Промышленное производство этанола для заправки машин сдерживается необходимостью получать достаточно сахара для микробной ферментации. Культуры типа сахарного тростника, на котором основана бразильская экономика возобновляемого биотоплива, можно возделывать только в тропиках. И хотя сахара присутствуют в любых растительных организмах, составляя волокна целлюлозы, обеспечивающие растению скелет и опору, целлюлоза настолько прочна и химически стабильна, что сахар в ней крепко «заперт» и неизвлекаем. Куда удобнее и проще не пытаться выгнать из такой биомассы чистое топливо, годное для моторного транспорта, а дать ей перегнить в биореакторе и получить метан или просто отправить в топку котлов на электростанции.
Но и рокот дизелей в постапокалиптическом мире, скорее всего, не смолкнет. Дизельный двигатель довольно неприхотлив, он может работать на растительном масле, переработанном в биотопливо: делается это путем соединения масла с простейшим спиртом, метанолом, в щелочной среде (добавляется щелок — едкий натр или едкое кали — см. главу 5). Метанол, также называемый древесным спиртом, можно получить сухой перегонкой дерева, но для реакции с маслом подойдет и полученный путем ферментации. Все остатки метанола или щелока, как и ненужные побочно получаемые глицерин и мыло, можно удалить, растворив в воде, барботированной сквозь готовое топливо, которое после этого тщательно просушивают нагревом, чтобы удалить воду.
Растительное масло годится практически любое. Для Британии хорошо подходит рапс: он дает с гектара большой объем масла (больше, чем другие культуры, в том числе подсолнечник и соевые бобы), которое легко отжимается из семени, а ботва служит питательным кормом для скота. При необходимости можно использовать и животные жиры. Технический жир получают, проваривая в воде мясную обрезь и кости: жир вытапливается, а затем всплывает на поверхность воды, откуда его после охлаждения собирают. Технический жир превращают в биотопливо точно так же, как и растительные масла, но присутствие длинномолекулярных углеводородов означает, что на холоде он может застыть прямо в баке.
Проблема биотоплива в том, что оно вырабатывается из сельскохозяйственных культур, и даже небольшому автомобилю, чтобы заправляться, понадобится поле площадью не меньше чем 0,2 га. Сценарий восстановления после апокалипсиса может оказаться таким, что продовольствие будет в дефиците. В таком случае следует подумать, нельзя ли заправлять машины топливом из несъедобного сырья.
Любой двигатель внутреннего сгорания работает, по сути, на газе, а не на жидком горючем. Из бензина или дизтоплива создается капельно-воздушная смесь, которая перед воспламенением в цилиндре испаряется. Поэтому другой способ сохранить моторный транспорт на ходу состоит в том, чтобы подавать горючий газ в двигатель прямо из баллона. Именно так работают современные газовые автомобили на сжатом природном газе (метане) или сжиженном нефтяном газе (смеси пропана и бутана).
Для постапокалиптического сценария, вероятно, лучше подойдет нетехнологичный вариант: если закачивание газа в емкости под давлением в сотни атмосфер окажется слишком сложным делом, можно оборудовать машины газовыми подушками. Эти подушки, бывшие в ходу в Первую и во Вторую мировые войны при дефиците топлива, представляли собой мешки из прорезиненной ткани, наполненные метаном или угольным газом, а 2–3 куб. м газа эквивалентны литру бензина.
Чуть менее громоздкий вариант — производить газ прямо на ходу, то есть построить автомобиль на дровяной топке.
Его конструкция основана на принципе газификации. Чтобы понять его, зажгите спичку и присмотритесь внимательнее к ее пламени. Вы заметите, что светящееся желтым пламя танцует не прямо на обугливающейся спичке, а как бы на расстоянии. Дело в том, что пламя питается в первую очередь не древесиной спички, а горючим газом, возникающим при тепловом разложении сложных органических молекул древесины, которые ярко загораются, только соединившись с атмосферным кислородом. Это тот же самый процесс пиролиза, который мы исследовали в контексте сухой дистилляции древесины и конденсации паров в различные полезные жидкости, но для производства моторного топлива нужен максимальный выход горючего «генераторного» газа, и необходимо отнести дерево от пламени гораздо дальше, чем на спичке. Газ не должен вспыхнуть, пока он не поступит в двигатель, где он может наконец смешаться с кислородом, чтобы, взорвавшись в цилиндрах, совершить полезную работу.
Во время Второй мировой войны для осуществления необходимых гражданских перевозок по европейским дорогам курсировал почти миллион газогенераторных автомобилей. В Германии разработали версию «Фольксвагена»-«жука», где все газогенераторное оборудование было спрятано внутри кузова, и только люк для загрузки дров в капоте указывал на необычный источник энергии, а в 1944 г. в войска вермахта поступило более 50 танков «Тигр» на дровяных генераторах.
Газогенератор — это, по сути, герметичный цилиндр с крышкой, и его можно изготовить из подручных материалов — например, оцинкованной урны, стального барабана и бытовой сантехнической арматуры. Дрова подкладываются сверху. Постепенно проваливаясь, они сначала высушиваются, а затем пиролизуются при высокой температуре в замкнутой камере и частично сгорают в ограниченном объеме кислорода, чтобы поддерживать необходимую для процесса температуру. Важно, что внизу колонны образуется слой раскаленного древесного угля и он реагирует с парами и газами, выделяющимися при пиролизе, чем и завершается их химическое превращение. После этого через отвод у дна колонны выходит готовый продукт — генераторный газ, богатый горючим водородом, метаном и угарным газом (последний ядовит, так что работайте только в хорошо проветриваемом месте) плюс инертный азот, составляющий до 60 % смеси. Охладите газ, чтобы конденсировались все примеси, иначе они могут засорить двигатель, а затем подавайте его в цилиндры.
Литр бензина заменяют примерно 3 кг древесины (зависит от ее плотности и влажности), и поэтому расход топлива у газогенераторных автомобилей измеряется не в литрах, а в килограммах на километр — генераторы времен войны позволяли проехать на килограмме дров примерно 2,4 км.
Топливо не единственный расходный материал, необходимый для автомобильного движения. Нужна еще резина, чтобы отливать шины, постоянно изнашивающиеся при езде, и камеры — баллоны в форме бублика, которые накачивают воздухом, чтобы смягчить тряску в пути.
Для практического применения свойства сырого каучука приходится корректировать с помощью вулканизации: его плавят с добавлением серы, а затем отливают в форму. В процессе вулканизации свернутые молекулярные цепочки сцепляются в тугую, упругую массу. Так получается практически неразрушимое вещество, более эластичное, чем природный каучук, но не плавящееся при нагреве и не трескающееся на холоде.
Проблема в том, что после вулканизации резину уже нельзя снова расплавить и отлить в новую форму. Постапокалиптическое сообщество не сможет утилизировать старую резину, чтобы иметь достаточный запас шин с четким протектором, а также, например, ниппелей и камер. Придется найти новый источник сырья.
Исторически каучук получали из млечного сока (латекса) дерева гевеи, которое растет только во влажном жарком климате, в узком поясе вдоль экватора. Альтернативный источник латекса — стебли, ветви и корни гваюлы. В отличие от гевеи этот невысокий кустарник обитает на полупустынных нагорьях Мексики и Техаса. Гваюла прославилась в годы Второй мировой, когда союзники после вторжения Японии в Юго-Восточную Азию потеряли 90 % каучуковых плантаций. На ранних стадиях постапокалиптического восстановления химические процессы, необходимые для производства синтетического каучука, будут человеку недоступны, поэтому к моменту истощения имевшихся запасов одной из главных задач станет налаживание дальних торговых связей — если вы не живете поблизости от источников природного латекса.
Даже если вы сумеете обеспечить машины топливом и резиной, все равно они не могут работать вечно. Сохранившийся парк неизбежно износится и разрушится, и, хотя какое-то время у вас будет возможность снимать запчасти с других машин, рано или поздно придется осваивать их производство. Изготовление деталей современных двигателей потребует сложных знаний и технологий, а также станков, позволяющих обрабатывать заготовки с нужной точностью, — мы говорили об этом в главе 6. И если эти условия не будут выполнены к моменту остановки последнего мотора, общество демеханизируется и деградирует еще на одну ступень. Какие запасные возможности останутся у вас в этой ситуации для поддержки жизненно важных областей: транспорта и сельского хозяйства?
Что делать, если вы лишились моторов?
Если общество лишилось моторов, придется вернуться к животной тяге. Первыми в истории животными, примененными для тягла, таскавшими телеги, кареты, плуги, бороны и сеялки, были волы — холощеные быки, и их можно использовать вновь, когда замрут последние трактора. Тягловые лошади, такие как шайрские тяжеловозы, происходят от коней, носивших по полям сражений средневековой Европы закованных в броню рыцарей, эти лошади быстрее, сильнее и выносливее волов. Но если вы решите заменить волов лошадьми, сначала придется вновь изобрести подходящую упряжь — важнейший инструмент, до которого не додумались древнейшие и античные цивилизации.
Волов можно запрячь при помощи деревянного бруса. Его кладут на загривок животного, а перекладины слева и справа не дают брусу съезжать, Можно запрячь вола и с помощью лобного ярма, укрепляемого перед рогами. А вот анатомия лошади требует упряжи в виде системы ремней. Простейший образец — постромочная упряжь, когда по плечам и вокруг шеи накладывается один ремень, под животом протягивается другой, и на середине спины находится точка прикрепления постромок. Эту упряжь широко применяли в Древнем мире, так веками впрягали лошадей в колесницы ассирийцев, египтян, греков и римлян. И все же она не подходит к строению лошади и не годится для тяжелой тягловой работы, например пахоты. Дело в том, что нагрудный ремень передавливает лошади яремную вену и трахею, так что она, если тянет слишком усердно, задыхается. Выход — переделать упряжь и перенести точку, к которой лошадь прилагает силу.