Как известно, каучук получил свое название от индейского слова «каучу», которое в переводе означало «слезы дерева». Так индейцы Южной Америки называли сок гевеи — Hevea brasiliensis, или «резиновое дерево». Этот сок темнел и отвердевал на воздухе, из него выпаривали смолу «каучу», которая шла на производство сосудов, тканей и детских игрушек, включая примитивные мячи. В 1735 году французский путешественник Шарль Кондамин, посетивший бассейн Амазонки, привез в Европу образцы изделий из сока странного дерева, после чего им заинтересовались не только естествоиспытатели, но и промышленники. Начались эксперименты по использованию каучука в производстве непромокаемых плащей и обуви. Первоначально, во второй половине XIX века, основным монополистом по производству гевеи была Бразилия. Позже пальму первенства перехватили британские и голландские колонии в Юго-Восточной Азии – Нидерландская Ост-Индия и Британская Малайя. Именно там появилось большое количество плантаций каучука.
Потребности в каучуке в России, а затем и в Советском Союзе, постоянно росли. Уже в начале ХХ века фабрики Российской империи производили из каучука не менее 11-12 тысяч тонн резины в год. После революции советскому государству, вставшему на путь индустриализации страны, потребовалось еще большее количество каучука. Только для создания одного автомобиля требовалось 160 килограмм резины, для самолета – 600 килограмм резины, а для корабля – 68 тонн. Между тем, каучук оставался привозным и стране приходилось отдавать огромные деньги странам-экспортерам за его приобретение. Например, одна тонна каучука к середине 1920-х годов обходилась советскому бюджету примерно в 2,5 тысячи золотых рублей.
Это были очень большие деньги, но большую роль в стремлении молодого советского государства освободиться от необходимости экспортировать в огромных количествах каучук играли и политические соображения. Советский Союз не собирался всецело зависеть от импорта каучука и резиновых изделий из других государств, с которыми, тем более, наблюдались весьма недружественные отношения. Тем более, что на памяти был печальный опыт Германии, которая в годы Первой мировой войны оказалась изолированной от поставок каучука из колоний стран Антанты и это очень негативно сказалось на ее обороноспособности.
Поэтому еще в далеком 1926 году советским правительством был объявлен конкурс на лучшую работу по синтезу каучука. Была назначена даже «астрономическая» по тем временам премия – сто тысяч рублей. Одним из тех, кто решил попробовать себя в интереснейшей научной разработке – создании синтетического каучука – стал известный русский и советский химик Сергей Лебедев. К тому времени это уже был опытный 52-летний ученый, начинавший свою профессиональную деятельность еще в дореволюционной России и добившийся в ней значительных успехов.
Сергей Васильевич Лебедев родился в 1874 году в Люблине (сейчас это территория Польши). Как и многие русские ученые, он был выходцем из разночинной среды. Его отец, преподаватель русской словесности по профессии, в 32 года стал священником. Кстати, сельским священником был и отец другого выдающегося химика Алексея Евграфовича Фаворского. Сергей Лебедев окончил 1-ю Варшавскую гимназию, еще во время учебы окончательно определившись со своим профессиональным будущим и решив посвятить себя химии.
В 1900 году 26-летний Лебедев окончил естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета, получив диплом первой степени. Он устроился работать в лабораторию мыловаренного завода, принадлежавшего братьям Жуковым, одновременно, в качестве подработки, преподавал физику в средних учебных заведениях. Но этого молодому естествоиспытателю было явно недостаточно. В 1902 году Сергей Васильевич получил приглашение на куда более интересную для него должность лаборанта отделения технической и аналитической химии в Петербургском университете.
Настоящим учителем для Сергея Лебедева стал известный русский химик Алексей Евграфович Фаворский, с 1896 года руководивший кафедрой технологии и технической химии в Петербургском университете. Именно у него Лебедев учился в студенческие годы и именно он позже дал Лебедеву совет всецело уйти в науку и сосредоточить свое внимание на исследовании явлений полимеризации непредельных органических соединений. В 1906 году Лебедев некоторое время стажировался в Париже, в Сорбонне – у еще одного известного химика русского происхождения – Виктора Анри, а затем, вернувшись в Россию, полностью сосредоточился на научных исследованиях.
В 1913 году Сергей Васильевич Лебедев защитил диссертацию и стал приват-доцентом Петербургского университета. Он читал курс «Современное состояние и значение учения о валентности». Разработки государственного значения Лебедев начал в годы Первой мировой войны, когда страна испытывала большую потребность в толуоле. Ученый – химик возглавил химический отдел завода «Нефтегаз», непосредственно занявшись получением толуола. После Октябрьской революции, как и многие другие русские ученые, Лебедев не стал эмигрировать из страны. Он принял новую власть и продолжал трудиться в интересах своего государства. В 1925 году Лебедевым была создана в Ленинградском университете лаборатория по переработке нефти. Именно она и сыграла вскоре ключевую роль в советских экспериментах по созданию синтетического каучука. Когда в 1926 году советское правительство объявило конкурс на разработки в сфере синтетического каучука, откликнулась на это предложение и лаборатория Сергея Лебедева.
Стоит отметить, что потребность человечества в каучуке продолжала расти. Он использовался в самых разных видах промышленности, поэтому не было ничего удивительного в том, что во многих странах мира пытались найти возможность синтезировать каучук химическим путем. Еще в XIX веке химики выяснили, что натуральный каучук – соединение нескольких химических веществ, из которых 90% приходится на углеводород полиизопрен. Такие вещества, как мы знаем, относятся к группе полимеров, представляющих собой высокомолекулярные продукты, возникающие в результате соединения множества одинаковых молекул. Каучук, таким образом, был результатом соединения молекул изопрена. Если существовали благоприятные условия, то молекулы соединялись в длинные цепи, т.е. проходили процесс полимеризации. Еще 10% в составе каучука приходилось на смолообразные вещества минеральной и белковой природы. Именно эти вещества придавали каучуку эластичность и прочность.
Перед учеными-химиками в разработках по синтезированию каучука стояли три задачи. Во-первых, они были должны научиться синтезировать изопрен, во-вторых – полимеризовать его, а в третьих – защитить полученный в результате синтеза каучук от разложения. В 1860 году англичанин Вильямс смог получить изопрен из каучука, а спустя 19 лет, в 1879 году, француз Бушард произвел обратный эксперимент – получил из изопрена каучук. В 1884 году еще один англичанин, химик Тилден, выделил изопрен из скипидара. Однако, несмотря на все перечисленные эксперименты, наладить производство синтетического каучука в промышленных масштабах так и не удавалось. Сложность технических процессов, дорогое сырье – все это препятствовало промышленному производству синтетического каучука. Естественно, что невозможность его производства в промышленных масштабах играла на руку владельцам плантаций гевеи и тем странам, которые выступали в качестве экспортеров каучука – Великобритании, Нидерландам, Бразилии.
Тем не менее, химиков не оставляли сомнения – действительно ли нужен изопрен для изготовления каучука или можно обойтись с помощью каких-либо других углеводородов. В 1901 году русский ученый Кондаков в результате очередного эксперимента установил, что диметилбутадиен, если его оставить на год в темной атмосфере, превращается в вещество, напоминающее каучук. В годы Первой мировой войны Германия, которая не могла экспортировать каучук из британских и нидерландских колоний, была вынуждена перейти к экспериментам по синтезированию каучука методом Кондакова, однако получаемая продукция имела очень плохое, по сравнению с натуральным каучуком, качество. Поэтому после окончания Первой мировой войны эксперименты по созданию метил-каучука были прекращены и больше не воспроизводились.
Взявшись за проведение экспериментов по синтезированию каучука, Сергей Лебедев и его помощники проводили их в весьма сложных условиях. Не хватало ни оборудования, ни материалов, поэтому советские химики прибегали к подручным средствам. Так, для того, чтобы добыть лед для эксперимента, Лебедев с учениками отправлялись к зимней Неве. Сергей Васильевич предпочел не экспериментировать с изопреном, как его английские и французские предшественники, а остановил свой выбор на дивиниле. Чтобы получать дивинил, Лебедев сначала решил добывать его из нефти, но затем остановился на спирте. Так было найдено самое дешевое и подходящее начальное сырье. Однако требовался подходящий катализатор, который позволил бы провести разложение этилового спирта на дивинил, водород и воду. Сергей Лебедев долго думал над тем, что может быть использовано в качестве катализатора, однако затем остановился на одной из природных глин. В 1927 году он отправился на юг страны, где занялся изучением образцов глин на Северном Кавказе и в Крыму. Наиболее подходящий вариант глины был обнаружен ученым на Коктебеле, что позволило значительно ускорить эксперименты. Уже в конце 1927 года Сергей Васильевич смог провести долгожданную операцию по получению дивинила из спирта. Можно было говорить о том, что начальная стадия эксперимента по синтезированию каучука завершилась успешно. Далее Лебедев приступил к полимеризации дивинила. Он проводил ее с помощью металлического натрия, а на конечном этапе полученный каучук смешивали с магнезией, каолином, сажей для предохранения от разложения.
В конце декабря 1927 года Сергею Лебедеву и его помощникам удалось завершить эксперимент. Два килограмма полученного в результате эксперимента каучука было отправлено в Москву – на суд жюри конкурса ВСНХ. 1 января 1928 года жюри получило материал – два килограмма синтетического натрий-бутадиенового каучука, а также сопутствующие технические документы. Эксперимент завершился победой Сергея Лебедева, за что ученый получил премию. Советское государство приступило к обеспечению технических и экономических условий для организации массового производства синтетического каучука. В 1930 году был построен первый опытный завод по производству синтетического каучука на основе технологии Сергея Лебедева, а в следующем 1931 году ученый был награжден орденом Ленина за особые заслуги по разрешению проблемы получения синтетического каучука. Сергей Васильевич был избран в состав Академии наук и стал одним из признанных авторитетов советской химической науки.
Для советского государства эксперимент Лебедева имел определяющее значение. Так, сложно переоценить его последствия для победы Советского Союза в Великой Отечественной войне. В 1930-е годы в СССР было создано несколько заводов по производству синтетического каучука, причем каждый из них производил не менее 10 тысяч тонн каучука в год. Заводы действовали в Ефремове, Ярославле, Воронеже, Казани и использовали в качестве сырья пищевую продукцию, в первую очередь – картофель. Проблема замещения импортного каучука качественным синтетическим каучуком была решена. Теперь, чтобы обеспечить резиной один советский автомобиль, более не требовалось закупать по огромным ценам каучук у англичан или голландцев – достаточно было поставить на каучуковый завод около 500 кг картофеля. Уже в 1934 году в СССР было выпущено 11 тысяч тонн синтетического каучука, в 1935 году – 25 тысяч тонн, в 1936 году – 40 тысяч тонн каучука. Зависимость от импорта каучука была преодолена. К сожалению, самому Сергею Васильевичу Лебедеву удалось очень недолго наблюдать триумф своего детища. В 1934 году он заболел сыпным тифом и в возрасте шестидесяти лет скончался. Но эксперимент по созданию искусственного каучука увековечил его имя для потомков.
В годы Великой Отечественной войны советская резиновая промышленность смогла обеспечить потребности военно-промышленного комплекса, так как для автомобилей, бронемашин, танков, самолетов и кораблей требовалось все больше и больше резины. Но и после войны, вплоть до 1991 года, Советский Союз оставался мировым лидером по производству искусственного каучука. Лишь распад великого государства, к сожалению, в корне изменил ситуацию.
Илья Полонский