Сколько воды в мокром белье?

Прежде всего нужно уяснить для себя масштабы проблемы. Если у вас есть стиральная машина с отделением для порошка, вы можете самостоятельно поэкспериментировать с оценкой количества воды, которое машина потребляет за одну стирку. Наливайте в это отделение чистую воду бутылками, считая их количество, до тех пор, пока машина не перестанет ее принимать. При половинной загрузке, которую я по привычке использую, моя старая машина Indesit забирает 6–8 л, плюс еще порядка 4 л в конце для полного промачивания одежды и начала цикла. При каждом полоскании машина использует также 6–8 л, а за цикл полосканий может быть 3–4. При полной загрузке за одну стирку машина потребляет около 50 л воды. Столько вы выпиваете за месяц. Если вы умножите количество стирок, которое обычно люди совершают за неделю, месяц или год, на это число, то получите огромное количество воды. Если предположить, что средняя семья стирает дважды в неделю при полной загрузке, за год она израсходует несколько тысяч литров воды, а жители с пары улиц за год используют ее столько, сколько помещается в большом олимпийском бассейне[285].

Бо льшая часть этой воды возвращается в городскую сточную систему. Обычная стиральная машина сушит белье, вращая барабан со скоростью 1000 оборотов в минуту. Это очень быстро. Если посчитать с учетом диаметра среднего барабана, такое вращение может дать линейную скорость около 85 км/ч. Именно с такой скоростью унесется барабан из вашей кухни, если ему удастся сорваться с креплений[286]. Если бы вы смогли открыть машину в процессе отжима, то увидели бы внутри барабана нечто похожее на кусок бетона, который расположился так, чтобы уравновешивать барабан при таком быстром вращении. Этот способ отжима сырого белья за счет вращения хорош для удаления влаги, но не совершенен. Вспомнив о науке, которая стоит за принципом работы колеса (глава 3), вы поймете: если барабан не полупуст и всё белье не располагается равномерно по его окружности, белье, которое лежит ближе к его центру, проходит за каждый оборот меньшее расстояние и высушивается хуже, чем белье, лежащее дальше от центра.

Если вы взвесите нормальную загрузку стиральной машины до и после стирки, то заметите, что после цикла белье будет примерно на 2 кг тяжелее, чем до стирки. Получается, даже после сушки в барабане в нем остается около 2 л воды[287]. А если вращать белье дольше? Это не всегда даст нужный эффект. Объемные натуральные волокна, например шерсть, удерживают больше влаги, чем синтетика с тонкими волокнами. Вы можете почти высушить свой зонтик, встряхнув или покрутив его вдоль оси, но не сможете так же освободить от влаги шерстяной пуловер. Чем тяжелее вещь, которую вы кладете в машину для стирки, тем труднее будет раскрутить ее при сушке и убрать из нее воду. Если белье в барабане сбивается в кучу и неравномерно распределяется, мотору труднее вращать такой груз, и вещи после стирки будут более влажными. Поэтому многие современные стиральные машины устроены так, что после финального полоскания перед сушкой совершают несколько колебательных движений вперед-назад, чтобы вещи в барабане распределились равномернее.

Если посмотреть на мокрое белье с научной точки зрения, то мы увидим несколько иную картину. Наша задача – освободить плотно переплетенные текстильные волокна от 2 л воды. И для этого есть только два способа.

Сушка с использованием силы

Первый способ – использование силы для того, чтобы выжать воду из ткани. Когда мокрое белье быстро вращается, в барабане возникает центробежная сила, действующая на его содержимое и прижимающая белье к внешним стенкам. Вода подвергается тому же воздействию. По окружности барабана в стенках есть отверстия, в которые вода уходит по прямой, попадает в окружающий барабан кожух и далее по сливу – в выталкивающий насос[288]. Когда вы встряхиваете белье и оставляете его сушиться, сначала какое-то количество молекул воды под действием силы удаляется с ткани. Когда белье висит, оставшаяся вода стекает в нижнюю его часть, а потом на землю (или на пол). При этом используется сила земного притяжения для того, чтобы отделить воду.

Сушка выпариванием

Многие из нас сушат мокрое белье и постиранные вещи путем превращения воды в испарения. Мы вывешиваем белье на воздухе, пользуемся горячими сушками, применяем специальные деревянные или металлические конструкции и даже (если больше негде посушить белье, поскольку мы живем на 23-м этаже) кладем его на батарею центрального отопления. Поскольку чаще всего мы используем тепло для того, чтобы высушить наши вещи, то считаем, что его наличие обязательно. Но это не так. Когда вы вывешиваете рубашку посушиться, вода, заключенная в ее волокнах, благодаря капиллярному эффекту поднимается на поверхность ткани, а затем выпаривается. Вода из жидкости превращается в испарения – газ, своеобразное холодное облако невидимого пара. И для этого не обязательно нужно тепло.

Мы всегда представляем себе воду как вещество, которое в зависимости от температуры может принимать твердую, жидкую или газообразную форму. Жидкая вода превращается в лед (когда замерзает) или в пар (когда кипит). Но она может испаряться и независимо от температуры. Оставьте миску с водой на открытом воздухе – и вода рано или поздно испарится, будь там тепло или нет. Поэтому ее можно убрать из мокрых вещей и в холодные дни. Только это занимает больше времени, и задействованы уже другие процессы. Когда вы кипятите воду в кастрюле и производите пар, вы используете постоянный приток энергии, чтобы «выбить» наиболее активные молекулы из воды и перевести их в пар. Здесь процесс испарения происходит под действием тепла. Когда вы сушите белье на холоде, вы используете силу ветра, который «выдувает» молекулы воды из ткани. Так что при такой сушке необходим постоянный приток сухого воздуха.

Слово «сухой» здесь очень важно, потому что еще одним фактором, определяющим, насколько быстро ваши вещи освободятся от воды (если освободятся от нее вообще), является влажность воздуха (уровень водяных испарений в окружающей среде). В тропическом лесу нет смысла вывешивать мокрые вещи на просушку. В жаркий и влажный летний день белье будет сохнуть дольше, чем в сухой. Вода с бо льшим трудом будет покидать одежду и перемещаться во влажную атмосферу. Зато в сухую погоду при низкой влажности вы с успехом сможете высушить свое белье даже при низкой температуре. Там, где я живу, часты восточные ветры, которые дуют со стороны моря (и, по иронии судьбы, приносят низкую влажность). В такие дни, даже посреди зимы, можно высушить вещи на три четверти на открытом воздухе всего за несколько часов. Низкая влажность воздуха гораздо важнее, чем тепло[289].

К более чистому будущему?

Стирка и сушка белья требуют больших затрат времени и энергии. «Мокрая чистка» (стирка) обычно очень эффективна, но она перестает представляться таковой, если взглянуть на процесс комплексно. Может, было бы лучше чистить одежду без воды? Возможно ли это? Вполне! Изобретение синтетических волокон в середине XX века значительно упростило стирку, и можно обоснованно надеяться, что текстильное производство будет совершенствоваться и дальше.

Немногих из нас прельщает перспектива облачаться в нейлон с ног до головы, даже если такую одежду можно стирать одним движением. Но должны быть технологии, которые намного улучшат ткани. Сегодня нанотехнологии уже используются для того, чтобы покрывать текстильные волокна специальными грязеотталкивающими составами, которые предотвращают прилипание пыли и грязи. Вещи из таких тканей нужно стирать, но грязь удаляется с них легче. А одежда из тканей, которые быстрее высыхают? Или вообще сохнут мгновенно? Или одежда, которую можно было бы стирать порошком вроде сухих дезодорантов, которые легко стряхнуть с нее вместе с грязью? Компания Xeros разработала стиральную машину, в барабане которой находятся тысячи маленьких пластиковых шариков. С их помощью в процессе стирки потребление воды снижается на 72 %, энергии – на 47 %, а стирального порошка – вдвое[290]. Это та наука, которая определит будущее технологии стирки и чистки одежды.

Что в бутылке?

Химия и кулинария имеют много общего. Но если хороший рецепт заставляет вас глотать слюнки, то его химический эквивалент – состав какого-либо моющего средства – может заставить почесать голову или даже охнуть от беспокойства. Забудьте яйца и муку, масло и щепотку соли. На сцене появляются ионные и анионные поверхностно-активные вещества, вещества для связывания ионов кальция, энзимы, растворители, усилители цвета, отбеливатели, цветные добавки и ароматические вещества (отдушки). Что они делают в моющих средствах и почему нам нужны эти вещества?

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) – главная сила в борьбе с грязью в составе моющих средств и стиральных порошков. В бутылке стирального вещества таких ПАВ обычно несколько. Вещества для связывания ионов кальция (они заменяются ионами щелочи) облегчают задачу поверхностно-активным веществам, смягчая воду. Энзимы – химические ускорители (катализаторы) процессов, которые помогают воде и стиральному веществу атаковать три разновидности естественной грязи. Они бывают трех видов: протеазы, которые борются с белковыми пятнами; липазы, которые работают против жиров и сальных пятен; и амилазы, которые удаляют крахмал. В стиральных порошках важную роль играют отбеливатели, а также усилители яркости цветов. Отбеливатели – сложные химические вещества, которые, как всегда подчеркивалось в маркетинговых кампаниях 1970-х и 1980-х, придают вашему белью голубовато-белый цвет. Хитрость здесь в том, что эти вещества, подобно фосфору во флуоресцентных лампах, превращают ультрафиолет солнечного света в свет видимый. Так что ваша белоснежная рубашка начинает отражать больше видимого света, чем на нее падает.

А что с другими ингредиентами? Современные стиральные средства чрезвычайно концентрированы и содержат очень мало воды. Так что им нужны растворители, чтобы оставаться в жидкой форме. Поэтому в каждой емкости со стиральным составом обязательно есть один-два растворителя, которые обеспечивают равномерное распределение других компонентов и предотвращают загустение смеси. Цветные добавки и отдушки стирке не помогают, но маркетологи все равно считают их очень важными. Красители придают унылому химическому стиральному веществу, похожему на обойный клей, привлекательный розовато-лиловый или бирюзовый цвет. А отдушки убеждают нас в тот момент, когда мы открываем машину после стирки, что мы сделали правильный выбор.

Стиральные и моющие вещества приносят много пользы одежде. Но не нашей планете. Практически каждый компонент стирального порошка или жидкости имеет хорошо изученный недостаток с точки зрения экологии. Например, поверхностно-активные вещества могут наносить большой вред аквакультуре (фауне)[291]; фосфаты (которые часто используются в связывающих ионы кальция веществах) снижают содержание кислорода в водоемах, заставляя задыхаться обитающих там животных; растворители ядовиты и для людей, и для водного мира. Стиральные порошки и жидкости нарушают работу эндокринной системы обитателей рек и водоемов: из-за них до 80 % рыб в реках меняют пол[292]. Если учесть, что водный мир составляет часть гораздо более широкой экосистемы, в которую входят насекомые, птицы и человек, можно сделать вывод о том, что проблема загрязненных рек и морей на них не заканчивается: она обязательно рано или поздно затронет всех нас.

В чем решение? Всегда читайте, что написано на этикетках. Думайте о химии. Используйте воду и самые мягкие и безопасные для окружающей среды стиральные вещества.

▲ Как работают усилители цвета в стиральных средствах. Солнечный свет содержит обычный видимый свет и невидимый ультрафиолет. Когда ваша белая футболка находится на солнце, она отражает видимый свет, но поглощает ультрафиолет. После того как футболка будет постирана с использованием стирального вещества, содержащего усилитель цвета (отбеливатель), на волокна ткани попадут и останутся там микрочастицы фосфорсодержащих химикатов (как на внутренней поверхности неоновых ламп). Эти частицы улавливают ультрафиолет и превращают его в видимый свет (за счет изменения длины волны отраженного света и ее смещения в видимую область спектра). Так что футболка будет отражать больше света и казаться ярче, чем она была до стирки.