12 апреля 2023

Как поиски ночного освещения привели к появлению нефтяной промышленности (часть 1)



В начале XIX века человеческая цивилизация стала стремительно погружаться во тьму. А ведь еще совсем недавно мир казался таким светлым, а день таким длинным… Вот как Джон Стюарт Милль, в ту пору клерк Ост-Индской компании, будущий великий философ и социолог, описывает, пусть и несколько романтически, Лондон в конце 1820-х годов:


«Раньше человек был подобен курице — его жизнь ограничивалась световым днем. Теперь же прогресс, тяга к знаниям и необходимость работать больше и дольше других привели к тому, что в Лондоне почти в каждом доме с темнотой зажигаются свечи и горят допоздна. Нужда быть вровень с прогрессом расширяет для человека время для познания, а значит, удлиняет его жизнь».

Разбирать тезис Милля о влиянии прогресса на долготу рабочего дня мы в этой статье не станем, хотя, возможно, наблюдения человека, в недалеком будущем ставшего одним из отцов социологии, не лишены смысла, вот только именно в те годы, когда юный Милль наблюдал за окнами родного города, человечество столкнулось с большой проблемой — освещение подорожало.

Качество этого освещения и раньше не особо радовало — свеча или вошедшая в обиход масляная лампа свет давали довольно тусклый и неровный, — но проблемы создавало не качество света, а его дороговизна.
Свечи, появившиеся только в Средние века (раньше помещения освещали жаровнями, углями очага или факелами), стоили очень дорого. Впрочем, воск никогда не был дешевым, а тут еще на него сильно возрос спрос (как видите, Милль был прав как минимум в том, что люди не хотели больше жить как куры).

Не станем, перечисляя «осветительные приборы», брать в расчет лучину (в некоторых странах — увы, у нас тоже — она будет в ходу еще в середине ХХ века) и свечи из свиного жира: качество света у них было крайне низким, они освещали разве что пространство в несколько сантиметров возле источника света.

Правда, в 1820 году немец Райхенбах получил парафин, а в 1830-м француз Шевалье — стеарин. Оба материала в свое время (да и в наше тоже) оказались отличной заменой воску и широко использовались для изготовления свечей. Но их применение не смогло радикально уменьшить стоимость свечей. А кроме того, свечи считались источником пожаров (так оно и было — пожары, уничтожавшие чуть ли не целые города, почти всегда начинались с копеечной свечки), и их повсеместно заменяли масляные светильники. С которыми тоже обнаружились проблемы…

Идеальным материалом для таких светильников был китовый жир, который начиная с XVI–XVII веков уверенно устранял конкурентов. Да, он имел те же недостатки, что и любое другое топливо, плюс ко всему отвратительно вонял, но зато давал более яркий свет, чем всё остальное, а еще его было много и он был дешев. В 1808 году галлон китового жира стоил 0,08 доллара, но времена стремительно менялись: с одной стороны, резко вырос спрос на осветительное масло (за первую четверть XIX века потребление увеличилось втрое), а с другой — банально перестало хватать китов. В тот момент самые крупные млекопитающие планеты находились на грани истребления, а китобоям в поисках добычи приходилось совершать всё более далекие и всё более долгие плавания, причем случалось, что корабли возвращались пустыми, что раньше трудно было себе даже представить. В результате уже в 1840 году цена на китовый жир достигла 2,50 доллара за галлон, то есть стала запредельно высокой даже для среднего класса.Масляная лампа со времен Ар-Рази не слишком изменилась. Аладдин нашел точно такую же, оказавшуюся еще и волшебной

В качестве альтернативы китовому жиру распространялся камфин — горючая жидкость из скипидара и спирта. К ее недостаткам, кроме уже упомянутых и свойственных всем конкурентам камфина, стоит отнести то, что она была слишком горючей, еще более пожароопасной, чем свечи. Зато галлон камфина стоил всего 0,50 доллара, и к 1845 году он почти вытеснил китовый жир: его производство составило 200 млн галлонов в год против 18 млн галлонов китового жира. Понятно, что для обеспечения горения не жира, а жидкости нужен был новый носитель. В ходу до эпохи камфина были масляные лампы, мало отличавшиеся от тех, которыми пользовались еще в Древнем Египте, — чашка с вложенным туда фитилем. В Х веке знаменитый арабский естествоиспытатель Ар-Рази придумал лампу, похожую на чайник: в горлышко вставлялся фитиль из хлопковых нитей, к которому капиллярным способом поступала жидкость из самого «чайника». Расход горючей смеси снизился, а само устройство стало куда безопаснее, чем открытые горящие чашки. Кстати, именно Ар-Рази был, судя по всему, тем самым человеком, который впервые в качестве горючей жидкости использовал нефть и даже провел опыты по ее дистилляции, но эта его новация не нашла распространения, скорее всего, по причине крайне плохой логистики и отсутствия в те далекие годы производственной базы и технологий для добычи и переработки этого полезного ископаемого.
Лампы для китового масла модернизировали под камфин (это было не так уж сложно), но результат не слишком радовал: начиненные камфином сосуды были взрыво- и пожароопасны, пресса регулярно писала о трагедиях, произошедших из-за опрокинутых или взорвавшихся камфиновых ламп.

Между тем спрос на осветительные материалы рос так быстро, что камфин не успевал его удовлетворять, и поиски альтернативного источника энергии никогда не прекращались. Этот поиск заставил людей вновь, вслед за Ар-Рази, вернуться к теме использования углеводородов.Применение греческого огня

О том, что такое нефть, и о том, что это удивительный и потенциально чудодейственный продукт, люди знали давно. И всячески пытались этим чудом природы воспользоваться. В тех местах, где нефть выступала на поверхность в какой-то форме — в виде пленки на поверхности водоемов или нефтяных луж на земле, — нефтью пробовали пользоваться. Известно, что еще в Древнем Междуречье сплетенные из веток круглые суда, в которых сплавлялись вниз по Тигру и Евфрату, конопатили асфальтом, производным нефти.
Нефть использовали для обогрева жилища в Китае и на Апшеронском полуострове (там давление было высокое, нефть иногда естественным образом фонтанировала, и арабские путешественники, совершавшие плавания по Серебряному пути, «из арабов в варяги», где Баку был важным перевалочным пунктом, с восторгом и ужасом описывали горящие фонтаны).

За нефтью закрепилась слава «лекарства», лечебные свойства которого, что характерно для уровня медицины до возникновения микробной теории, описывались как свойства панацеи — не было болезней, от которых нефть не могла бы помочь (забегая вперед, скажем, что таковые свойства в итоге обнаружились и нефть в микроскопических дозах и сегодня используется при приготовлении множества лекарств, самое известное из которых — аспирин). Еще нефть использовалась в косметических целях (используется и сейчас), но косметика и ее волшебные свойства — дело настолько туманное, что безопаснее будет эти волшебства не комментировать.

На основе нефти был создан так называемый греческий огонь — один из самых эффективных видов оружия в древности, которым, в частности, византийцы сожгли флот князя Игоря.

Впрочем, все без исключения промышленные предприятия, связанные с добычей нефти, до поры оказывались убыточными и быстро разорялись: для нефти как лекарства и нефти как косметики требовались очень малые объемы, более того, уровень химии и фармакологии тех лет не требовал сырья в значительных масштабах — всегда хватало нефти, собираемой на поверхности водоемов в нефтеносных районах. Исключение составлял разве что Апшеронский полуостров, откуда нефть мизерными партиями вывозили в Персию и некоторые другие места, где ее использовали как лекарство, прежде всего в ветеринарии — нефтью замазывали раны или натертые места у лошадей. Да и людям нефть в таких случаях помогала.

Первый коммерческий успех нефти был связан именно с использованием ее как лекарства. Некоего Самюэля Кира, владельца соляных колодцев около Питтсбурга, что в штате Пенсильвания, донимала проблема просачивающейся в шахты воды. Кроме воды, по мере углубления колодцев стала появляться нефть. Кир долго ломал голову над устранением этой проблемы, но в конце концов она решилась сама. Поговорив с местным аптекарем (в ту пору фармакология всё еще слабо отличалась от шарлатанства, хотя до ее развития как науки оставалось всего несколько лет), Кир стал собирать нефть, разливать по аптечным пузырькам, клеить этикетку «Целебный петролеум Кира» и рассылать по аптекам. Этому «лекарству» его производитель приписывал невероятные свойства: «целебный петролеум» должен был спасать от холеры, бронхита, язвы, болезней печени, почечных колик — полный перечень болезней занимал очень много места. Кроме того, сообщалось, что «лекарство» — лучший антисептик, то есть принимать его стоит всегда и везде. Рекомендовалось вливать в себя три чайные ложки этой панацеи ежедневно.
О количестве выживших мы ничего не знаем, зато знаем, что, завоевав Америку, «целебный петролеум» покорил Европу (был популярен и в России), причем «лекарство» отлично продавалось там и после того, как стараниями Пастера, Коха и Листера возникла микробная теория болезней и появилась настоящая фармакология.

Кир — первый в истории человек, заработавший на нефти огромное состояние, пусть даже сделал он это необычным, если не сказать странным, способом.Технология изготовления куффы — круглой месопотамской лодки — дожила с времен шумеров до начала ХХ века

Что же касается проблемы освещения, то ее ученые продолжали решать. В самом конце XVIII века два ученых — шотландец Мердок и француз Леблан — почти одновременно сумели выделить газ, образующийся при сгорании, и «поймать» его (ради справедливости стоит сказать, что еще раньше успешные опыты провел голландец Ян Питер Минкелерс, но этот диакон, профессор философии и страстный поклонник воздухоплавания так и не смог сделать свои идеи общеизвестными).

Леблан поражал публику: в своем доме он устроил «шоу-рум», посетить который приглашал лучших людей. Там всё освещалось газом, что производило сильное впечатление на приглашенных. Впрочем, те, кого не пригласили, тоже были в курсе этих чудес: толпы парижан съезжались по вечерам к дому Леблана, чтобы полюбоваться мощной иллюминацией.

Леблан стал получать множество предложений о коммерческом использовании его изобретения (в том числе из России), но, увы, реализовать их не успел — ему было чуть за 30, когда он умер.

Мердока, ученика Уатта и изобретателя планетарного механизма, благодаря которому изобретение его учителя нашло применение во всех отраслях человеческой деятельности, иногда именуют «шотландским Ломоносовым». Небольшое биографическое сходство есть: будучи уже взрослым и, заметим, совершенно неграмотным, Мердок пешком — денег на дорогу не было — пришел из Шотландии в Бирмингем, чтобы работать у Уатта, и получил место чернорабочего, что уже было удачей, ибо желающих работать на лучшем в Англии заводе было много. Там он показал свой талант механика, быстро выдвинулся в мастера, а позже в инженеры. Впрочем, когда в 1800 году Уатт и его партнер Болтон ушли на пенсию, Мердок решил пуститься в самостоятельное плавание. Он уволился и сосредоточился на работе с газом, который добывал, сжигая уголь.

Коммерчески проект Мердока оказался очень успешным, так как его учитель Уатт настоял на том, чтобы завод Мэтью Болтона и Джеймса Уатта — младших освещался теперь газом Мердока. Авторитет Уатта в мире был настолько высок, что подражатели мгновенно нашлись по всей Англии (так английский пролетариат узнал, что такое вторая смена — теперь заводы могли работать круглосуточно), а Мердока завалили заказами.

Как ни странно, за пределами Британских островов газовое освещение распространялось крайне медленно, и причина проста: технологии получения газа были трудоемки и дороги. Правда, газ и его свойства сами по себе будоражили творческую мысль: в 1825 году мелкий клерк Джеймс Шарп сконструировал газовую печь — в одном экземпляре для своей жены. Однако вмешался лорд Спенсер: он напросился на завтрак к Шарпу специально для того, чтобы попробовать еду, приготовленную на газовой плите. Высокая оценка лорда Спенсера (о чем написали в газетах) подтолкнула Шарпа заняться производством таких плит — скромный Шарп сделал это через 11 лет после того, как создал «промышленный образец» для своей жены.
Идеи Леблана и Мердока тоже получили продолжение: «светильным газом» стали освещать улицы столиц — Лондона в 1813 году, Парижа в 1815-м, до Петербурга эта мода добралась в 1835-м. Дворцы царственных особ (Зимний в том числе) и богатейших людей планеты освещались газом, но это дворцы, а распространения для освещения домов газ так и не получил: он был взрывоопасен, дорог, с его транспортировкой не получалось ничего — словом, поиски альтернативы продолжались.Роль Мердока в создании паровой машины настолько велика, что на памятнике в Бирмингеме именно он составил компанию Уатту, изобретателю паровой машины, и Болтону, инвестору и выдающемуся маркетологу, на завод которых неграмотный шотландский паренек пришел из родных мест пешком, чтобы приобщиться к великому

Что касается нефти, то эксперименты с ней продолжались безостановочно. В 1846 году канадец Абрахам Геснер, экспериментируя с углем, получил новое вещество, которое давало ровный и яркий свет — такое горение отличало вещество от всех других, известных человечеству. Геснер назвал его «кероселин», от греческих слов κηρός («воск») и λάδι («масло»), но выговорить такое мало у кого получалось — и язык сам сократил «кероселин» до «керосина», а Геснер запатентовал именно такое название. Это открытие произвело фурор: горючее вещество и в самом деле не знало себе равных по качеству освещения, вот только приготовление его из угля было сложным, трудоемким и дорогим процессом. Геснера это не остановило, он нашел инвесторов, создал завод по производству керосина и стал вполне обеспеченным человеком.

Это был век дилетантов, а дилетантов не останавливают мелкие препятствия, в том числе в виде нехватки каких-то знаний. Сам Геснер — прекрасный образец дилетантизма.

Он начинал с того, что торговал лошадьми, переправляя их из Тринидада в США, но эта затея потерпела крах после того, как два его корабля с лошадьми утонули. После этого мы обнаруживаем его в Лондоне, где ставший банкротом Геснер изучает медицину и работает врачом в одной из ведущих больниц. В Лондоне же он слушает лекции по геологии, ему очень нравится эта наука — до такой степени, что, возвратившись в Канаду, он объявляет себя специалистом по минералогии. Канада как раз в то время решает разведать природные богатства своих территорий, а геологов не хватает — Геснер получает высокий пост, с которого его спустя какое-то время увольняют, обвинив в непрофессионализме. Он берется читать лекции студентам и экспериментирует с минералами, в том числе с найденным им в провинции Альберта углем (он обнаруживает у него отличия от угля из Англии и называет его «альбертит», претендуя на открытие нового минерала), и вот, на этом витке биографии, добивается успеха, открывая керосин. Обычная биография для XIX века.Абрахам Геснер

Идея добывать горючий материал из угля оказывается плодотворной — несколько лет спустя шотландец Джеймс Янг пробует повторить опыты Геснера. Правда, в результате технологической ошибки он получает не легкое горючее масло, а густое и вязкое. Что, однако, для настоящего шотландца вовсе не повод опускать руки: Янг находит применение полученному веществу, парафину, в качестве смазки для механизмов и двигателей.
Это был очень умный и своевременный шаг — наступала эра механизмов, планету заполняли пароходы и паровозы, насосы и станки, и смазочные масла значительно продлевали жизнь этим приспособлениям, без которых человечество уже не мыслило своей жизни.