Предугадать судьбу отслуживших свой срок изделий чаще всего нетрудно. Бумага, сданная в приемный пункт макулатуры, снова станет бумагой или картоном. Старые автомобили, став металлоломом, вернутся в жизнь новым тепловозом, стиральной машиной, новым автомобилем.

Но есть много вещей, для которых подобное возрождение, увы, невозможно. Например, старые колеса автомобиля, точнее, его шины уже никогда не станут новыми. Вернуть первоначальные свойства шинной резине, загрязненной на дорогах множеством веществ, которые накапливаются в этом пористом материале, практически невозможно. Помимо чисто химических сложностей, этому препятствует и большая трудоемкость извлечения из резины кордовой ткани — стальных проволочек, которыми усиливают ее при изготовлении.

Так автопокрышка со стершимся протекторным слоем становится отходом. Ежегодно это происходит с миллионами и миллионами автопокрышек. Куда девать это огромное количество резины? Специалисты проявляют, казалось бы, максимум выдумки: старыми шинами укрепляют волнорезы на морском побережье, из них устраивают охранительные барьеры на горных дорогах, ими огораживают особые участки акваторий для нереста рыбы... Есть, разумеется, способы вторичного использования, более сложные — химические. Из старых колес в специальных печах выжигают топливо — горючие газы. Покрышки как сырье иногда годятся для изготовления не слишком ответственных синтетических изделий — пакетов, различных упаковок. Но опять-таки все способы переработки этих отходов дают... новые отходы.

Как тут быть? Озабочены этой проблемой специалисты многих стран мира.

...Каких только «образцов» промышленных отходов я не увидел на кафедре профессора Анатолия Ивановича Родионова в Московском химико-технологическом институте имени Д. И. Менделеева! Шлаки и зола ТЭЦ, древесные стружки и металлические опилки, пустые горные породы... Но, пожалуй, самое главное место среди этой своеобразной коллекции занимало старенькое автомобильное колесо.

Как и зачем все это оказалось здесь, мне пояснили просто и лаконично: чтобы все это раз и навсегда перестало быть приносящим столько хлопот отходом. А принцип, которым руководствуются ученые кафедры, мне пояснили следующим образом? Чтобы сделать, скажем, автомобиль, обычно объединяют усилия нескольких заводов — каждый делает свою продукцию, из которой потом собирают готовую машину. У каждого завода неизбежны свои отходы производства. А нельзя ли и отходы различных производств тоже соединить, причем так, чтобы они, в свою очередь, стали полезной продукцией?..

Теперь можно рассказать историю превращения старого колеса, о которой довелось услышать на кафедре.

Началась она с исследований, на первый взгляд не имеющих к этой проблеме никакого касательства. На кафедре занимались способами очистки промышленных стоков, загрязненных цветными металлами. Методов очистки было предложено и опробовано множество. Ионы меди, цинка, никеля, хрома можно, например, переводить в труднорастворимые соединения известковым молоком, растворами едкого натра или соды, а затем осаждать и отфильтровывать эти соединения. Но на это идет слишком много реагентов, в очищенных стоках все же остается большое количество кальция. Степень очистки оставляет желать лучшего. Использование же ионообменных смол, электролиза, электрофлотации и других тонких методов пока дорого.

Но есть в арсенале химиков еще один давний, многими десятилетиями испытанный метод очистки, на принципе которого работает, кстати, обычный противогаз. Основан этот способ, как известно, на свойстве многих пористых или сильно измельченных веществ поглощать из жидкостей и газов различные примеси. Явление это называют сорбцией (от латинского «сорбео» — поглощаю), а методы, на нем основанные, — сорбционными.

Изучая возможности сорбционных методов очистки стоков, исследователи и пришли к мысли соединить проблему стоков и старых колес.

Что такое резина? Это мягкий пористый материал, а значит, материал, обладающий сорбционными способностями. Так не поручить ли бросовым колесам полезное дело — возвращать загрязненной воде чистоту?..

Но хватит ли у шинной резины поглотительных способностей для столь тонкого процесса? Это было первое и, пожалуй, наиболее серьезное сомнение. Заманчивая идея, которую взялись проверить исследователи под руководством профессора Родионова, могла быть отвергнута в первом же опыте.

Так оно чуть было и не случилось... В лаборатории приготовили так называемый модельный раствор с содержанием ионов цветных металлов, равным обычной их концентрации в стоках. Старую автопокрышку порезали в мелкую крошку, дабы еще большей стала поверхность поглощения. Затем крошку засыпали в раствор, выдержали там определенное время, после чего снова измерили концентрацию раствора. Она оказалась много ниже первоначальной!.. Однако была она все же несколько выше величины ПДК — предельно допустимой концентрации после очистки.

Увеличили расход резиновой крошки — не помогло. Продлили процесс очистки — тот же неутешительный результат...

Впору было разочароваться и поставить на заманчивой идее крест.

А работу все-таки решили продолжать. Первая неудача лишь подстегнула исследователей, заставила их смотреть на проблему шире, более глубоко разобраться в существе процесса. Родионов не уставал подбадривать своих молодых сотрудников, аспирантов: «Чем труднее дается успех, тем он радостней и, как правило, значимее!»

Почему шинной резине не хватало поглотительных возможностей, или, как говорят ученые, сорбционной емкости? Во-первых, исследования показали, что ей все-таки недостает пористости. Во-вторых, у нее невысока физико-химическая активность. Ведь сорбция — это не чисто механический процесс. В поры сорбента ионы металлов заходят не сами по себе — их втягивает особая сила, рождаемая разностью химических потенциалов у этих ионов и веществ, которые находятся на поверхности пор. У резины на поверхности пор могут быть самые разные элементы: кальций, натрий, кислород, водород, сера, а также их соединения. Подобно магниту, они притягивают ионы металлов, а некоторые из них, например сера, могут химически связывать этот «улов».

Что тут можно еще сказать: неважный сорбент оказался в руках исследователей. Был бы на его месте, скажем, кокс — все решается просто. У него и поверхность сорбционная много больше, и меньше засорена она тяжелыми углеводородами, смолами, которые прикрывают собой вещества, создающие разность химических потенциалов, служат как бы изоляторами. Но кокс — это вовсе не отход, а продукт, причем весьма дорогой, и опять же, какое он имеет отношение к старым колесам?

Оказалось, имеет, вернее, может иметь. Дело в том, что при переработке старых шин способом пиролиза, когда в герметичном аппарате при высокой температуре без доступа воздуха из гшх выжигают ценное топливо — горючие газы, сами шины обугливаются, превращаясь в ни на что не годный кокс, загрязненный множеством химических примесей.

Так еще один стопроцентный отход оказался в лаборатории. Шинный кокс испытали. Заветная ПДК была достигнута в первых же экспериментах. Раствор почти полностью очищался от меди и хрома, от всевозможных масел и нефтепродуктов, которые часто попадают в стоки. Промышленные испытания на Московском заводе по обработке цветных металлов подтвердили результаты лабораторных опытов.

Но как быть с цинком и никелем, которые по-прежнему оставались неуловимыми для этого необычного фильтра?

Эта задача вынудила все-таки ученых пойти на своего рода жертву. Им очень не хотелось использовать в превращениях, где участвуют только бросовые отходы, какую-либо дополнительную энергию. Но, как они ни бились, шинный кокс цинка и никеля не принимал. Тогда решили обработать его водяным паром при температуре в несколько сот градусов для того, чтобы резко увеличить число пор в шинном коксе. После многих экспериментов были найдены наилучшие условия обработки, при которых перегретый пар всего за полчаса удалял из него почти полностью смолу и углеводороды.

Активированный таким образом кокс стал легко «переваривать» все без исключения ионы.

Впрочем, расходы на лишнюю энергию, отступление от чистоты процесса тоже оказались мнимыми. Перегретый пар получили, сжигая горючие газы, что получают при пиролизе старых колес...

На этом ученым вполне можно было бы поставить точку. Новый способ очистки стоков позволял перевести многие производства на замкнутый водооборотный цикл, их не нужно постоянно подпитывать чистой водой из рек и озер.

Но логика исследований вела химиков дальше. Очистка замыкает водооборот завода. А нельзя ли замкнуть и весь процесс с участием старого колеса?

Родилась идея нового аппарата. В нижней его части сток проходит через резиновую крошку. Тут он долго не задерживается — резина успевает очистить его только от масел и нефтепродуктов. В верхней части аппарата в работу вступает активированный кокс. Он отбирает из стока металлы, и уже чистая вода уходит снова на завод. Резиновая крошка, впитавшая горючие продукты, периодически уходит в печь, где из отхода получают энергию и кокс, но уже, как мы помним, не бросовый. Активированный кокс из аппарата очистки также периодически отправляют в установку регенерации, где он отдает накопленные цветные металлы...

Такой комплекс станет, наверное, самым логичным завершением истории превращения старого колеса. Он как бы принимает в себя два потока разных отходов — старые шины и вредные стоки, а выходят из него чистая вода, топливо, ценные металлы.

Но сколько еще нового, неожиданного принесет этот интересный принцип подхода к важной и злободневной проблеме — «отходы против отходов». На кафедре мне привели несколько примеров последних исследований в этом направлении. Оказалось, что ионы меди и никеля из сточных вод могут извлекать... обыкновенные древесные опилки, а ионы кадмия хорошо впитывает... кочерыжка кукурузного початка. Бурый уголь, точнее, ту его часть, которая из-за плохого качества сегодня оказывается в отвалах пустых пород, можно использовать для очистки стоков от ионов хрома и никеля. И каждое подобное открытие — это и забота о чистоте окружающей нас природы, и немалая польза народному хозяйству.

А. СПИРИДОНОВ Рисунок Г. АЛЕКСЕЕВА