ha a vizsgált tér hőmérséklete emelkedik, megváltozik a lézersugár törési indexe is - ez a hologramon fáziseltolódásként jelentkezik. Minthogy másodpercenként 44 ezer képet rögzíthetnek, ezen a módon rendkívül gyorsan végbemenő hőmérsékleti-változásokat is tanulmányozhatnak, térben és időben. 1981. V. 24. Gumiabroncsok minőségi ellenőrzése (Gyári fotó)
