C czyli nauka na rozdrożu

Człowiek, który się rodzi w świecie już zajętym, jeśli rodzina nie może go wyżywić, lub gdy społeczeństwo nie potrzebuje jego pracy, człowiek taki nie ma najmniejszego prawa domagać się jakiejkolwiek żywności i jest istotnie zbyteczny na ziemi, pisał w 1798 r. Thomas Robert Malthus, wieszcząc nadejście powszechnego głodu spowodowanego rosnącym zaludnieniem.

Sto lat później podobną wizję roztaczał przed członkami brytyjskiego stowarzyszenia wspierania nauk jego prezes, chemik William Crookes. Kurczące się zasoby ziemi uprawnej oraz używanej do jej użyźniania chilijskiej saletry spowoduje kryzys żywiącej się pszenicą rasy kaukaskiej. Znamienna jest różnica w ocenie przyszłości dzieląca Malthusa i Crookesa.

O ile ten pierwszy upatrywał szansy na uniknięcie Armagedonu w zmianie charakteru ludzi (biedni powstrzymają się od małżeństw), o tyle ten drugi nadzieję pokładał w nauce. Crookes namawiał chemików by podjęli pracę nad pozyskaniem azotu z powietrza. Wystarczy go wychwycić i związawszy z innymi pierwiastkami dostarczyć do gleby, by ją w ten sposób użyźnić.

Choć człowiek para się rolnictwem od rewolucji neolitycznej, to wiedza o odżywianiu się roślin poczyniła znaczące postępy dopiero w XIX w. Jeszcze na początku stulecia Albrecht Daniel Thaer twierdził, że rośliny żywią się rozkładającymi się w glebie substancjami organicznymi (próchnicą). W latach 40-tych profesor chemii na uniwersytecie w Giessen Justus Liebig dowiódł fundamentalnego znaczenia fosforu i azotu w odżywianiu roślin. W tym samym czasie Anglik John Bennet Lawes otworzył pierwszą fabrykę nawozów fosforowych.

Skąd czerpać azot?

Odkryty w 1772 r. przez Daniela Rutheforda azot jest jednym ze składników białek i aminokwasów i jako taki wpływa na tempo wzrostu organizmów żywych, w tym roślin. Jego deficyt manifestuje się ich skarleniem, a w skrajnych przypadkach żółknieniem liści, co dowodzi braku nieodzownego w fotosyntezie chlorofilu. Azot stanowi 80% powietrza atmosferycznego, ale występuje w nim w postaci zespolonych potrójnym wiązaniem dwóch atomów (N2).

Student Haber został powołany do wojska. Jak każdy wykształcony Prusak, pragnął zostać oficerem rezerwy. Choć zdał egzaminy, nominacji nie dostał z powodu swego pochodzenia. Żydów jako oficerów tolerowano tylko w korpusie medycznym lub weterynaryjnym.

Wiązanie to trudno rozerwać, a w tej postaci nie jest on przyswajalny przez rośliny. Rozbić cząsteczki mogą wyładowania atmosferyczne albo bakterie brodawkowe żyjące w korzeniach roślin motylkowych (np. groch, koniczyna, fasola, łubin). W obu wypadkach azot trafia do gleby w postaci przyswajalnych przez rośliny azotanów. Zwierzęta i ludzie czerpią azot z pokarmu, ale także wydalają go. Ponieważ nawet gleby bogate w azot stopniowo tracą go w skutek uprawy roślin, uzupełnienie jego zawartości możliwe jest w drodze nawożenia i/albo okresowego sadzenia roślin motylkowych.

Uzbrojone w naukową wiedzę rolnictwo europejskie XIX w. poszukiwało nowych źródeł minerałów. Krótko po 1840 r. pojawiło się w Anglii sprowadzane z Peru guano, bogate w azot, wapń i fosfor odchody ptaków morskich i nietoperzy. W 1841 r. sprowadzono 2 tys. ton, a w rekordowym 1858 - 300 tys. ton. Wkrótce miejsce guana zajęła saletra chilijska, a jej głównym konsumentem stały się Niemcy. Zainteresowane nią było nie tylko rolnictwo, lecz także przemysł zbrojeniowy, bo pozyskiwany z niej kwas azotowy stanowił składnik materiałów wybuchowych, od prochu strzelniczego poczynając, na trotylu kończąc.

Chemicy usiłujący rozwiązać problem postawiony przez Crookesa szli dwoma drogami. Pierwsza naśladowała naturę, kwas azotowy (HNO3) chciano pozyskać z powietrza w drodze syntezy w łuku elektrycznym zasilanym prądem zmiennym o wysokim napięciu i dużej częstotliwości. Pracował nad tym w Szwajcarii Ignacy Mościcki, a równolegle, ale niezależnie, Norweg Kristian Birkeland. Metoda ta była jednak kosztowna. W dysponujących dogodnymi warunkami naturalnymi dla elektrowni wodnych Szwajcarii i Norwegii nie był to problem, ale gdzie indziej koszta przekraczały zyski.
Szukano więc drogi alternatywnej – syntezy amoniaku (NH3), z którego można uzyskać i kwas azotowy i inne azotany. Warunkiem powodzenia było obliczenie parametrów równowagi reakcji, czyli ciśnienia i temperatury oraz wybór katalizatora przyspieszającego reakcję.

Fritz Haber

Fritz Haber urodził się w 1868 r. we Wrocławiu, w rodzinie żydowskiego kupca handlującego sztucznymi barwnikami, specjalnością niemieckiego przemysłu chemicznego. Ukończywszy 21. rok życia, student Haber został powołany do wojska. Jak każdy wykształcony Prusak, pragnął zostać oficerem rezerwy. Choć zdał egzaminy, nominacji nie dostał z powodu swego pochodzenia. Żydów jako oficerów tolerowano tylko w korpusie medycznym lub weterynaryjnym.

Ukończywszy studia z doktoratem w 1891 r., Haber spędził rok jako praktykant w różnych firmach, w tym i w firmie ojca. Panowie nie potrafili się dogadać, więc Fritz opuścił Wrocław w poszukiwaniu posady akademickiej. Jej uzyskanie nie było łatwe, bo mimo formalnego równouprawnienia, Żydzi nie byli mile widziani w akademii. Świadczy o tym dyskusja między koryfeuszami ówczesnej niemieckiej historiografii, Heinrichem von Treitschke i starszym o pokolenie Theodorem Mommsenem. Ten pierwszy uważał Żydów za element obcy niemieckiemu społeczeństwu, winny „zatruciu” jego ducha „materializmem”. Mommsen odpowiadał, że Niemcy są zlepkiem plemion germańskich, a nakazem czasu jest zacieranie różnic. Niemieccy Żydzi mają takie samo prawo do bycia Niemcami, jak ja i pan, pisał.

Pod wpływem argumentów Mommsena (a zapewne i dla kariery), Haber w 1892 r. przeszedł na luteranizm. Trzy lata później uzyskał asystenturę na Uniwersytecie Technicznym w Karlsruhe. Badeńska uczelnia działała niedaleko Ludwigshafen, siedziby największego niemieckiego koncernu chemicznego, Badische Anilin und Soda Fabrik. Haber z zapałem prowadził badania i publikował rozprawy z zakresu chemii fizycznej. Musiał jednak czekać 12 lat na profesurę. Zawdzięczał ją interwencji rektora uniwersytetu Carla Englera.

Ukończywszy studia z doktoratem w 1891 r., Haber spędził rok jako praktykant w różnych firmach, w tym i w firmie ojca. Panowie nie potrafili się dogadać, więc Fritz opuścił Wrocław w poszukiwaniu posady akademickiej. Jej uzyskanie nie było łatwe, bo mimo formalnego równouprawnienia, Żydzi nie byli mile widziani w akademii.

Amoniak

Amoniak zainteresował Habera w 1903 r., gdy zwrócili się doń wiedeńscy przedsiębiorcy, bracia Margulies, przedstawiając wyniki swoich doświadczeń. Haber zweryfikował je negatywnie, obliczając przy tym warunki równowagi reakcji, które opublikował. Zapewne nie wróciłby do amoniaku, gdyby nie list od Walthera Nernsta, profesora uniwersytetu berlińskiego, który niedawno sformułował trzecią zasadę termodynamiki.

Nernst budził w Haberze złe uczucia. Złe, bo pisząc swój podręcznik chemii fizycznej był Haber bliski owej trzeciej zasady, ale zabrakło mu wyobraźni. Nernst kwestionował obliczenia Habera dotyczące syntezy amoniaku i zapowiadał, że jeden z jego studentów zweryfikuje je. Podziałało to na Habera jak płachta na byka. Odtąd całe dnie spędzał w laboratorium nad amoniakiem.

Dzięki Englerowi, Haber podpisał umowę z BASF, który zobowiązał się wypłacać mu dodatkową pensję oraz finansować wyposażenie laboratorium. Szefowie BASF-a nie wierzyli w sukces, stąd zapewne klauzula przyznająca Haberowi 10% procent od zysku osiągniętego dzięki jego badaniom. Rok później z aparatury laboratoryjnej popłynął amoniak. Świadkami tego byli współpracownicy Habera i zawołany naprędce z sąsiedniego laboratorium chemik Hermann Staudinger.

Droga od laboratorium do fabryki nie była prosta. Zanim wdrożono produkcję należało skonstruować wieżę wytrzymującą ciśnienie 300 atmosfer oraz wymienić katalizator – zastosowany przez Habera osm jest metalem rzadkim, a przez to drogim. Problemy te rozwiązali pracujący w BASF Carl Bosch i Alvin Mittasch. Ten pierwszy z dzięki kredytom państwowym wzniósł fabrykę amoniaku na przedmieściu Ludwigshafen. Władzom chodziło jednak nie tyle o rolnictwo, co o wojnę - obfitość kwasu azotowego uwalniała Niemcy od importu chilijskiej saletry.

Opromieniony sławą i bogaty Fritz Haber w maju 1911 r. objął kierownictwo Instytutu Chemii Fizycznej Towarzystwa Postępu Naukowego im. Cesarza Wilhelma. Organizacja ta powstała dzięki porozumieniu rządu i przemysłu, by wspierać niemiecką naukę, od której – jak uważano – zależy pozycja Niemiec w świecie.

Synteza amoniaku rozwiązała problem materiałów wybuchowych. Ale Haber miał do zaoferowania jeszcze coś innego. Kiedy we wrześniu 1914 r. płk Max Bauer wysunął projekt użycia gazu jako broni, Haber podchwycił ideę i stworzył zespół pracujący nad zagadnieniem.

Na pola, czy do luf armatnich?

Byłem jednym z najpotężniejszych ludzi w Niemczech. Byłem więcej niż dowódcą wojskowym, więcej niż liderem przemysłu. Byłem twórcą przemysłu, moja praca była nieodzowna dla gospodarczej i militarnej ekspansji Niemiec. Wszystkie drzwi stały przede mną otworem, podsumował wojenne lata Haber w rozmowie z Chaimem Weizmannem, brytyjskim chemikiem i działaczem syjonistycznym, już po wygnaniu z hitlerowskich Niemiec.

Rzeczywiście wiele drzwi było otwartych przed kapitanem Haberem, który w wieku 45 lat doczekał się upragnionych wojskowych szlifów. W Haberze Naczelne Dowództwo Armii znalazło znakomity umysł i wybitnie energicznego organizatora, zdeterminowanego i prawdopodobnie pozbawionego skrupułów - po 70 latach scharakteryzował jego postawę brytyjski historyk przemysłu chemicznego, Ludwig Haber – prywatnie syn Fritza. Synteza amoniaku rozwiązała problem materiałów wybuchowych. Ale Haber miał do zaoferowania jeszcze coś innego. Kiedy we wrześniu 1914 r. płk Max Bauer wysunął projekt użycia gazu jako broni, Haber podchwycił ideę i stworzył zespół pracujący nad zagadnieniem.

W początku 1915 r. Haber objeżdżał front poszukując zmobilizowanych chemików. Tak wspominał swą z nim rozmowę Otto Hahn, przyszły ojciec technologii jądrowej, w lutym 1915 r. porucznik piechoty: poszedłem do hotelu, zastałem Habera leżącego w łóżku, z którego wygłosił wykład o tym jak należy prowadzić wojnę […], aby doprowadzić ją do oczekiwanego rezultatu. Na wątpliwość natury moralnej Haber miał odpowiedź: niezliczone ludzkie istnienia zostaną ocalone, jeśli uda się zakończyć wojnę wcześniej. Hahn zasilił oddział Habera.

Wbrew protestom żony, Haber udał się na front by osobiście nadzorować użycie broni gazowej. Nie było to zajęcie wdzięczne, bo niemieccy generałowie niechętnie patrzyli na nową broń, przeczuwając, że może ona spowodować nieprzewidzianą odpowiedź aliantów. Większość dowódców starała się nie dopuścić jej na swój odcinek, a dowodzący pod Ypres gen. Daimling nie odmówił sobie przyjemności zrugania kapitana Habera od szarlatanów, po tym jak po raz kolejny odwołano atak z powodu zmiennego kierunku wiatru. Kiedy już użyto chloru, Haber podążał w ślad za atakująca piechotą, by zobaczyć skutki działania trucizny.

Do Berlina Haber powrócił w końcu kwietnia, by w początku maja udać się do Nieborowa, gdzie oczekiwało jego oddział kolejne zadanie. W wyjeździe na front nie przeszkodziło mu samobójstwo żony, która zastrzeliła się z jego służbowego pistoletu w nocy z 1 na 2 maja 1915 r.

Wprawdzie nie ścigany jako zbrodniarz wojenny mógł Haber pozostać na stanowisku dyrektora instytutu, ale w 1921 r. musiał opowiadać o swej wojennej przeszłości inspektorowi rozbrojeniowemu, angielskiemu chemikowi Haroldowi Hartleyowi, również zaangażowanemu w wojnę gazową, tyle że po drugiej stronie.

Clara Immerwahr – doctisssima virgo

W 1901 r. Haber poślubił Clarę Immerwahr. Clara była kobietą nieprzeciętną. Jako wolontariuszka uczestniczyła w wykładach na uniwersytecie wrocławskim, eksternistycznie zdała maturę i kontynuowała swe prywatne studia. Jej aktywnością uniwersytecką kierował nieformalny tutor, profesor Richard Abegg, kolega Habera z okresu studiów. W grudniu 1900 r., Clara obroniła doktorat. Po obronie dziekan nazwał ją „najuczeńszą dziewicą”, pierwszą kobietą, która uzyskała we Wrocławiu doktorat.

Małżeństwo z Haberem okazało się pasmem udręk. Mąż zajęty był pracą, a Clara pogrążała się we frustracji. Chciała być chemikiem, a została żoną profesora chemii. Kolejne stadia dramatu wyczytać można z korespondencji z Abeggiem prowadzonej aż do jego tragicznej śmierci w wypadku balonowym w 1910 r.

Mimo osobistej tragedii, Haber nadal udoskonalał broń chemiczną. U schyłku wojny jego zespół liczył 1500 osób. Energii Habera nie przygasiła korespondencja z nastawionym pacyfistycznie Hermannem Staudingerem, który oskarżył Habera w prywatnym liście o sprzeniewierzenie się etosowi chemika, który powinien nieść brzemię odpowiedzialności wobec całej ludzkości. Ja się nie zmienię, i to odróżnia mnie od ciebie, odpisał Haber. Rzeczywiście Staudinger był nie do naprawienia. Zdawał sobie z tego sprawę rektor uniwersytetu we Fryburgu Bryzgowijskim, filozof Martin Heidegger, który w 1933 r. w donosie do Gestapo sugerował wyrzucenie pacyfistycznie nastawionego Staudingera z uniwersytetu bez prawa do emerytury.

Złoto z morskiej wody

Klęska Niemiec była ciosem dla Habera, który tylko w niewielkim stopniu rekompensowalo przyznanie mu nagrody Nobla za syntezę azotu w listopadzie 1919 r. (formalnie nagrodę przyznano za rok 1918).

Wprawdzie nie ścigany jako zbrodniarz wojenny mógł Haber pozostać na stanowisku dyrektora instytutu, ale w 1921 r. musiał opowiadać o swej wojennej przeszłości inspektorowi rozbrojeniowemu, angielskiemu chemikowi Haroldowi Hartleyowi, również zaangażowanemu w wojnę gazową, tyle że po drugiej stronie. Haber nie był do końca szczery. Nie wspomniał o rekomendacji dla pewnego niemieckiego przedsiębiorcy, który wyprzedawał zapasy broni chemicznej do Hiszpanii, która z kolei użyła gazu w Maroku.

W 1923 r., krótko po podpisaniu układu z ZSRR w Rapallo, niemiecka technologia trafiła do ZSRR. Nie wspomniał też Haber, że badania nad gazami przeniesiono do sąsiedniego Instytutu Biologii Rolnictwa i Leśnictwa, gdzie kontynuowano badania nad opracowanym pod kierunkiem Habera gazem, który w latach wojny służył do dezynsekcji i deratyzacji magazynów zbożowych. Ponieważ środek był bezwonny i przez to niebezpieczny dla ludzi, w 1919 r. dodano doń substancje zapachowe i ochrzczono mianem Zyklon A. Kilka lat później, po kolejnym udoskonaleniu, nazwę zmieniono na Zyklon B.

Habera zajmował wtedy inny problem. Klęska oznaczała obciążenie Niemiec kontrybucjami, na których spłatę brakowało środków. Wychodząc od hipotezy szwedzkiego chemika Svante Arrheniusa o możliwości uzyskania złota z morskiej wody, Haber poświęcił 6 lat na badania. Okazało się jednak, że ilości złota są śladowe, a próby jego pozyskania nie mają ekonomicznego uzasadnienia.

Ponieważ środek był bezwonny i przez to niebezpieczny dla ludzi, w 1919 r. dodano doń substancje zapachowe i ochrzczono mianem Zyklon A. Kilka lat później, po kolejnym udoskonaleniu, nazwę zmieniono na Zyklon B.

Ostatnie lata

Mimo pogarszającego się stanu zdrowia Haber pozostawał dyrektorem instytutu aż do objęcia władzy przez Hitlera. Wydane w kwietniu 1933 r. rozporządzenie nakazywało wszystkim osobom pochodzenia żydowskiego złożenie dymisji z urzędów państwowych. Haber złożył dymisję we wrześniu i podjął starania o pracę w Anglii. Dzięki pomocy Wiezmanna uzyskał stanowisko profesorskie w Cambridge (bez konieczności prowadzenia zajęć), ale groźba konfiskaty pozostawionego w Rzeszy majątku spowodowała, że jego status nie był unormowany. W liście do Weizmanna na krótko przed śmiercią Haber wyznał, że nie chce umierać jako obywatel Niemiec, a jego marzeniem jest by dzieci z drugiego małżeństwa zostały poddanymi angielskimi.

Marzenie spełniło się tylko częściowo. Haber zmarł w styczniu 1934 r. w Szwajcarii. Jego najstarszy syn Hermann osiadł we Francji, ale władze odmówiły mu obywatelstwa (w końcu był synem tego Habera od broni chemicznej). Gdy wybuchła II wojna światowa wstąpił do Legii Cudzoziemskiej, by uniknąć internowania. Ostatecznie, dzięki wstawiennictwu Einsteina, uzyskał wraz z rodziną wizę amerykańską. Niedługo po zakończeniu wojny popełnił samobójstwo.

Młodszy syn z drugiego małżeństwa, Ludwig, uczył się w Anglii, ale w 1940 r. jako obywatel Rzeszy został internowany. Dopiero po wojnie ukończył studia i podjął pracę w przemyśle chemicznym. Jego doktorat dotyczył rozwoju przemysłu chemicznego w XIX w., kolejna książka opowiadała o chemii przemysłowej lat 1900-1930. Dopiero w wydanej w 1986 r. pracy poświęconej wojnie gazowej, Ludwig opisał aktywność wojenną ojca. Losy dalszej rodziny były tragiczne, większość jej członków Niemcy zamordowali z pomocą Zyklonu B.

Rok po śmierci Habera, w styczniu 1935 r., w kościele luterańskim w pobliżu instytutu zorganizowano nabożeństwo ku pamięci zmarłego. Starał się o to Max Planck, prezes Towarzystwa Cesarza Wilhelma. Uzyskał zgodę, ale pod warunkiem, że w ceremonii nie wezmą udziału urzędnicy państwowi. Kościół wypełnił tłum złożony w większości z kobiet, żon pracowników państwowych, którzy woleli zostać w domu. Przy pulpicie stanął sam Max Planck. Przemówienie rozpoczął od pozdrowienia - Heil Hitler…

Albert Einstein tak podsumował losy przyjaciela: Ostatecznie musiał doświadczyć gorzkiego smaku opuszczenia przez ludzi ze swego otoczenia, które tak wiele dla niego znaczyło […] To była tragedia niemieckiego Żyda: tragedia nieodwzajemnionej miłości. W biografii Habera przenikają się uwikłanie w wielką historię, ale też dążenie do kariery i próżność. To one właśnie leżą na rozdrożu, na którym tak często stają uczeni, niekoniecznie chemicy…

Michał Kopczyński

Źródło: "Mówią wieki"