Caucho sintético: cómo los capitalistas se estrangularon entre sí
Caucho natural en jugo de hevea
Por demanda popular, todo lo que querías saber sobre el caucho sintético soviético pero temías preguntar. Hablamos del caucho sintético producido mediante el método de S.V. Lebedev a partir de alcohol etílico. Muchos han oído hablar de él, pero, como en el caso de la refinación de petróleo, sin muchos detalles interesantes y significativos. Aunque el tema merecía la pena, al fin y al cabo, fue el primer método industrial de caucho sintético del mundo.
Pero primero, un trasfondo importante e interesante sobre la cuestión, relacionado con cómo los capitalistas se estrangulaban entre sí.
Un alumno del gran alumno de Butlerov
Sergei Vasilyevich Lebedev, el creador de este método, nació en Lublin, creció en Varsovia, se graduó del Liceo de Varsovia y luego estudió en la Universidad de San Petersburgo. Era un entusiasta de la revolución e incluso acabó en prisión tras una manifestación, y luego en un breve exilio, pero logró retomar rápidamente sus estudios.
S.V. Lebedev en su laboratorio
En la universidad, Lebedev trabajó en el laboratorio del profesor A.E. Favorsky, especialista en isomería de hidrocarburos insaturados. Favorsky posee un interesante conjunto de premios y títulos: Consejero de Estado, Condecoración San Estanislao de 2.º grado, Santa Ana de 2.º grado, San Vladimir de 4.º grado y... Héroe del Trabajo Socialista, cuatro Órdenes de Lenin y la Orden de la Bandera Roja del Trabajo. Todo por su trabajo en química. Favorsky fue alumno del famoso profesor A.M. Butlerov, creador de la teoría de la estructura química.
Monumento a A.M. Butlerov en la Universidad Estatal de Moscú
Fue Favorsky quien impulsó a Lebedev a adentrarse en el campo de la polimerización de compuestos insaturados. Incluso antes de la revolución, Lebedev había estudiado los procesos de polimerización con cierto detalle y, en esencia, había desarrollado un método para sintetizar caucho de butadieno, tras descubrir que el divinilo obtenido mediante la descomposición del caucho natural podía polimerizarse. Lebedev presentó sus resultados en su tesis doctoral, "Investigación en el campo de la polimerización de hidrocarburos dietílicos", que no solo defendió, sino que también recibió el Premio I. D. Tolstoi y una medalla de oro honorífica por ella.
Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, Lebedev participó en la organización de la producción de tolueno y en 1916 fue elegido profesor de la Academia Médica Militar de Petrogrado y allí recibió por primera vez su propio laboratorio.
Lebedev pasó el resto de la Primera Guerra Mundial, luego toda la Guerra Civil y toda la primera mitad de la década de 1920 en esta academia, hasta que el Consejo Supremo de Economía Nacional de la URSS anunció un concurso para desarrollar un método para el caucho sintético.
La lucha por el caucho natural
El caucho natural, la única materia prima para obtener caucho en aquella época, es poliisopreno, contenido en el jugo lechoso de la Hevea brasiliensis. Esta planta fue descubierta en 1751 por el viajero francés Charles Marie de la Contamine en Ecuador, quien trajo la extraña sustancia a Europa. Inicialmente se utilizó como borrador para borrar marcas de lápiz del papel, y luego se empezaron a fabricar tirantes elásticos para mujer. Casi simultáneamente, el estadounidense Charles Goodyear y el británico Thomas Hancock, entre 1843 y 1844, descubrieron la vulcanización del caucho mediante la adición de azufre y el calentamiento.
Pronto comenzó la fiebre. Ya en 1855, la Amazonia, donde la hevea crecía de forma natural, se convirtió en un importante proveedor de caucho natural. Su producción era relativamente sencilla, pero requería mucha mano de obra. Era necesario plantar la hevea en un orden determinado; luego, cuando los árboles crecían, se les practicaban cortes inclinados en la corteza, por donde fluía el jugo lechoso, que contenía aproximadamente un 30% de poliisopreno, hacia una copa especial. Al añadir una solución de ácido sulfúrico, se producía la coagulación, se separaba el poliisopreno del agua y luego se prensaba en tiras o láminas. El trabajo no era difícil, por lo que los capitalistas primero adaptaron a los indígenas amazónicos que vivían en las altas cuencas del Amazonas, a quienes esclavizaron.
Recolección de caucho en una plantación de hevea en Indonesia
En algunos lugares, hasta el 90% de la población indígena del Alto Amazonas desapareció. Con sus enormes ganancias, los hacendados construyeron lujosas ciudades, como Manaos en Brasil, que contaba con electricidad, tranvía urbano e incluso una ópera.
El principal consumidor de caucho amazónico era Gran Bretaña, hasta el punto de que la libra esterlina circulaba en las "ciudades del caucho" de Brasil. Pero no se puede decir que a los capitalistas británicos les gustara. Mientras los asesinos y cazadores de esclavos de los barones del caucho brasileños perseguían a los indígenas por la selva, un británico llamado Henry Wickham llegó a Brasil y se asentó en la ciudad de Santarém, en la confluencia de los ríos Amazonas y Tapajós. Se dedicaba a lo que los barones consideraban un negocio extraño: recolectar semillas de hevea en las plantaciones, alegando su interés por la botánica. Tras recolectar 70 mil semillas, las declaró "muestras académicas", es decir, herbarios o animales disecados, y se dirigió a Londres.
En junio de 1876, las semillas se plantaron en el Real Jardín Botánico de Kew, donde había invernaderos. De las 70 mil semillas, solo brotaron 2700, pero esto fue suficiente para iniciar el fin del monopolio brasileño del caucho. Los plantadores brasileños se arruinaron casi por completo; en Manaos, tras la redistribución del mercado mundial del caucho, ni siquiera había electricidad.
Este noble Sir Henry Wickham robó las semillas de hevea de los brasileños.
Gran Bretaña contaba entonces con abundantes colonias tropicales, cálidas y con exceso de mano de obra. Tras estudiar la planta del caucho en un invernadero, los británicos comenzaron a cultivar caucho en Ceilán, Malasia, Singapur y las Indias Orientales Neerlandesas (Indonesia). En 1912, estalló una grave crisis en Brasil, que prácticamente sepultó la industria, hasta entonces floreciente, y Gran Bretaña se convirtió en el mayor productor de caucho natural, representando el 75 % de la producción mundial. En 1920, el rey Jorge V nombró caballero a Wickham.
Esto fue muy oportuno, ya que la motorización comenzó en 1900, convirtiéndose en un importante consumidor de neumáticos. En aquel entonces, aún no se sabía cómo fabricar neumáticos resistentes al desgaste, y un automóvil utilizaba entre siete y ocho neumáticos al año. Durante la Primera Guerra Mundial, la demanda de caucho aumentó drásticamente, pero debido a la competencia, los precios del caucho fluctuaron considerablemente, y los británicos tuvieron que saldar las deudas contraídas durante la Primera Guerra Mundial. En 7, el secretario colonial Sir Winston Churchill inició el desarrollo de un plan para estabilizar los precios del caucho. Se creó una comisión presidida por Sir James Stevenson, que en 8 elaboró un plan para reducir las exportaciones de caucho y así sostener los precios.
Los estadounidenses toleraron esto por un tiempo, pero en 1925, el secretario de Comercio de EE. UU., Herbert Hoover, informó a los británicos que, si no se cancelaba el Plan Stevenson, defenderían sus intereses por todos los medios disponibles. Entre ellos, se encontraban los siguientes: en 1925, la compañía de Henry Ford acordó con Brasil la creación de una gran plantación de caucho en una superficie de 2,5 millones de acres (10,1 kilómetros cuadrados), por el 9 % de las ganancias a favor del gobierno y las autoridades locales. Este proyecto no prosperó, y en 1934 Ford abandonó la plantación.
A otros plantadores les fue mejor: las empresas estadounidenses establecieron plantaciones en Filipinas, Costa Rica y Liberia. La empresa estadounidense DuPont también trabajó en la creación de caucho sintético, pero el progreso fue lento. Finalmente, en noviembre de 1928, el Plan Stevenson fue cancelado, pero poco más de seis meses después, estalló la Gran Depresión y los precios del caucho se desplomaron. Finalmente, en junio de 1934, Gran Bretaña, Holanda, Francia y Tailandia firmaron un acuerdo de cártel para controlar los precios. Ahora, sin extremos, se formó un consejo de consumidores, que incluía a representantes de Estados Unidos, la India británica y Alemania. No había cabida en el consejo para la URSS y Japón.
Buscando el camino
Esta digresión es necesaria para comprender el contexto por el cual el Consejo Supremo de Economía Nacional de la URSS en 1925 se dedicó al caucho sintético. Esto no suele explicarse de ninguna manera, aunque historia Valió la pena. En general, si los capitalistas se estrangulaban con entusiasmo en el mercado mundial del caucho, los comunistas no tenían nada que esperar de la indulgencia. Era una época con impresiones frescas de la revolución rusa, con una retórica brutal sobre la destrucción del capitalismo en todo el mundo y el canto constante de la "Internacional": "Destruiremos todo el mundo de la violencia...".
En tal situación, el Consejo Supremo de Economía Nacional de la URSS tuvo que recurrir a la "Internacional", en otro lugar: "Conseguiremos la liberación con nuestras propias manos". ¿Había otras opciones?
Había opciones. Por ejemplo, la regeneración del caucho viejo. En resumen, se trata de la desvulcanización del caucho y su separación de los rellenos minerales. Pero esto era difícil de lograr. El uso de diversos disolventes producía pastas y resinas inadecuadas. Por lo tanto, el caucho viejo simplemente se desmenuzaba y se añadía al caucho nuevo, lo que permitía ahorrar algo de materia prima, a pesar de los capitalistas británicos del caucho. Los químicos no se dieron por vencidos y, a principios de la década de 1920, encontraron una solución: hervir el caucho en anilina hirviendo, filtrar el relleno y las fibras, y destilar la anilina enfriada al vacío. Tras lo cual, obtenían caucho regenerado, casi indistinguible del caucho natural, posiblemente sin algún residuo de relleno. Sin embargo, este método no eliminó la necesidad de comprar caucho a los capitalistas.
Los alemanes, como es bien sabido, siguieron su propio camino. En 1879, el químico francés Gustave Bouchard descubrió que el isopreno, obtenido por destilación seca del caucho, polimerizaba espontáneamente y se volvía similar al caucho natural. Los químicos concluyeron que algo parecido al caucho también podía fabricarse a partir de moléculas similares al isopreno. I.L. Kondakov, también alumno de A.M. Butlerov, descubrió en 1899 que el dimetilbutadieno también polimerizaba en una sustancia similar al caucho. Pero lentamente, a lo largo de varios meses. Kondakov descubrió que, en presencia de sodio metálico, el proceso se aceleraba drásticamente, hasta varios días.
Basándose en estos estudios, el químico y farmacéutico alemán Fritz Hofmann desarrolló en 1909 un método para obtener caucho de metilo a partir de dimetilbutadieno, que se producía a partir de acetona. Este método fue útil durante la Primera Guerra Mundial; en Alemania, se utilizó para producir ebonita, aislantes eléctricos y carcasas de baterías ácidas. También se fabricaban neumáticos con caucho de metilo, pero eran mucho más resistentes que los de caucho natural.
Daga alemana de 1934 con mango de ébano
Entonces los químicos dirigieron su atención al 1,3-butadieno, o divinilo, que prometía mejores resultados.
El divinilo podía obtenerse a partir de una mezcla de acetona y vapores de etileno que se pasaban a través de un tubo al rojo vivo con polvo de aluminio, pero con un bajo rendimiento. Esto fue realizado por primera vez por V.N. Ipatyev en 1903, con un rendimiento del 1% de divinilo. S.V. Lebedev y su principal competidor, Boris Vasilyevich Byzov, se dedicaron al petróleo y sus derivados. Byzov obtuvo el divinilo por pirólisis del petróleo a 700-800 grados y enfriamiento rápido (endurecimiento) de los productos gaseosos. Lebedev utilizó gasolina y queroseno para el mismo propósito. Aproximadamente el 1% de divinilo salió del petróleo, el 7-11% de la gasolina y el 6% del queroseno. Lebedev se enfrió rápidamente con los derivados del petróleo y probó con alcohol etílico. Esta idea se basó en el trabajo del químico I.I. Ostromyslensky, quien obtuvo divinilo mediante la reacción de acetaldehído y alcohol etílico a 325-350 grados sobre un catalizador de tantalio, con acetaldehído obtenido a partir del alcohol.
Lebedev ideó esta ingeniosa idea y logró reducirla a la síntesis de divinilo en una sola etapa. Vapores de alcohol a 540-525 grados se hicieron pasar a través de un tubo con un catalizador de óxido de aluminio, lo que dio como resultado la síntesis de otras sustancias: divinilo, así como etileno, pseudobutileno, aldehído acético y otras. El rendimiento de divinilo fue del 20 % de la materia prima. Esto representó un gran avance.
Entre 1926 y 1927, S. V. Lebedev y sus colegas del laboratorio de la Academia Médica Militar, en su tiempo libre y probablemente a expensas propias, perfeccionaron el método de obtención de divinil y su polimerización en caucho, y además produjeron los 2 kg de caucho requeridos por el concurso del Consejo Supremo de Economía Nacional de la URSS. Esto ocurre a menudo en nuestro país, cuando se realizan grandes descubrimientos en el tiempo libre.
Del frasco a la fábrica
Este fue solo el comienzo del trabajo, ya que era necesario pasar del matraz a una instalación industrial con una productividad decente, así como estudiar exhaustivamente el nuevo material y aprender a procesarlo.
Esto no es tan sencillo como podría parecer a primera vista. El caucho Divinyl era diferente del caucho natural, y era necesario asegurarse de que fuera posible fabricar un neumático o una chancla con él. Además, se tenía ante los ojos la experiencia, no muy buena, del caucho de metilo alemán. Se requería la receta de la mezcla de vulcanización y las condiciones para su vulcanización, así como muchas otras sutilezas de la fabricación de productos de caucho.
Para resolver estos problemas, en 1928, la Dirección General del Consejo Supremo de Economía Nacional de la URSS, "Glavkhim", creó una planta piloto en Leningrado, ubicada junto a la Planta Estatal de Destilación de Alcohol Gutuevsky n.º 3. Entre 1929 y 1930, se construyó la Planta Piloto "B", que se convirtió en la antecesora del Instituto de Investigación de Caucho Sintético S. V. Lebedev, que aún sigue en funcionamiento e incluso en 2023 fue objeto de sanciones estadounidenses.
Una planta piloto de caucho sintético hoy en día
Tuvieron que trabajar arduamente para desarrollar y probar tecnología industrial para el caucho sintético, cuyo primer lote se recibió el 15 de febrero de 1931. Simultáneamente, se fabricó el primer neumático con superficie de rodadura de caucho sintético. Para el verano de 1931, la planta piloto había desarrollado fórmulas de caucho para neumáticos, chanclos, tejidos engomados, productos técnicos y ebonita.
Los primeros neumáticos se enviaron a pruebas. En tres meses, recorrieron 4250 km y su estado era excelente. Posteriormente, en 1933, se probaron neumáticos de caucho sintético durante un rally de Moscú a Tashkent, luego a través del desierto hasta Krasnovodsk, de allí por mar a Bakú y de Bakú de vuelta a Moscú. Los vehículos recorrieron 9400 km, incluyendo 2270 km de autopistas, 1320 km de caminos de tierra perfilados, 4850 km de carreteras rurales y 1200 km de terrenos todo terreno. Doce vehículos estaban equipados con neumáticos de caucho sintético.
Mapa del rally de coches de 1933
La precaución no era superflua, ya que durante el estudio y las pruebas se descubrió que el caucho divinílico tenía una resistencia un 30 % inferior a la del caucho natural. Sin embargo, resultó poseer propiedades especiales interesantes que el caucho natural no poseía. Se procesaba fácilmente en rodillos y también presentaba una resistencia a la abrasión muy alta, cuatro veces superior a la del caucho natural. Para los cauchos técnicos, esto representaba una ventaja.
Por lo tanto, la decisión de construir grandes fábricas para la producción de caucho sintético: SK-1 en Yaroslavl y SK-2 en Voronezh, inauguradas en el verano y otoño de 1932, se tomó inmediatamente después de recibir los primeros resultados de las pruebas de tecnología industrial, y su construcción comenzó casi de inmediato.
El proceso de producción tiene tres etapas principales.
La primera etapa consiste en la producción de una sustancia sintetizada que contiene una sustancia formadora de caucho (un grupo de moléculas que transforma el monómero en un polímero), en este caso 1,3-butadieno o divinilo, a partir de materias primas. La materia prima era alcohol etílico, que en aquel entonces se obtenía de la patata. Para 40 1 toneladas de caucho sintético, es decir, la producción anual de SK-225,5, se requerían 56 XNUMX toneladas de alcohol absoluto, para cuya producción se necesitaban XNUMX XNUMX hectáreas de patata.
La segunda etapa es la polimerización del divinilo en un polímero de alto peso molecular, es decir, el propio caucho.
La tercera etapa es el procesamiento del caucho, la composición de la mezcla y su vulcanización, es decir, la producción del propio producto de caucho.
En el próximo artículo prestaremos más atención a los aspectos tecnológicos de la producción de caucho sintético.
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