Что такое химическая промышленность
Химическая промышленность — отрасль, превращающая природное сырьё (нефть, газ, уголь, соли, воздух, воду) в химические продукты: пластики, удобрения, кислоты, щёлочи, растворители, лекарства, красители, взрывчатые вещества, синтетические материалы. Без химической промышленности невозможны ни сельское хозяйство (удобрения дают 50% урожая), ни медицина (99% лекарств — синтетические), ни современные материалы. Объём мирового рынка химии — $5+ трлн в год; это третья по размеру отрасль мировой экономики.
Основная химия
Серная кислота — «мать химической промышленности»: объём производства — показатель развития химии страны. Производится из серы или пирита контактным методом, используется для удобрений (75%), нефтепереработки, металлургии. Россия производит 12 млн т/год. Аммиак — процесс Габера — Боша (1909): N₂ + H₂ → NH₃ при 400–500°C и 150–300 атм с катализатором. Из аммиака — азотные удобрения (карбамид, аммиачная селитра), питающие половину человечества. Без азотных удобрений Земля прокормит 4 млрд человек вместо 8 млрд. Хлор и каустическая сода — электролиз NaCl: хлор — для ПВХ, дезинфектантов, бумаги; сода — для мыла, стекла, алюминия.
Нефтехимия
Нефть — главный источник химического сырья. При перегонке нефть разделяется на фракции: бензин (С₅–С₁₀), керосин, дизельное топливо, мазут. Крекинг разрывает длинные углеродные цепи на короткие — больше бензина из мазута. Этилен — важнейший нефтехимический продукт: из этилена — полиэтилен (пакеты, плёнки, трубы), этиленгликоль (антифриз, ПЭТ-бутылки), поливинилхлорид (ПВХ — окна, трубы, изоляция). Пропилен → полипропилен (контейнеры, текстиль, медицина). Бутадиен → синтетический каучук (шины). Бензол → стирол → полистирол (упаковка, пенопласт), нейлон, эпоксидные смолы.
Полимеры и пластики
Полимеры — гигантские молекулы из повторяющихся звеньев (мономеров). Созданы в 1930–50-х годах, изменили цивилизацию. Термопласты (PE, PP, PVC, PS, PET) — плавятся при нагреве, можно переработать. Реактопласты (эпоксиды, фенолоформальдегид, бакелит) — затвердевают необратимо. Эластомеры (каучук, силикон) — растягиваются. Проблема: 91% пластика никогда не перерабатывается (данные 2017 года); пластиковый мусор накапливается в океанах — «Большое тихоокеанское мусорное пятно» размером с Францию.
Фармацевтическая химия
Фармацевтика — самая высокомаржинальная отрасль химии. Таблетка аспирина стоит 0,5 руб. в производстве и 5 руб. в аптеке; запатентованное лекарство от рака — $50 000/курс при себестоимости $1000. Синтез лекарств: 99% активных фармацевтических ингредиентов (АФИ) производится в Китае и Индии; западные компании (Pfizer, Roche, Novartis) разрабатывают и продают. Россия зависела от импортных АФИ: 70%+ до 2022 года; сейчас государство финансирует локализацию. Биофармацевтика — новое направление: инсулин, интерфероны, моноклональные антитела производятся живыми клетками, не химическим синтезом.