captcha

Jūsų klausimas priimtas

Du žmonės, pamaitinę pusę pasaulio

Jeigu stebuklu vadinama tai, kaip vienas žmogus (arba, kai kurių šaltinių teigimu, Dievas) viena žuvimi ir vienu duonos kepalu pamaitinama visą minią, tai kaip pavadinti dviejų mokslininkų nuopelną – beveik pusės pasaulio pamaitinimą?
F. Haberis, Wikimedia Commons nuotr.
F. Haberis, Wikimedia Commons nuotr.

Jeigu stebuklu vadinama tai, kaip vienas žmogus (arba, kai kurių šaltinių teigimu, Dievas) viena žuvimi ir vienu duonos kepalu pamaitinama visą minią, tai kaip pavadinti dviejų mokslininkų nuopelną – beveik pusės pasaulio pamaitinimą?

O būtent tokį darbą atliko du kuklūs chemikai – Fritzas Haberis ir Carlas Boschas – kurių nuopelną žvelgiant iš šiandienos perspektyvos galėtume labai lengvai, tačiau nepelnytai nuvertinti: pirmasis mokslininkas atrado būdą fiksuoti azotą. Tuo metu antrojo nuopelnas – azoto fiksavimo proceso pritaikymas pramonėje. Tikriausiai skamba labai jau nuobodžiai. Tačiau iš tiesų bendras dviejų mokslininkų darbas pasauliui padovanojo azoto pagrindo trąšas ir keleriopai padidino žemės ūkio produktyvumą.

Azotas – vienas iš esminių mitybinių elementų augalams. Ir nors azoto dujos sudaro net 78 procentus oro, šis elementas dujiniame pavidale augalams yra bevertis – augalijos pasaulyje nėra mechanizmų, leidžiančių įsisavinti atmosferos azotą. Jiems tinkamas tik fiksuotas azotas, t. y., azoto junginiai – amoniakas, nitratai, nitritai ir panašiai). O natūraliai azotą fiksuoti geba tik bakterijos ir žaibas.

Vienas iš augalams tinkamo azoto šaltinių – gyvulių mėšlas. Tačiau dideliems ūkiams tvartų produkcijos nepakako. Todėl anais laikais, XIX amžiuje, didelė dalis pasaulio žemės ūkių buvo priklausomi nuo Čilės – ten buvo patys didžiausi pasaulyje natrio nitrato klodai. Tiksliau, 350 km ilgio pakrantė, kurioje paukščių mėšlo sluoksnio storis buvo apie pusantro metro. Žinoma, priklausomybė nuo vieno šaltinio netenkino pasaulio valstybių politinių lyderių, todėl jie daugiau nei šimtą metų visokeriopai skatino mokslininkus ieškoti alternatyvių fiksuoto azoto šaltinių. Ir pats patogiausias anuometiniu suvokimu buvo amoniakas – skystis, apie kurio sudėtyje esama augalams tinkamą azotą jau ilgą laiką buvo žinoma.

F. Haberis puikiai suprato, jog amoniako gamyba turėtų būti santykinai paprastas procesas – tam tereikėjo tinkamomis proporcijomis sumaišyti azoto ir vandenilio dujas. Tačiau dujas tiesiog sumaišius gausis ne daugiau nei šnipštas – kad vyktų reakcija, dar reikia ir tinkamų temperatūros bei slėgio sąlygų, ir katalizatoriaus. Būtent tinkamų šiai reakcijai sąlygų paieška ir buvo F. Haberio opus magnum.

Ir jam tai pavyko 1909 metais – per penkias valandas trukusią reakciją, katalizavimui panaudojus osmį ir uraną, gauta 10 proc. reakcijos išeiga. Nors rezultatas lyg ir nelabai koks, tačiau tai buvo akivaizdus įrodymas, jog azotą fiksuoti įmanoma ir pramoniniu būdu. Ir šis įrodymas F. Haberiui uždirbo Nobelio chemijos srities premiją – ja mokslininkas pagerbtas 1918 metais.

Tiesa, problemų kėlė tai, kad laboratorijos aplinkoje F. Haberis naudojo 13 cm skersmens ir 75 cm ilgio aukščio cilindrinį indą – didesniuose, pramoninei gamybai tinkamesniuose induose nebuvo įmanoma sudaryti reakcijai reikalingų sąlygų. Čia jam padėjo toje pačioje kompanijoje BASF dirbęs kolega C. Boschas.

Iš pradžių jis iš F. Haberio atrasto proceso pašalino labai nepatrauklius katalizatorius – jie buvo sunkiai gaunami ir brangūs. Juos pavyko pakeisti gryna geležimi ir tam tikrais priedais. O vėliau, per daugelį metų atlikęs daugiau nei 20 000 atskirų reakcijų dvidešimtyje paties sukurtų skirtingų reaktorių, mokslininkas amoniako gamybos procesą ištobulino. Vėliau procesas buvo pavadintas Haberio-Boscho vardu.

Per tą laiką jis išsiaiškino, jog reakcijos indas būtinai turi būti dvisienis, kad galėtų išlyginti slėgį ir palaikyti tinkamą temperatūrą. Taip pat išmoko gaminti saugias aukštakrosnes. Pamažu C. Boschas vis didino reakcijos indus, kol pradėjo gaminti amoniaką net 8 metrų aukščio cilindre. O 1913 metais Vokietijos mieste Oppau atidarė savo gamyklą „Stickstoffwerke“. Tai buvo pirmoji pramoninė cheminių trąšų gamykla pasaulyje, nuo kurios prasidėjo pasaulinė trąšų gamybos pramonė, keleriopai padidinusi žemdirbystės produktyvumą. Jis tapo pirmuoju mokslininku, Nobelio chemijos premiją gavusiu ne už teorinius, o už praktinius darbus – tai įvyko 1931 metais.

Norint suprasti šio atradimo svarbą reikėtų įsiklausyti į ekologo ir politikos analitiko Vaclavo Smilo žodžius, surašytus knygoje „Enriching the Earth“: jis tvirtina, jog Haberio-Boscho procesas yra „nepalyginamai didesnės fundamentalios reikšmės šiuolaikiniam pasauliui atradimas nei lėktuvai, atominė energetika, kosminiai skrydžiai ar televizija. Pasaulinės populiacijos padidėjimas nuo 1,6 mlrd. žmonių 1900 metais iki 6 mlrd. 2000 metais nebūtų įmanomas nemokant vykdyti amoniako sintezės“.

Pasaulinė trąšų pramonės asociacija skelbia, kad ir šiandien taikant Haberio-Boscho procesą kasmet pagaminama 100 mln. tonų azoto trąšų. Daugiau nei pusė šių trąšų sunaudojama grūdinėms kultūroms tręšti. V. Smilo ir kitų mokslininkų skaičiavimais, maistu, kuris išaugintas patręšus azotinėmis trąšomis, maitinasi 40 proc. pasaulio populiacijos. Be Haberio-Boscho proceso nebūtų nė menkiausios galimybės išmaitinti tuos 7 mlrd. žmonių, kurie šiandien gyvena planetoje – ką jau bekalbėti apie 10 milijardų, kurie, kaip manoma, mūsų planetoje gyvens 2050 metais.

Tamsioji mokslo pusė

Vėliau abu chemikai savo genialumą buvo nukreipę ir gerokai tamsesne kryptimi – ne gyvybės puoselėjimui, o jų naikinimui. Vokietijai kariaujant Pirmajame pasauliniame kare C. Boschas gamino sprogmenis Vokietijos kariuomenei.

Tačiau sprogmenų gamyba – visiškai nekaltas užsiėmimas, lyginant su tuo, kaip savo šaliai karo metu talkino F. Haberis. Iš pradžių jis sukūrė alternatyvą tradiciniam antifrizui – taip jis padidino karinio transporto ilgaamžiškumą, be to, iš amoniako buvo gaminama ir azoto rūgštis, būtinas sprogmenų bei šaudmenų gamybos komponentas. Tačiau tai – niekis lyginant su F. Haberio pagamintomis chloro dujomis, pirmu pasaulyje cheminiu ginklu. Šioms dujoms kontaktuojant su gleivinėmis, chloras reaguoja su vandeniu ir susidaro vandenilio chloridas (arba druskos rūgštis) – stipriai dirginanti medžiaga. Jeigu dujos užklumpa karius be dujokaukių, šiems druskos rūgštis išdegina akis, nosį, gerklę ir plaučius, o kvėpuojant dujomis ilgesnį laiką jos yra mirtinos – auka uždūsta.

F. Haberis asmeniškai dalyvavo dujas panaudojant pirmą kartą, 1915 m. balandžio 22 dieną, Prancūzijoje. Tądien F. Haberio išradimas atėmė daugiau nei 10 000 gyvybių. Praėjus trims savaitėms nusišovė F. Haberio žmona – manoma, jog ji negalėjo susitaikyti su vyro darbu. Žmonos mirties rytą F. Haberis išvyko prižiūrėti Rusijos karių nuodijimo rytų fronte.

Kaip bebūtų apmaudu, dėl savo šalies net žmoniškumo principus pamynęs mokslininkas neįgijo imuniteto nuo Adolfo Hitlerio, 1933 metais tapusio Vokietijos kancleriu, politikos – žydų šeimoje užaugęs mokslininkas buvo priverstas emigruoti į Jungtinę Karalystę.

Šaltinis www.delfi.lt

Komentarai

Spausdami siųsti mygtuką sutinkate su Taisyklėmis ir atsakomybe

Mokslas ir IT

 

Susiję įrašai

 
Visi įrašai
Kraunasi ...
 
GrojaraštisIrašaiKeisti
Kraunasi ...
  
VartotojasPašalinti
Kraunasi ...