Что скрывает атмосфера, или Как возник воздух…

Бош решил разобраться с каждой из множества проблем в производстве аммиака по отдельности. Одна из проблем заключалась в получении чистого азота, поскольку в воздухе, кроме азота, содержится также кислород и другие примеси. Бош обратился за помощью в неожиданное место – в пивоваренную компанию «Гиннесс». За 15 лет до этого в «Гиннессе» создали самый мощный в мире холодильник, в котором удавалось получить даже жидкий воздух (если охладить газы в составе воздуха достаточно сильно, как и все другие вещества, они перейдут в жидкое состояние). Но в данном случае Боша больше интересовал обратный процесс – кипячение сжиженного воздуха. Жидкий воздух представляет собой смесь многих веществ, и все они кипят при разной температуре. Жидкий азот кипит при температуре –196 ^oС. Поэтому Бошу требовалось получить какое-то количество жидкого воздуха с помощью названного холодильника, потом под давлением нагреть его и собрать пары азота. Теперь каждый раз, когда увидите мешок с удобрениями, вспоминайте компанию «Гиннесс».

Карл Бош, вдохновитель проекта по получению аммиака из газообразного азота

Вторая проблема заключалась в выборе катализатора. В лабораторных условиях осмий ускорял реакцию весьма эффективно, но он не годится для использования в промышленных масштабах: он гораздо дороже и реже золота, так что покупка такого количества осмия, которое требовалось для промышленных масштабов, просто обанкротила бы компанию. Бошу нужен был дешевый заменитель, и он перебрал все металлы из периодической таблицы. Его исследовательская группа провела 20 000 экспериментов, прежде чем остановилась на смеси оксида алюминия с кальцием и железом. Если Габер, ученый, нашел самый лучший индивидуальный катализатор, Бош, инженер, предпочел смесь.

Однако выделение чистого азота и выбор эффективного катализатора не дали бы никакого результата, если бы Бош не сумел преодолеть главное препятствие – достичь того высокого давления, которое требовалось для протекания реакции. Однажды профессор в университете сказал мне, что идеальная экспериментальная система отказывает именно в тот момент, когда получены последние экспериментальные данные: это означает, что на обслуживание оборудования время не затрачивается (таково мнение типичного ученого). Оборудование Боша должно было бесперебойно работать месяцами при такой температуре, при которой раскаляется железо, и при давлении в 20 раз выше, чем в двигателе паровоза. Когда представители руководства BASF впервые услышали эти цифры, они раскрыли рты от изумления. Один из них рассказал, что накануне в его отделе взорвалась печь, работавшая под давлением всего в семь раз выше атмосферного (а это лишь одна тридцатая того давления, при котором планировалось производить аммиак). Как Бош рассчитывал создать реакционную емкость, способную выдерживать подобную нагрузку?

Бош ответил, что не собирается делать этого самостоятельно. Он обратился за помощью в компанию Круппа, отливавшую легендарные пушки и полевые артиллерийские орудия. Заинтригованные поставленной задачей инженеры компании вскоре создали эквивалент «Большой Берты» для химической промышленности – несколько стальных емкостей высотой по 2,5 м с толщиной стенок 2,5 см. Для повышения прочности Бош укрепил эти емкости в бетоне. Как оказалось, это было весьма предусмотрительно, поскольку первая емкость взорвалась уже на третий день испытаний. Однако, как заметил один историк, «нельзя было останавливать работу из-за мелкой шрапнели». Сотрудники Боша придали емкостям дополнительную прочность с помощью химического покрытия, защищавшего их от коррозии под действием горячих газов, а затем придумали новые клапаны, насосы и пломбы, способные выдерживать сверхвысокое давление.

Традиционная наука всегда существовала за счет отдельных специалистов или небольших исследовательских групп, в которых каждый участник вносил конкретный вклад в общее дело.