La gomma del governo:
come gli americani vinsero la guerra
di Paolo Maltese
Il 27
giugno 1942 il Presidente degli Stati Uniti, F.D. Roosevelt, parlò alla radio
alla nazione, e rivolse al popolo americano l'urgente appello di consegnare
presso le 40.000 stazioni di servizio del paese tutti gli oggetti in gomma
disponibili, dai copertoni usati ai giocattoli...
Con
lo scoppio della guerra, sei mesi prima, gli Stati Uniti erano stati
completamente tagliati fuori dalla fornitura di gomma naturale dai paesi
dell'Estremo Oriente occupati dal Giappone e disponevano di una produzione
propria di appena 8.400 t/a di elastomeri di sintesi, a fronte di un consumo di
600.000 t/a in tempo di pace e di un milione di t/a nelle condizioni critiche
di un conflitto. L'appello venne pronunciato in un momento molto critico:
nell'Africa del Nord le truppe dell'Asse avanzavano verso Il Cairo, in Russia
un gruppo di armate tedesche marciava verso i pozzi petroliferi del Caucaso, in
estremo Oriente i giapponesi, dopo la catastrofe della flotta americana a Pearl
Harbour, avevano occupato tutti i territori da cui proveniva
l'approvvigionamento di gomma naturale, unica fonte a quell'epoca di questo
vitale elastomero.
L'appello portò 457.000 tonnellate di gomma usata, solo per metà ricuperabile,
e fu seguito da altre consegne fino a 1.100.000 t nel corso di un anno; la
gomma di recupero era tuttavia del tutto insufficiente per sostenere una lunga
guerra su due vastissimi fronti. Le parole di Bernard Baruch, Presidente del
Comitato per la Gomma, che seguirono a breve distanza, non lasciarono ombra di
dubbio: "Se non saremo in grado di produrre rapidamente una grande
quantità di gomma di sintesi il nostro sforzo bellico e la nostra economia
andranno al collasso".
La storia di come gli Stati Uniti arrivarono ad una simile situazione e di come
l'abbiano superata è la storia di gravissimi errori di valutazione
politico-strategica, ma è anche la storia della più grande impresa chimica
industriale di tutti i tempi.
La
scoperta della gomma
Di
ritorno dal Nuovo Mondo, Colombo portò un nuovo materiale ottenuto dal lattice
di una pianta che gli indigeni dell'Amazzonia chiamavano "Cahutchu"
(legno piangente), che possedeva proprietà elastiche ma che acquistò importanza
industriale soltanto 300 anni dopo, a seguito della scoperta casuale della
vulcanizzazione (1839). Da quel momento la crescente applicazione industriale
del nuovo materiale e gli interessi degli europei in Estremo Oriente spinsero
gli inglesi a trapiantare i semi della pianta (Hevea Brasiliensis)
dall'Amazzonia a Ceylon, e a razionalizzare la cultura delle piantagioni e la
raccolta del lattice (H. Wickam, 1876; H. Ridley, 1888) in una vasta area che
comprendeva le Indie Orientali Olandesi, Sumatra, Malacca ecc.
Con la scoperta del petrolio negli Stati Uniti (1859) e la fabbricazione del
motore a scoppio (1885) iniziò alla fine del secolo scorso la motorizzazione,
con conseguente richiesta di grandi quantitativi di gomma naturale. La
formazione dello "Stevenson Restriction Scheme" (Cartello della Gomma
inglese) all'inizio negli anni venti di questo secolo spinse gli Stati Uniti,
divenuti i più grandi consumatori di gomma (75% della produzione mondiale dopo
la prima guerra) ad estendere le piantagioni di gomma in altre aree -Panama,
Costarica, Liberia, Filippine - ma essi rimasero comunque totalmente dipendenti
dall'estero e soprattutto dall'Estremo Oriente fino all'inizio delle ostilità
col Giappone nel 1941.
All’origine
della gomma sintetica
A
seguito delle ricerche di Faraday, che nel 1826 aveva attribuito alla gomma
naturale la formula (C5H8)x, e di Williams, che nel 1860 aveva individuato
nell'isoprene (C5H8) il costituente della gomma naturale, Tilden ottenne nel
1884 un elastomero identico alla gomma naturale partendo dall'isoprene.
L'isoprene non era però agevolmente ottenibile per sintesi, e d'altra parte
l'abbondanza della gomma naturale sul mercato non ne rendeva necessaria una
produzione per sintesi, almeno in quei paesi le cui economie si basavano su
grandi flussi di approvvigionamento via mare.
Ben diversa era la situazione in Europa, come era stato drammaticamente
mostrato durante la prima Guerra Mondiale. Russia e Germania, preoccupate del
blocco delle forniture, avevano già da anni puntato sulla sintesi chimica della
gomma: la Russia aveva polimerizzato il butadiene (Lebedev, 1910), con il sodio
come catalizzatore; la scoperta di questo processo era stata casuale, dovuta al
normale impiego di sodio come disidratante dei composti organici che, nel caso
del butadiene, ne aveva provocato la polimerizzazione. La Germania aveva
polimerizzato il dimetilbutadiene (Gomma Metile) nel 1916, con tempi di
polimerizzazione di 2-6 mesi; ne furono prodotte in totale appena 2.350 t, ma
le proprietà erano così scadenti da decretare la fine del progetto al termine
delle ostilità.
Nel 1926, in virtù dell'aumento del prezzo della gomma sintetica (Piano
Stevenson), l'industria tedesca riprese gli studi sugli elastomeri di sintesi.
In quel periodo le più importanti industrie tedesche confluirono nella I.G.
Farbenindustrie, dotata di una fortissima struttura di ricerca e quindi capace
di affrontare il problema. Il dimetilbutadiene fu scartato per le modeste
proprietà dell'elastomero ottenuto, mentre l'isoprene fu messo da parte per
l'alto costo della sintesi; il butadiene venne quindi scelto come diene base.
La
ricerca in Germania
La
ricerca sulla polimerizzazione riprese inizialmente mediante la catalisi
anionica a base di sodio in solvente (Buna), e successivamente mediante
catalisi radicalica (perossidi) in emulsione; quest'ultimo processo fu
preferito a partire dal 1927 (impiego di emulsionanti a base di acido
alchilnaftalensolfonico). Tuttavia le caratteristiche della gomma ottenuta
erano molto scadenti dal punto di vista della processabilità, e quindi si optò
per la copolimerizzazione: stirolo e acrilonitrile risultarono i comonomeri più
importanti (Buna-S, Buna-N).
Con l'avvento del regime nazional-socialista, la Germania puntò ad una propria
indipendenza dall'estero e sviluppò intensamente la produzione di gomma
sintetica. Successivamente si constatò che nella fabbricazione sperimentale di
pneumatici la Buna-S dava risultati inferiori rispetto alla gomma naturale e fu
per imposizione dello stesso Governo tedesco che la sperimentazione ai livelli
di ricerca, produzione e applicazione procedette fino a pervenire ad un certo
successo nel 1938. Un altro risultato positivo si ottenne con la Buna-N per
applicazioni speciali (resistenza agli oli e grassi).
Nel 1931 I.G. sintetizzò un nuovo polimero, il poliisobutilene (PIB), mediante
catalisi cationica dell'isobutilene (fluoruro di boro) a bassa temperatura (-
75 ÷ -100°C), che fu inizialmente sperimentato negli Stati Uniti come oligomero
per la regolazione della viscosità dei lubrificanti (indipendente dalla
temperatura). Il PIB non era però vulcanizzabile e, quindi, nel 1937 fu
copolimerizzato con un diene (butadiene, isoprene), dando così origine ad un
polimero vulcanizzabile (Gomma Butile), che però non risultò adatto per i
copertoni bensì per le camere d'aria, data la sua elevata impermeabilità ai gas
(1942). Lo studio dell'isobutene costituì, casualmente, la base per la
produzione di benzina ad alto numero di ottano: infatti, nel 1935 l'isobutene
ottenuto dai gas di raffineria fu convertito dalla Standard Oil (Stati Uniti)
in diisobutene e questo venne idrogenato a isottano indispensabile, assieme al
piombo tetraetile, per la produzione di benzina avio ad alto numero di ottano
(100).
Negli stessi anni Staudinger, chimico organico, lavorando sulla gomma naturale
introdusse i principi della chimica macromolecolare (1925), mentre Mark e Guth,
chimico fisici, elaborarono la celebre equazione di stato relativa
all’elasticità entropica della gomma (1934); l'industria tedesca degli
elastomeri di sintesi ricevette da questi lavori scientifici un importante
supporto alla ricerca applicata.
Nello stesso periodo, negli Stati Uniti la ricerca industriale portò alla
sintesi di due nuovi polimeri elastomerici, il neoprene (Carothers, DuPont) e
il Thiocol, nonché di un polimero termoplastico fibrogeno, il nylon (Carothers,
Du Pont).
Infine, negli anni '20 - '30 la ricerca chimica in Germania non si limitò ai
risultati già conseguiti - che avrebbero avuto imponenti conseguenze
sull'intera economia mondiale – ma, puntando sulla propria abbondanza di
carbone, mise a punto su scala pilota e successivamente su scala industriale
due sintesi rivoluzionarie di idrocarburi petroliferi a partire dal carbone: il
processo Bergius di idrogenazione del carbone (1913), e il processo
Fischer-Tropsch di gasificazione del carbone (1922), con produzione di
idrocarburi dal gas (CO + H2) così ottenuto.
L'accordo
Standard Oil - I.G. Farbenindustrie
L'insieme
degli eventi che portarono a introdurre negli stati Uniti due dei più grandi
risultati della ricerca chimica tedesca ha radici lontane, nel commercio estero
degli Stati Uniti. Dopo la prima Guerra Mondiale, Standard Oil (oggi Exxon)
costituì in Germania una società commerciale per la vendita del petrolio e
derivati. Dopo qualche tempo, la società americana cominciò a ricevere dalla
consociata tedesca importanti segnalazioni relative ai successi della ricerca
chimica tedesca nei campi della sintesi di idrocarburi dal carbone e della
sintesi degli elastomeri. Nella primavera del 1925, inoltre, la Standard Oil
ricevette una richiesta di visita dei suoi impianti petroliferi da parte di una
delegazione tedesca della I.G., poiché era intenzione del Chairman della I.G.,
Dr. C. Bosch, rendere la Germania indipendente dal petrolio mediante la
produzione di idrocarburi dal carbone. Fu questo l'inizio di una serie di
incontri e visite reciproche che evidenziarono tre fattori cruciali:
l'eccellenza dei risultati della ricerca chimica tedesca condotta con grandissimo
impegno di mezzi e personale, in base alla quale si poteva ottenere petrolio da
qualsiasi fonte di carbonio organico; la possibilità di incrementare fortemente
la produzione di idrocarburi leggeri (benzina), in continua e crescente
richiesta, mediante idrocracking delle frazioni pesanti del petrolio,
specialmente in considerazione del fatto che gli Stati Uniti ritenevano allora
di avere riserve di petrolio soltanto per altri 7 anni; d'altra parte, le
imponenti dimensioni dell'industria del petrolio ridimensionarono alquanto le
idee tedesche relative ad una illimitata estensione della sintesi di petrolio
dal carbone.
A seguito di queste constatazioni, Standard Oil decise comunque di creare un
importante complesso di ricerca sulla idrogenazione delle frazioni pesanti del
greggio, basato sulle ricerche chimiche di laboratorio e la loro applicazione
in impianti pilota: una struttura chimico-ingegneristica (1927) che si sarebbe
rilevata preziosa negli anni della crisi.
Gli incontri, le visite reciproche e le trattative con I.G. proseguirono per
vari anni e si conclusero con un accordo generale (1929-1930) che portò alla
costituzione di una società mista paritetica, la Joint American Study Company
(JASCO), per lo studio e lo sviluppo di nuovi derivati del petrolio. L'accordo
prevedeva anche l'estensione ad altri prodotti fra i quali la sintesi degli
elastomeri. La crisi del 1929, la scoperta di nuovi immensi giacimenti di
petrolio nel Texas ed il crollo del prezzo della gomma lasciarono la situazione
ferma per alcuni anni, ma verso la fine degli anni '30 il deterioramento della
congiuntura mondiale avrebbe trasformato la JASCO nel punto focale per lo
sviluppo della gomma di sintesi negli Stati Uniti.
Gli
anni della crisi: 1939-1941
Verso
al fine degli anni '30, con l'aggravarsi della situazione generale in Europa e
in Estremo Oriente, alcuni settori militari americani manifestarono interesse
verso la gomma di sintesi per pneumatici, sperimentata da cinque industrie del
ramo, di cui iniziava negli Stati Uniti una modesta produzione su scala pilota.
Si tenga infatti presente che alla fine del 1941 gli Stati Uniti avevano una
produzione di elastomeri di sintesi di 8.383 ton/a, pari allo 0,8% del consumo
di gomma in un anno.
La caduta della Francia nel giungo 1940 pose sia pure tardivamente in movimento
alcune strutture governative americane e nell'agosto dello stesso anno, mentre
l'Inghilterra combatteva uno scontro epico contro il blitz aereo tedesco, venne
avanzato un piano di produzione di 100.000 t/a di gomma di sintesi presso 12
società del settore, con un impegno di 100 milioni di dollari a carico dello
Stato.
Tuttavia, la previsione fu quasi subito ridotta a 40.000 t/a su 4 impianti da
10.000 ton/a ciascuno, dato che il Governo non poteva finanziare il piano per
più di 25 milioni di dollari, pari al 75% dei costi. Questa decisione fu in
parte dovuta alla fiducia degli Stati Uniti nella propria potenza militare, in
parte al timore di una reazione negativa anglo olandese nei confronti di un
eventuale cartello americano della gomma, ed in parte alla fiducia in una
politica di risparmio e recupero delle proprie riserve di gomma. Idee non
condivise né dall'industria, né dalle sfere militari, in quanto in tal modo si
sottovalutava la crescente pericolosità della situazione all'inizio del 1941,
con la guerra già in corso in Europa da due anni.
Per la produzione di 40.000 t/a di gomma BUNA-S occorrevano gli impianti di
butadiene, di stirene, di polimerizzazione e degli ausiliari chimici necessari:
i primi due ad opera di società petrolifere e chimiche; il butadiene da butano
e butene (deidrogenerazione catalitica, Standard Oil) e da alcool (Union
Carbide); lo stirene da benzolo ed etilene; la polimerizzazione ad opera
dell'industria della gomma, che avrebbe anche sperimentato il prodotto. Erano
inoltre necessari da diciotto a trenta mesi per l'intera realizzazione del
piano, sia pure su scala così ridotta.
Continuando a perseverare nell'errore, il 20 febbraio 1941 un memorandum di
origine governativa affermava che: "Ancorché tagliata qualsiasi fornitura
di gomma, gli Stati Uniti possedevano una riserva sufficiente per tre
anni" e, quindi, un mese dopo (28 marzo 1941) fu deciso che i quattro
impianti previsti da 10.000 tonnellate annue avrebbero dovuto produrre soltanto
2.500 t/a ciascuno.
Di fronte a questa svolta repentina, l'idea che i tecnici si formarono fu che:
" I politici passavano nei loro ragionamenti da A a B e da B a C con una
logica così ferrea che alla fine né A né C avevano alcun senso" e fu
soltanto per le pressioni dei tecnici che, nell'ottobre del 1941, fu ripreso il
piano dei quattro impianti da 10.000 tonnellate ciascuno, già varato un anno
prima ed ancora in fase di progetto. Un anno era stato irrimediabilmente
perduto, malgrado la guerra in Europa avesse assunto proporzioni gigantesche
con l'invasione tedesca della Russia nel giugno del 1941.
All'opposto, in un altro settore di importanza strategica primaria, gli Stati
Uniti avevano già avviato fin dal 1939 (Lettera di Einstein al Presidente,
agosto 1939) ricerche e piani per la fabbricazione dell'arma atomica, e proprio
il 6 dicembre 1941 a Washington il comitato supremo di difesa dava segretamente
il via alla costruzione dei giganteschi impianti necessari: era la vigilia
dell'estensione della guerra all'intero pianeta.
L’America
entra in guerra
Alla
fine del 1941 il Giappone colpì improvvisamente e con estrema violenza gli
Stati Uniti. Il 7 dicembre, dopo una manovra diversiva verso le Aleutine, sei
portaerei protette da un’imponente scorta di 200 navi lanciarono sulla flotta
americana ancorata alle Hawaii (Pearl Harbour) un attacco devastante da cui si
salvarono soltanto tre portaerei, che quel giorno non erano in rada. L'8
dicembre iniziò l'invasione di Hong Kong, della Malacca, di Singapore, della
Birmania ed il 10 dicembre fu la volta delle Filippine. Il 10 dicembre, 85
aerei della XXII flotta di stanza a Saigon attaccarono e affondarono in 50
minuti la Prince of Wales e la Repulse, il nucleo della flotta inglese inviata
tardivamente a Singapore e senza scorta aerea. Attacchi furono compiuti persino
su Ceylon, costringendo la rimanente flotta inglese a ritirarsi sulle più
sicure coste dell'Africa.
L'immenso arcipelago delle Indie Olandesi fino alla Nuova Guinea e alla
Paupasia era ormai precluso a qualsiasi contatto con gli alleati, e pertanto
qualsiasi fornitura di gomma naturale cessò; Ceylon, India, America Latina, ne
potevano fornire non più di 130-150 mila tonnellate annue, il 10% del necessario.
La
situazione risultò subito molto grave. Era necessario che il paese, ormai in
guerra, iniziasse a produrre di punto in bianco 800 mila tonnellate annue di
gomma sintetica, senza peraltro arrecare alcun disturbo alle altre produzioni
belliche: la produzione di alluminio doveva essere aumentata di sette volte,
del magnesio di cento volte, del petrolio di quattro volte (fino a 5 milioni di
barili al giorno), le raffinerie dovevano produrre toluene come base per 4.000
tonnellate al giorno di trinitrotoluene. Era inoltre necessario produrre enormi
quantità di acciaio di ogni tipo, polietilene, siliconi, polivinilcloruro,
nylon per paracadute e tende, atabrina contro la malaria nel Sud Pacifico,
D.D.T., penicillina; ultimo ma non meno importante, era necessario produrre in
modo segretissimo la bomba atomica. Solo nella prima metà del 1942 il governo
compilò ordini alle industrie militari per 100 miliardi di dollari, pari al
prodotto interno lordo degli Stati Uniti.
La pianificazione della produzione della gomma sintetica subì un primo balzo in
avanti dopo il disastro di Pearl Harbour: già il 20 dicembre 1941 si passò da
40 a 120 mila t/a e, subito dopo, a 400 mila tonnellate; dopo il disastro di
Singapore la produzione salì a 600 mila t/a (3 marzo 1942) e infine a 800 mila
t/a (21 aprile) .
Le restrizioni al consumo della gomma furono drastiche: la velocità dei veicoli
su strada fu imposta a 35 miglia/ora (circa 55 Km/h); fu istituito il controllo
dello stato di usura dei pneumatici; la gestione delle riserve di gomma fu
posta sotto controllo federale.
La
reazione dell’America
L'opinione
pubblica americana inizialmente non capì che l'attacco a Pearl Harbour avrebbe
tagliato fuori il paese dalla fornitura di gomma naturale, ponendo in una
gravissima crisi il trasporto su gomma, su cui si basava gran parte
dell'economia americana. Si sperava ancora nella forza del dispositivo navale
anglo americano, ma con il passare del tempo si comprese pienamente l'entità
del disastro.
Nei primi mesi del 1942 l'umiliazione per la grave sconfitta e il timore per
l’incombente pericolo provocarono nell'opinione pubblica una violenta reazione
ed un'ondata di ira popolare. Fu anzitutto lanciato un duro attacco contro il
pool degli industriali che si erano associati per produrre gomma sintetica,
sulla base della legge anti-trust, e fu necessario l'intervento diretto del
Presidente degli Stati Uniti per bloccarlo (marzo 1942). Successivamente la
stampa sferrò un nuovo attacco, che colpì soprattutto la Standard Oil accusata
di aver creato un cartello con la I.G. tedesca per monopolizzare l'industria
del petrolio e della gomma, impedendo così la produzione da parte di altre
industrie e provocando la totale impreparazione del paese nel settore vitale
della gomma.
Anche la reazione della comunità tecnico-scientifica fu molto dura nei
confronti del potere economico-politico. In un articolo riportato nella rivista
Industrial Engineering Chemistry del 1942 si legge, fra l'altro: "è chiaro
che ci siamo baloccati troppo a lungo, e che tutti i gruppi interessati
dovrebbero essere abbastanza adulti da lasciare cadere le loro divergenze e
confluire nel programma per produrre la gomma sintetica senza ulteriori
indugi".
Quasi contemporaneamente, l'eccedenza di produzione del frumento e
l’inevitabile crisi sui prezzi, attirarono l'attenzione dell'opinione pubblica
sul fatto che il grano eccedente si poteva fermentare ad alcool e da questo si
poteva ottenere butadiene. A questo punto, il Congresso degli Stati Uniti il 22
luglio 1942 varò una legge in base alla quale butadiene e gomma si sarebbero
dovuti produrre in impianti situati presso le aziende agricole, le quali
avrebbero risposto direttamente al Congresso.
Di
fronte a questa gravissima presa di posizione, il Presidente inviò al Congresso
un messaggio di veto rispetto alla legge appena emanata (6 agosto 1942) e, pur
riconoscendo che errori erano stati commessi, nominò un comitato costituito da
personaggi eminenti come B. Baruch, presidente, ex responsabile della
mobilitazione dell'industria americana durante la prima Guerra Mondiale, J.
Conant, chimico, presidente della Harward University e il fisico Premio Nobel
Compton, presidente del MIT.
Il comitato Baruch nominò 25 fra i più prestigiosi esperti degli Stati Uniti,
tra i quali famosi nomi dell'industria e dell'università (Flory, Kolthoff,
Marvel, Harkins), e condusse un'indagine a tutto campo che, in meno di un mese,
il 10 settembre del 1942 presentò un rapporto accuratissimo ed un piano
dettagliato di produzione di elastomeri sintetici.
Piano
Baruch per la produzione di elastomeri sintetici negli Stati Uniti durante la
seconda Guerra Mondiale
|
Prodotto |
T/a
equivalenti di Buna S |
Processo |
|
Butadiene |
242.000 |
Alcool (Union Carbide) |
|
Butadiene |
50.000 |
Gas naturale (Phillips Petroleum) |
|
Butadiene |
16.000
|
Butano (Houdry) |
|
Butadiene (a) |
283.000 |
Butene (Cracking petrolio, Standard Oil) |
|
Butadiene (b) |
20.000 |
Cracking gas e idrocarburi (processo di conversione termica
o di raffineria) |
|
Butadiene |
93.000 |
a + b |
|
Totale Buna S |
705.000 |
|
|
Neoprene |
49.000 |
|
|
Gomma Butile |
132.000 |
|
|
Totale elastomeri sintetici |
886.000 |
|
Il
documento riportava fra l'altro: "Le produzioni di acciaio, rame, alluminio,
benzina avio sono sufficienti, ma se non assicuriamo rapidamente nuove
forniture di gomma il nostro sforzo bellico e la nostra economia andranno al
collasso. Il nostro compito è enorme: per il solo 1943 sono necessarie 574.000
tonnellate di gomma per noi, i nostri alleati e per i 27 milioni di automobili
americane. Le forniture da America Latina e Africa sono insufficienti. La gomma
di recupero può fornire le industrie del riciclaggio fino al 1945. La scorta di
gomma per pneumatici è di un milione di tonnellate. Dopo Pearl Harbour abbiamo
perduto il 90% delle forniture; la produzione di gomma per compensarle
comporterebbe un impiego di 12 anni, dobbiamo farcela in due anni. Questo
immane compito sarà possibile soltanto mercé l'impegno e la competenza dei
nostri tecnici: l'esecuzione del programma della gomma non è compito del
Governo ma dell'Industria".
Il progetto gomma divenne proprietà del Governo che finanziò gli impianti, la
ricerca, i brevetti, (700 milioni di dollari): di qui il nome di "Gomma
del Governo". (GR-S
= Government Rubber-Styrene).
Nasce
una nuova industria
All'inizio
del 1943 la situazione della gomma era ancora confusa: il programma era
gigantesco ed estremamente complesso. Vi partecipavano 65 industrie principali
oltre a decine di società minori e ad una vastissima rete di trasporti;
tuttavia, a metà 1943, i 51 impianti sorti praticamente dal nulla erano già
funzionanti e la grande impresa iniziava ad operare.
Questa impresa industriale è stata confrontata, come complessità di
pianificazione, coordinamento ed esecuzione, col D-Day, cioè con lo sbarco
alleato in Normandia il 6 giugno 1944. Dai giorni bui di Pearl Harbour erano
passati solo 18 mesi per l'avvio e 30 mesi per l'equilibrio fra produzione e
richiesta; in tempi normali sarebbero stati necessari, come già detto, almeno
12 anni.
Se esaminiamo l’andamento delle produzioni di butadiene, stirene e Buna S si
rileva tutto il travaglio che l'immensa macchina industriale statunitense
dovette affrontare per risolvere in tempi brevissimi il problema della gomma di
sintesi. Nella figura 4, relativa alla situazione negli anni 1941-1945 negli
stati Uniti, la curva 1 indica la fortissima caduta della fornitura di gomma
naturale dal 1941 in avanti; la curva 2 mostra la produzione di gomma
riciclata, che nel 1942-1943 fu una risorsa fondamentale per far fronte alle
richieste, assieme alla scorta di gomma naturale in rapido consumo. La curva 3
indica la forte crescita della produzione di gomma sintetica a partire dal
1943, mentre la curva 4 mostra la crisi di disponibilità negli anni critici
1942-1943, nei quali le scorte di gomma naturale, il riciclaggio e l'inizio
della produzione di gomma sintetica hanno evitato il disastro.
La
figura 5, relativa alle produzioni dei monomeri butadiene e stirene, ha
grandissimo interesse: nel 1941 e 1942 non si ebbe alcuna produzione; nel
1943-1944, malgrado la sviluppatissima industria petrolifera, il principale
contributo alla produzione di butadiene fu dato dall'alcool (processo Union
Carbide) a sua volta ottenuto per il 65% da fermentazione di melasse, per il
15% dal grano, e il 20% da sintesi; infatti, a causa degli enormi ritardi, gli
impianti industriali per il butadiene da butano e da buteni non erano ancora
pronti. La produzione di alcool industriale negli stati Uniti era di 650.000
t/a nel 1940-41, ma nel maggio 1942 fu portata a 1,8 milioni di tonnellate sia
per i consumi civili che per quelli militari.
Molte fabbriche di whiskey furono convertite ad alcool industriale e soltanto
ogni tanto ebbero il permesso di produrre liquore. Gli impianti di butadiene da
alcool produssero con una resa del 165% rispetto al preventivato, ma dati i
costi più alti furono i primi ad essere chiusi dopo la guerra.
La produzione di butadiene da pirolisi di idrocarburi fu facilitata dalla
scoperta di un nuovo processo catalitico della Standard Oil, che aumentò la
resa in buteni dal 10 al 25%.
Gli impianti per la produzione di butadiene furono complessivamente 17, con una
capacità di 622.500 tonnellate annue, quelli per lo stirolo furono 5, gli
impianti di polimerizzazione 18 con una potenzialità totale di 705.00 t/a, gli
impianti per tutti i prodotti chimici ausiliari necessari all'impresa furono
10.
La figura 6, relativa alla produzione della gomma sintetica, indica che un
inizio piuttosto modesto si ebbe nel 1943 per passare poi ad un balzo in avanti
nei due anni successivi, quando le sorti del conflitto volsero a favore degli
alleati. Il Canada produsse 30 mila tonnellate l'anno di butadiene, 10.000 di
stirene e 37.000 di gomma sintetica, in pieno accordo con gli Stati Uniti.
La
ricerca
Nel
decennio 1943-1953 la ricerca sulla gomma negli Stati Uniti fu finanziata dal
governo con 56 milioni di dollari (corrispondenti a circa 400 milioni di
dollari del 1990). Vi parteciparono numerose istituzioni e industrie: 2
laboratori governativi, fra cui il National Bureau of Standards, 2 istituti
privati, 2 istituti di consulenza, 18 università, 29 industrie, con libero
scambio di documenti e informazioni, ma con la proibizione di pubblicare i
risultati fino alla fine della guerra, cessata la quale furono editi oltre 800
lavori.
la Ricerca Universitaria conseguì risultati che sono vere e proprie pietre
miliari nella scienza dei polimeri e che hanno consentito uno sviluppo
imponente; se ne considerano soltanto alcuni:
·
la cinetica della polimerizzazione radicalica in emulsione
(Harkins, Kolthoff, Morton, Marvel);
l'impiego di un chain transfer in polimerizzazione (Flory);
·
la valutazione della conformazione, dimensione e peso
molecolare dei polimeri (Flory, Debye: metodo della diffusione della luce);
·
l'analisi infrarossa della struttura (Richards, Binder,
Field, Kolthoff);
·
le proprietà dinamico-meccaniche (Marvin, Markowitz).
La
ricerca industriale ebbe problemi non meno importanti, posto che la gomma GR-S
risultò all'inizio inferiore alla gomma naturale:
·
maggiore difficoltà di processing, con minore diminuzione del
peso molecolare durante la "masticazione" e il compounding;
·
minore resistenza all'abrasione e a rottura;
·
minori proprietà dinamiche con maggiore isteresi e quindi
maggiore riscaldamento nei cicli a flessione, problema serio specie per i
copertoni dei mezzi pesanti.
Dopo
la guerra, la ricerca industriale conseguì altri risultati di non minore
importanza:
·
la scoperta della "gomma fredda", cioè del prodotto
della polimerizzazione a bassa temperatura (5°C), che dà macromolecole più
lineari, meno ramificate, più lavorabili;
·
la produzione di gomma "oil-extended", cioè
trattata con il 25-30% di olio minerale, che ne rende la lavorazione più
agevole, pur mantenendone immutate le proprietà;
·
la polimerizzazione stereospecifica dell'isoprene con
catalizzatori Ziegler-Natta (1956);
·
la produzione di "gomma artica", col 10% di stirolo
anziché il 25%, resistente alle basse temperature.
La
privatizzazione
Dopo
la durissima esperienza della guerra, il governo degli Stati Uniti mantenne in
produzione una parte degli impianti di gomma sintetica, mentre altri furono
chiusi, ma mantenuti pronti per un rapido avvio, consentendo una rapida ripresa
della produzione ai livelli bellici durante la guerra di Corea (1950-1954). Le
procedure della messa degli impianti in fermata (ma pronti per una ripresa:
"stand-by") hanno costituito un importante capitolo nella storia
della gomma di sintesi: il costo dello stand-by è stato pari al 3% all'anno del
valore dell'impianto, oltre all'1,4% per lavori di manutenzione, e del 5,5% per
la ripresa a pieno regime nel giro di tre mesi.
Dopo la guerra gli impianti furono venduti dal governo ai privati con una certa
gradualità e con precise clausole relative agli obblighi che le industrie
dovevano assumere nei confronti del governo, e quindi della sicurezza
nazionale, specialmente in considerazione del clima di guerra fredda durato 40
anni, nonché della libera competizione sul mercato e del corretto rapporto fra
produttori e consumatori.
Conclusione
La
nascita della nuova industria della gomma sintetica ha segnato l'inizio della
grande industria petrolchimica ed è avvenuta in un contesto generale costituito
da tre processi: scientifico, tecnologico, politico.
Il processo scientifico è riconducibile alla risoluzione del problema
fondamentale del legame chimico ad opera della fisica quantistica nei primi
decenni di questo secolo, cui si è associato il travaglio chimico del legame
macromolecolare; della ridefinizione del peso molecolare quando lo si riferisce
a grandi molecole, del chiarimento del concetto di Colloide. La ricerca sulla
gomma ha dato un impulso determinante allo sviluppo della scienza dei polimeri.
Il processo tecnologico ha avuto due aspetti, ambedue vincolanti per la
motorizzazione, i carburanti e la gomma: negli Stati Uniti è sorta una grande
industria petrolifera, potenziata dal cracking della frazioni pesanti del petrolio;
in Germania la mancanza di petrolio ha spinto la chimica a sintetizzarlo a
partire dal carbone; sempre in Germania, durante la prima Guerra Mondiale, la
chimica tedesca ha iniziato la produzione della gomma sintetica; negli Stati
Uniti, durante la seconda Guerra Mondiale, la produzione di gomma sintetica è
stata portata alla massima industrializzazione.
Quanto
al ruolo sostenuto dalla ricerca scientifica è innegabile che essa sia stata
fondamentale per l'industria della gomma, ma è altrettanto innegabile che
l'industria abbia avuto un ruolo altrettanto importante nella ricerca applicata
e nella realizzazione degli impianti. Oggi la produzione mondiale di gomma di
sintesi è pari a 11 milioni di tonnellate l'anno, quella di gomma naturale è di
6,5 milioni di t/a, gli elastomeri termoplastici toccano 1,1 milioni di t/a: i
due terzi della produzione sono assorbiti da 800 milioni di autoveicoli.
Infine, il processo politico è consistito in una costante attenzione dei
governi tedeschi ai processi industriali che potevano dare alla Germania
autonomia in due settori strategici vitali, mentre negli Stati Uniti l'impegno
politico è stato molto più tardivo, ma è divenuto imponente sotto la pressione
degli eventi bellici.
In
estrema sintesi, da tutto il contesto degli eventi sopra descritti emerge il
ruolo fondamentale della Scienza, come è stato espresso da Harry Holmes nel suo
intervento alla Società Chimica Americana nel 1942, anno della crisi: "Il
pubblico americano si attende che il Chimico e l'Ingegnere siano capaci di
compiere il miracolo: assicurare la sopravvivenza alla nazione mediante la
Scienza.
All'entrata
della biblioteca Rochester c'è un'iscrizione scolpita nella pietra che dice:
" Scienza
Maestra della Luce e dell'Energia,
del Tempo, dello Spazio, del Suono,
nemica delle forze
che attentano alla Vita ".
La
scienza ha la visione che il pubblico e molti dei suoi leader non hanno: senza
questa visione i popoli periscono".
Pubblicato su Materie Plastiche ed Elastomeri 03/1999