2 июля 1909 года компания BASF направила двух представителей в лабораторию Фрица Габера: Карла Боша, главного научного сотрудника, и Альвина Митташа, химика и эксперта в области катализаторов. К сожалению, один из помощников Габера слишком сильно затянул затвор, и во время демонстрации тот начал протекать. Бош несколько часов прождал его ремонта, а затем ушел. Но Митташ остался. После того как прибор починили и заново запустили реакцию, все сработало превосходно, и за пять часов демонстрационной работы аппарат произвел 85 г аммиака. Итог был на несколько порядков выше предыдущего. Вместо прежних 0,005 % теперь удалось получить около 8 %. Митташ был убежден, что этот результат уже выгоден коммерчески. Он отправился в BASF с хорошими новостями для Боша.
Небольшое количество аммиака, которое несколько человек получили во второстепенном университете немецкого города Карлсруэ, вскоре изменит мир. Благодаря этому открытию Фриц Габер сильно разбогатеет, заплатив, однако, за это высокую цену.
После успеха в лаборатории компании BASF нужно было наладить производство, пока имея в распоряжении только настольный прибор. С нелегкой задачей увеличения масштабов справился Карл Бош.
Ему исполнилось всего тридцать пять, когда он встал во главе этого проекта. Сын поставщика газового и сантехнического оборудования из Кельна, он сначала руководил мастерской отца. Еще в детстве Карл как-то соскреб лаковое покрытие с родительской кровати, чтобы увидеть дерево, из которого она была сделана. Затем он по винтикам разобрал швейную машинку матери, чтобы посмотреть, как она устроена. В юности часто бывал на фабрике отца и учился паять, работать на металло- и деревообрабатывающих станках — то есть изучал все то, что потом ему очень пригодилось.
По образцу представленного Габером аппарата через десять месяцев в небольшой деревне Людвигсхафен[13] недалеко от Карлсруэ Карл Бош создал свой. Настольный аппарат Габера высотой 60 см превратился в восьмиметровую мегамашину. Официально фабрика открылась 18 мая 1910 года. За два месяца на ней произвели более 900 кг аммиака, а к началу января 1911 года объемы производства достигли 3600 кг в день. Бош перенес производство немного ниже по Рейну, в город Оппау.
Завод стоимостью более 100 миллионов долларов официально открылся в сентябре 1913 года и стал первым предприятием по промышленному производству аммиака. У него была собственная служба грузоперевозок со своей железной дорогой, протянувшаяся на многие километры разветвленная система трубопроводов, но центром этой вселенной были компрессоры размером с локомотив, выдерживающие такие температуры и давление, которых никогда еще не добивались в этой отрасли. Всего на заводе работали более 10 000 человек, а 250 химиков и тысяча ассистентов трудились в пятиэтажной исследовательской лаборатории. Здесь эксперименты Габера и Ле Россиньоля проводились на промышленном уровне. Химики из BASF тестировали 4000 разных катализаторов, проводя при этом 20 000 независимых экспериментов. К концу года завод в Оппау работал круглосуточно и производил 60 000 тонн аммиака в год! Теперь, насколько поняли немцы, чилийские нитраты никому не нужны.
За свою работу Карл Бош удостоился Нобелевской премии. Это был первый случай в истории, когда премию дали человеку за то, что он вывел на рынок технологию, которую не сам открыл. Но не обошлось без трагедии: в 1921 году на заводе в Оппау случился взрыв[14], погубивший более 500 человек.
За свое выдающееся открытие Фриц Габер получил награды, почтение и высокие звания и признание университетов, профессиональных сообществ и королевских семей по всей Европе. Советский Союз избрал его членом Национальной академии наук, а Американская академия искусств и наук — почетным иностранным членом.
Когда страсти немного улеглись, Габер понял, что пришло время переехать из Карлсруэ в многонациональный интеллектуальный центр Германии — Берлин. Ему сделали предложение, перед которым невозможно было устоять, — возглавить Институт физической химии и электрохимии имени кайзера Вильгельма. Фриц стал получать баснословную зарплату, кроме того, ему выделяли 300 000 марок в год на покрытие расходов, предоставили виллу для проживания с семьей и присвоили звание почетного профессора и заведующего кафедрой в Берлинском университете. Институт кайзера Вильгельма, расположенный в пригороде Берлина под названием Далем, стал первым в Германии институтом фундаментальной науки, финансируемым исключительно федеральным правительством. На пике развития Общество содействия науке кайзера Вильгельма управляло 38 такими научно-исследовательскими институтами по всей стране, в которых работали более тысячи ученых и 11 лауреатов Нобелевской премии. Самой яркой звездой среди исследовательских учреждений был институт Фрица Габера в Далеме.
Другие страны последовали примеру Боша. К 1963 году по всей планете уже работало 300 аммиачных заводов и еще сорок строилось. Теперь из воздуха получали и распределяли по поверхности земли в качестве удобрения уже более 130 миллионов тонн азота. Более трех миллиардов живущих сегодня людей — и более миллиарда в будущем — обязаны существованием Фрицу Габеру и Карлу Бошу. Никогда в истории так много народа не было вдоволь обеспечено пищей.
Вероятно, больше всех остальных заметил важность процесса Габера — Боша Норман Борлоуг, получивший в 1970 году Нобелевскую премию мира за Зеленую революцию[15]. Борлоуг вывел новые виды пшеницы и риса. Но он прекрасно понимал, кто на самом деле был героем этой истории. «Если высокоурожайные сорта карликовой пшеницы и риса считать катализаторами, запустившими Зеленую революцию, — сказал он в благодарственной речи на вручении премии, — то химическое удобрение стало топливом, сделавшим этот процесс возможным». В течение последних ста лет процесс Габера — Боша оставался практически неизменным, а аммиак — химическим веществом, которое синтезируют чаще других.
Но ни одна страна не продемонстрировала мощь процесса Габера — Боша больше, чем Китай.
В 1972 году президент США Ричард Никсон приоткрыл «бамбуковый занавес»[16] и посетил Китай. С ним был Джеймс Финнеран, член руководства компании M. W. Kellogg (MWKL). В Китае тогда перерабатывали больше отходов жизнедеятельности людей и животных, чем во всех остальных странах. Каждый грамм природного азота переносили даже на самые маленькие участки обрабатываемой земли. Больше пищи, чем производил Китай, изготовить было просто невозможно. Но этого не хватало. Крестьяне поедали домашний скот, дикие овощи, варили суп из травы, собирали кору с деревьев; в некоторых районах наблюдались случаи каннибализма. К 1961 году около 30 миллионов китайцев умерли от голода. Те, кто выжил, ели рис с минимумом овощей; мясо было редкостью; еда строго нормировалась. Хуже того, население Китая росло со скоростью 10 миллионов человек в год.
Компания M. W. Kellogg построила самый продуктивный завод по производству аммиака в мире. Финнеран сопровождал Никсона в Китай с намерением помочь местным промышленникам создать собственное предприятие, предполагая, что одно они все-таки построят. В результате появилось 13 заводов. В течение нескольких лет производство удобрений в Китае удвоилось, фермеры стали выращивать больше сельскохозяйственных культур, которых хватало не только для питания людей, но и для кормления животных. Мяса оказалось в изобилии. К 1989 году Китай стал крупнейшим в мире производителем и потребителем синтетических удобрений. И хотя там проживает одна пятая населения мира, проблема недоедания в этой части планеты отпала. Возникла иная проблема: в 1982 году 10 % населения Китая страдали от ожирения (вес на 35 % или более превышал идеальную массу тела). К началу 1990-х годов это количество возросло до 15 %. Сегодня более 30 % жителей Пекина имеют избыточный вес, а детское ожирение стало национальной проблемой.
В 1924 году, через пять лет после получения Нобелевской премии, Фриц Габер выступал в Институте Франклина (Филадельфия), превознося достоинства науки. «Банкир и юрист, промышленник и купец, несмотря на ведущие позиции в жизни, всего лишь чиновники, — сказал он. — Миром правят естественные науки. Именно их развитие определяет меру процветания человека, сеет семена, из которых вырастает благополучие будущих поколений». Но ученые не работают в изоляции. И если не сдерживать науку, проявляется и ее темная сторона.
Самый большой завод по производству азота в США расположен в Доналдсонвилле. Каждый день он потребляет на миллион долларов природного газа, перегоняет в пар 30 000 тонн воды из местной реки, производя 5000 тонн аммиака (два миллиона тонн в год). Каждый день эти 5000 тонн загружают в железнодорожные вагоны, отвозят на баржи, которые плывут по Миссисипи, развозя по всей стране удобрения для кукурузных и пшеничных полей. Но не весь азот, содержащийся в аммиаке, попадает в почву. К примеру, только треть вещества, осевшего на кукурузном поле, в итоге оказывается удобрением и попадает в зерна. Все остальное смывается в реки и просачивается в грунтовые воды.
Мексиканский залив, недалеко от которого расположен этот аммиачный завод в Луизиане, — прекрасный пример того, что может произойти, когда никто не следит за процессом. Ежегодно в его воды сбрасывается около 1,5 миллиона тонн азота. Избыток вещества вызвал чрезмерный рост водорослей, которые заполонили воду и перекрыли доступ кислорода и солнечного света другим видам, например рыбам и моллюскам. Заросли уничтожили ручьи, озера и прибрежные экосистемы по всему Северному полушарию. Гибнут не только рыбы, но и птицы, которые ими питаются.
Сейчас мертвая зона в Мексиканском заливе достигла размеров Нью-Джерси (22 608 км2. Прим. ред.) и постоянно растет. Хуже того, более 150 небольших мертвых зон уже наблюдается по всему миру. Балтийское море к северу от Германии стало одной из самых загрязненных морских экосистем на планете; в 1990-х годах индустрия заготовки балтийской трески прекратила существование. В европейских реках Темзе, Рейне, Маасе и Эльбе синтетический азот присутствует в количестве, в сто раз превышающем норму. Аналогичные проблемы возникают на Большом Барьерном рифе у берегов Австралии, в Средиземном и Черном морях, а также в двух крупнейших реках Китая: Хуанхэ и Янцзы. Вредные и ядовитые вещества, вырабатываемые водорослями, также были обнаружены в Чесапикском заливе, проливе Лонг-Айленд и заливе Сан-Франциско. Справедливости ради нужно отметить, что этот избыток азота возникает не только от азотных удобрений, которыми обогащают почву. Он содержится в навозе, переработанной пище животных, которых, конечно же, кормят культурами, выращенными на синтетических удобрениях.