碳水化合物是未来的能源和原料
石油、煤、天然气是主要的自然有机资源,它们既是燃料,又是许多工业产品和生活用品的原料。
然而,一切都有一定的限度,它们将日益趋于枯竭。在不远的将来,人们将不得不改变工业、动力工业和运输的技术政策,寻找能源的新来源和提供有机材料的新的永久性资源。人类将被迫改为利用再生的有机原料。
植物界中的碳水化合物就可以成为这种周期性再生原料。我们星球的自然化合物依靠太阳能进行自然循环,碳水化合物也参加这种循环,如果我们学会控制碳水化合物的化学变化,它们就能够最长远地向人类提供食品、能源和原料。
在谈到未来的化学工业时,我们应当关心的是按照利用太阳能从水中分离出来的二氧化碳气的自然同化作用原理安排有机原料的生产。我们认为,我们将能够实现利用太阳能从二氧化碳中得到甲醛的反应,然后再应用到工业中。那时,我们有可能得到合成糖,再从糖中提炼各种化工产品,其中包括我们现在从石油和天然气中提炼出来的那些产品。
据专家们计算,地球表面在半年内从太阳那里得到的能量等于世界石油和煤的全部储藏量发出的能量。这是能源的海洋!然而如何开发这一海洋呢?
把合成碳水化合物用于交通运输方面的问题也值得考虑。利用太阳能(通过光线催化作用)把气体二氧化碳转变成甲醛,然后再从甲醛中提取各种单糖及其多聚羟基同族元素。
当然,这暂时还不是燃料,只是糖浆。糖浆中的碳水化合物分子具有能释放出很大能量的化学键,实际上在这些化学键中储藏着太阳能。问题是用什么方法把这些化学键能变成其他形式的能,即电能、热能和机械能。
其中一个可取的办法,是用碳水化合物制造燃料电池,在这些电池中,燃料(糖浆)的氧化过程和氧化剂(大气氧)的还原过程在空间是隔离开来的。然后把得到的电能用于电动机,代替现在汽车的内燃发动机。
工业提炼合成碳水化合物、把它加工成制品和有用的化工产品,是一个非常复杂的问题。研究提炼并加工糖和多聚糖的催化方法被认为是解决其中许多问题的方案。催化是提高化学反应速度及其选择性的最先进和最有效的方法,是调整石油化学过程的主要方法。
总而言之,碳水化合物不仅仅是葡萄糖、果糖、蔗糖、甜菜糖、甘蔗糖、土豆淀粉和制作果冻的食用果胶,也不仅仅是火药和纸(书写纸、包装纸、卫生纸和其他用纸)甲壳钢、甲壳质和海藻琼脂。碳水化合物是地球上所有活物质的动力储备,是确保植物界和动物界机体的耐久性和塑性的结构材料,是活细胞、单细胞机体、多细胞结构的先锋,它第一个同周围环境发生复杂的和多样化的相互作用并决定免疫性和组织的相容性,是确保所有(无一例外)多细胞机体的机械移动的独一无二的润滑油,最后,它还是每年都可再生的植物产品。
(摘译自苏联《红星报》

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