Счастливый клевер человечества

Ранее считалось, что растение в год потребляет 60–70 % азота из внесенных азотных удобрений. Впоследствии же выяснилось, что весь внесенный в почву азот удобрений расходуется за один вегетационный период: часть используется растениями, часть иммобилизуется[353] и часть безвозвратно теряется (Ягодин, 2004). Кроме того, в процессе жизнедеятельности микроорганизмов часть азота удобрений в почве трансформируется в органические не усвояемые растениями формы. Поэтому синтетические удобрения обеспечивают в современном мире около половины всего азота в зерновых культурах, а это значит, что двое из пяти человек получают белки для своего питания благодаря процессу Габера – Боша (синтеза аммиака), в противном случае это был бы лишь один из 10. Вот почему ни одна другая инновация не оказала такого влияния на нашу цивилизацию, как искусственный синтез аммиака, ведь сами люди не могут синтезировать аминокислоты, протеиновые строительные блоки, и должны получать их извне – из растительной пищи. От первых клеточных организмов мы унаследовали свой открытый характер.

История создания азотных удобрений

У человечества не было проблем с фосфорными или калийными удобрениями. А вот с азотными дело обстояло иначе. До недавних пор они появлялись в земле исключительно естественным путем. Но население Земли быстро росло, и запасов азота в почве стало не хватать. Для получения искусственных соединений азота его необходимо было «связать»[354].

Долгое время человечеству было известно только одно естественное природное вещество – селитра. Это название из двух латинских слов (sal – соль и nitrum – природная сода, щелочь) прижилось, поскольку в древние времена и Средние века состав веществ был неизвестен. Селитра была нужна не только сельскому хозяйству, но и военным для производства пороха. Благодаря стараниям Юстуса Либиха[355] стало очевидным, что старые способы получения селитры не покроют растущих потребностей. Поэтому с 1830 г. добывать ее начали в Чили, в пустыне Атакама, где к тому времени образовались уникальные залежи селитры из разложившегося за тысячи лет птичьего помета – гуано.

В XIX в. Чили стало главным поставщиком селитры, ведь совокупный мировой спрос к тому времени увеличился со времен Мальтуса в миллион раз! Резко вырос спрос на селитру и со стороны военной промышленности. А источником для получения азота мог быть только… воздух. Цианамидный метод[356] и так называемая «норвежская селитра» (получаемая пропусканием влажного воздуха через электрическую дугу) оказались слишком дорогими. Однако к 1909 г. был разработан еще один метод связывания азота, по которому азот сначала превращали в аммиак, а уже из него производили нитраты или иные азотистые соединения. Разработал этот метод немецкий химик Фриц Габер.

Аммиак и «Циклон Б»

Афоризм о том, что в мирное время ученый принадлежит миру, а в военное служит своей стране, приписывают Фрицу Габеру, лауреату Нобелевской премии по химии, выдающемуся ученому и по совместительству… разработчику химического оружия. Габер родился в Польше, но учился в Германии у Роберта Бунзена[357]. В начале прошлого века Фриц Габер вместе с Карлом Бошем[358] успешно решил задачу получения азота из атмосферного воздуха. Синтез аммиака сегодня называют процессом Габера – Боша.

Впервые получить жидкий аммиак Габеру удалось в 1908 г. Он не просто его получил, но еще и синтезировал селитру, сняв с повестки дня вопрос о нехватке удобрений для производства продовольствия в интересах перенаселенной Европы. Другим применением селитры стало производство азотной кислоты в качестве сырья для взрывчатых веществ.

Исследования Габера по синтезу аммиака финансировала германская промышленная корпорация BASF. Впоследствии инженер этой фирмы Карл Бош доработал технологию настолько, что уже в 1910 г. на заводах корпорации начали производить аммиак. Благодаря изобретению Габера необходимая для войны[359] взрывчатка в Германии имелась в неограниченном количестве. Вскоре Габер был назначен содиректором Берлинского института физической химии и электрохимии, где продолжил работы двойного назначения. Он лично разработал способ боевого применения хлора и руководил химической разведкой в немецких войсках, инструктируя бойцов, как пользоваться газовым оружием[360].