Luigi Cerruti: La fissazione dell'azoto, ovvero l'ambiguità della scienza

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                                    Una visita ad Oppau

 

 

 

 

Al momento dell'entrata in guerra le scorte di Nitro del Cile dell'Impero tedesco erano appena sufficienti a sostenere per qualche mese la produzione bellica. La scoperta che i docks di Anversa ospitavano 50.000 tonnellate del prezioso materiale diede qualche mese di respiro allo stato maggiore imperiale: i mesi sufficienti alla mobilitazione industriale del Paese. A ripensare i fatti di allora si ha la certezza che la presunzione della casta militare prussiana fosse illimitata: in primo luogo essi presumevano di vincere rapidamente, in subordine presumevano che una mano invisibile - il patriottismo ? la solidarietà di classe? - avesse spinto gli industriali ad approntare le strutture economiche più adatte a nutrire le bocche dei cannoni e quelle degli uomini. Essi sbagliavano su entrambe le questioni: la loro spietatezza, i sacrifici terribili della popolazione civile (ridotta letteralmente alla fame), i miracoli d'ingegno dei tecnici, tutto questo ed altro non diedero la vittoria all'Impero di Guglielmo II.

 

Le importazioni di Nitro del Cile (800.000 tonnellate nel 1913) erano vitali; una volta bloccate queste, senza fonti alternative, le fabbriche di esplosivi avrebbero dovuto chiudere i battenti. Gli Alleati quindi non ci misero molto, al di là dei rapporti dei servizi di spionaggio, a capire che i torrenti di fuoco che si riversavano sulle loro linee erano alimentati da processi di preparazione dell'acido nitrico che non dipendevano più dalle importazioni cilene. I tecnici 'al di qua' delle trincee erano sicuri: nel 1917 Molinari analizzava i diversi modi con cui la Germania aveva potuto ottenere le 540.000 tonnellate di acido nitrico prodotte nel 1915 (primo anno di blocco) e indicava nel recupero dell'ammoniaca dal carbone, nella sintesi via cianamide e nel processo Haber le tre fonti principali. Ecco le sue conclusioni su questo punto: "si comprende come la Germania anche senza il Nitro del Chilì abbia potuto provvedere all'enorme quantità di acido nitrico per gli esplosivi e all'azoto combinato come concime per l'agricoltura, dimostrando con ciò ancora una volta di quante risorse disponga la tecnica moderna quando ricorre razionalmente alla scienza pura".

         

 

                Tab I. La Germania, l'azoto e la guerra

                               (`000 di t. d'azoto)

 

Processi

Anno di produzione

 

1909

1913

1917

 

Distillazione dal carbone

72

102

150

Cianamide

10

12

120

Haber-Bosch  

-

 

8

 

114

Nitro del Cile     

101

120

-

Totali       

183

242

384

Azoto fissato (%)

 

5,5

 

8,3

 

61

 

 

 

I dati produttivi reali, conosciuti dopo la cessazione delle ostilità, confermano in pieno le ipotesi di Molinari .  Le cifre riportate nella tavola (Pascal) non cessarono di suscitare uno strano sentimento, misto di ammirazione e di indignazione, nei Paesi avversari della Germania, ed in modo particolare in Francia. Paul Pascal commentando nel 1924 i tentativi di tutti i belligeranti per procurarsi la massima quantità possibile di 'azoto fissato' scriveva: "In questa lotta per l'azoto il punto principale è lo sforzo disperato della Germania, ben presto privata dei suoi depositi di nitrati e tagliata fuori per il blocco da ogni possibilità di approvvigionamento. Il nostro nemico ... in particolare moltiplicò di venti volte la capacità di produzione del processo Haber, alla cui messa a punto esso aveva provveduto prima di scatenare il conflitto".

 

L'insinuazione di Pascal è grave, ma poco sostenibile e ancora meno documentabile. Lo stato maggiore tedesco non era preparato a una guerra di lunga durata, ed il progetto della grande fabbrica di Oppau era perfettamente in linea con la strategia industriale della BASF che puntava in modo permanente alla competizione con i prodotti naturali e alle grandi sintesi catalitiche. Tutto questo nulla toglie, ovviamente, all'evidenza che solo la "fissazione dell'azoto" ha permesso alla Germania guglielmina di sviluppare, anche dopo l'arresto sulla Marna, i suoi piani d'assalto al potere mondiale. Vedremo ora quale fu l'impegno dei tecnici della BASF per la realizzazione industriale della sintesi dell'ammoniaca degli elementi, e ci avvieremo alle conclusioni cercando di rivedere, con gli occhi della commissione d'armistizio, le officine di Oppau come si presentavano alla fine del 1918.

 

Anni fa qualunque studente di chimica sarebbe stato in grado di snocciolare i dati mnemonicamente essenziali del processo Haber- Bosch: 200 atmosfere di pressione, temperatura fra i 475 C e i 600 C, catalizzatore a base di ferro. In nessuna di queste caratteristiche ritroviamo i dati dell'esperienza originale di Haber, che si svolgeva in condizioni relativamente blande. D'altra parte il problema non riguardava solo il raggiungimento di pressioni assolutamente inusitate nell'industria chimica di allora, vi erano infatti due aggravanti: il dover operare a temperature abbastanza alte e in presenza di un gas reattivo con l'idrogeno. Tutti questi ostacoli, che solo un ingenuo potrebbe definire riduttivamente come 'tecnologici', furono superati sotto la guida di Carl Bosch (1874-1940). Un suo biografo ha scritto che nell'impresa della sintesi dell'ammoniaca egli si lasciò guidare dal principio che "la tecnologia non si deve accontentare di accettare e di far uso della scienza per i suoi scopi pratici ma deve contribuire a propagare e ad approfondire la conoscenza scientifica in campi più vasti. Egli era convinto che questo è il solo modo con cui la tecnica può garantire il suo permanente progresso". Prima di illustrare il suo metodo di lavoro nel caso di Oppau, il cui successo gli garantì posizioni di rilievo nella Kaiser Wilhelm-Gesellschaft e nella BASF, vogliamo qui ricordarlo non come tecnologo, ma come uomo, capace di sfidare, (anche) per il ricordo di un amico, la protervia dei nazisti. Si è già parlato della commemorazione di Haber a Dahlem: Carl Bosch fu uno dei promotori e degli organizzatori, e il suo "peso" negli ambienti scientifico-industriali tedeschi non fu certo un fattore trascurabile del successo della manifestazione.

      

Cinque anni trascorsero dalla prima dimostrazione di sintesi fatta da Haber nel suo laboratorio di Karlsruhe (luglio del 1909) e l'inizio della guerra, non molto per mettere a punto un insieme di innovazioni che avrebbero fondato a livello industriale la tecnologia delle alte pressioni. Nell'inverno del 1911 hanno inizio i lavori ad Oppau, a tre chilometri dagli stabilimenti principali a Ludwigshafen; nel settembre del '13 lo stabilimento entra in funzione: esso è stato progettato per una produzione di 36.000 tonnellate di solfato ammonico (7200 tonnellate di azoto fissato), una quantità tale da 'disturbare' poco il mercato. Nel '14 la superficie occupata è un settimo di quella che sarà alla fine del conflitto, con una produzione giornaliera di 25 tonnellate, ma ben altre sono le esigenze, e tre anni dopo, al culmine dello sforzo bellico, la produzione sarà decuplicata, e vi saranno impegnati 6000 operai con circa 60 ingegneri. Nel frattempo ad Oppau si era affiancata una fabbrica gemella, a Leuna; i lavori erano iniziati nel maggio del '16 e dopo meno di un anno era iniziata la produzione di ammoniaca. Alla fine della guerra vi erano occupati 7000 operai, con un out-put di 200 tonnellate giornaliere.

 

Bosch aveva evidentemente pensato in grande. I catalizzatori impiegati da Haber, osmio o uranio, erano impraticabili dal punto di vista industriale, per il costo (osmio) e per la troppo breve durata in esercizio (uranio). Alwin Mittasch, a capo del laboratorio di Oppau, perfezionò con continuità i materiali attivi impiegati nella produzione, provando centinaia di sostanze e di miscele In questo laboratorio lavoravano da 15 a 20 chimici, con 50-60 aiutanti, molti di più di quanti operavano in un comine istituto universitario. Il secondo punto che si dovette risolvere fu quello, drammatico, dell'acciaio, che sotto l'azione dell'idrogeno ad alte pressioni e temperature perdeva ogni tenacità, tendendo a sbriciolarsi. Numerose esplosioni punteggiarono la vita di Oppau fin quando gli uomini del grande (e apposito) laboratorio per la prova dei materiali, non ebbero messo a punto, in stretta collaborazione con l'industria siderurgica, nuovi prodotti metallurgici. Un altro laboratorio fisico provvedeva agli strumenti di misurazione, di controllo e di allarme (contro ogni fuga di gas, ad esempio). Non basta: una stazione tecnica vagliava i combustibili ed un biolaboratorio sviluppava ricerche sull'accrescimento e la nutrizione delle piante. Oppau fabbricava scienza oltre ad ammoniaca.

 

Non è questa certo la sede per entrare nei dettagli ingegneristici della grande officina voluta da Bosch, ma anche un breve cenno sarà sufficiente a dare il senso dell'impresa. Come si è detto la miscela gassosa di azoto e idrogeno viene fatta reagire a 200 atmosfere; l'ammoniaca ottenuta viene disciolta, alla stessa pressione, ma a temperatura ambiente, in acqua. Si vede subito la grande difficoltà di dominare circuiti che coinvolgono gas e liquidi a pressioni così elevate, e non si devono dimenticare i problemi legati alle dimensioni stesse degli apparati. Ciò premesso, possiamo lasciare la parola a Louis Hackspill, docente nell'Università di Strasburgo, che nel 1922 dava una descrizione attonita - ma precisa - dell'impianto: "Riassumendo, l'installazione di catalisi e di dissoluzione dell'ammoniaca si compone essenzialmente di forni catalizzatori, di scambiatori di calore, di serpentini di dissoluzione, di compressori per forzare il gas circolare in circuito chiuso, di compressori destinati a far penetrare l'acqua nei serpentini di dissoluzione. Queste parti fondamentali dell'officina si trovano in una costruzione di più di 160 metri di lunghezza per 30 di larghezza. I forni sono sistemati nel sottosuolo, separati l'uno dall'altro da spesse muraglie, ed emergono per circa metà della loro altezza complessiva di 12 metri. A fianco di ciascuno di essi si trovano due scambiatori di 8 metri d'altezza. Quindici gruppi sono così disposti uno accanto all'altr. [...] .[...] Lungo tutta la costruzione, dal lato esterno opposto ai forni si trova una possente struttura in carpenteria metallica di altezza fra i 20 e i 25 metri. Essa sostiene su diversi piani dei serpentini di dissoluzione, dei refrigeratori, dei recipienti per separare i liquidi dai gas, il tutto collegato mediante un formidabile sistema di tubi capace di sopportare pressioni superiori alle 200 atmosfere [...] Quando si visita lo stabilimento per la prima volta è inutile dire che ci si trova assolutamente disorientati [...] ciò che sorpassa ogni immaginazione è questa formidabile apparecchiatura di catalisi e di dissoluzione che regge in ogni sua parte una pressione enorme, con un numero considerevole di giunti che assai di rado lasciano sfuggire un leggero odore di ammoniaca".  Le parole di questo ex-nemico sono il miglior elogio possibile per la grande impresa tecnologica della BASF.

 

 

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