عملية هابر-بوش والحرب العالمية الأولى: كيف حلّت كيمياء الهواء محل النترات

عملية هابر-بوش هي الطريقة الصناعية لإنتاج الأمونيا (النشادر) من نيتروجين الهواء والهيدروجين، وقد نقلها فريتز هابر وكارل بوش إلى النطاق المصنعي بين عامي 1909 و1913. وفي الحرب العالمية الأولى أنقذت ألمانيا من «مجاعة النترات»: فقد قطع الأسطول البريطاني استيراد نترات تشيلي، وهي المادة التي لا يُصنع البارود ولا الـTNT بدونها، وبحلول خريف 1914 اتضح أن ذخيرة ألمانيا تكفي لنحو ستة أشهر فقط. وحلّت الأمونيا الاصطناعية من مصنعي أوباو ولاونا محل الواردات التشيلية، فاستمرت المدفعية الألمانية في إطلاق النار.

لماذا اعتمدت المتفجرات على نترات تشيلي

كل قذيفة في الحرب العالمية الأولى هي في جوهرها مركّب نيتروجيني. فالنيتروجليسرين وقطن البارود والـTNT تُصنع بالنترتة، أي بمعالجة المواد بحمض النتريك، وكان حمض النتريك حتى مطلع القرن العشرين يُستخرج في الأساس من نترات الصوديوم المعروفة بنترات تشيلي. وكان أكبر مكمن في العالم في صحراء أتاكاما: فقد صارت تشيلي المورّد العالمي للنيتروجين المستخدم في الأسمدة والمتفجرات بعد حرب المحيط الهادئ (1879-1883).

رأى الكيميائيون المشكلة قبل 1914 بزمن طويل. ففي عام 1898 حذّر البريطاني ويليام كروكس من أن احتياطيات النترات تنفد، وأن الحل الوحيد هو أخذ النيتروجين مباشرة من الهواء الذي يشكّل 78% من حجمه. وكان لدى برلين قلق آخر: ألمانيا كانت تنقل نترات تشيلي بحراً، والبحار كان يسيطر عليها الأسطول البريطاني.

1909-1913: من طاولة المختبر إلى المصنع

في عام 1909 حصل هابر مع زميله روبرت لو روسينيول على الأمونيا من الهيدروجين والنيتروجين. التفاعل عكوس، لذلك يتطلب توازناً دقيقاً: عند درجة حرارة عالية يجري بسرعة لكن الأمونيا تتفكك، وعند درجة منخفضة يكاد يتوقف. وكان الحل ضغطاً عالياً وتسخيناً وعاملاً حفّازاً. موّلت شركة BASF البحث، وكلّفت كارل بوش بنقل العملية من المختبر إلى المفاعلات الصناعية، بينما اكتشف ألفين ميتاش حفّازاً رخيصاً من الحديد بدل الأوسميوم النادر.

أهم أرقام العملية:

• سُجّلت براءة الاختراع عام 1910.
• الظروف المعتادة: نحو 200 ضغط جوي وقرابة 500 درجة مئوية.
• بدأ أول مصنع كبير في أوباو قرب لودفيغسهافن العمل عام 1913.
• كان هابر يتقاضى بموجب البراءة 1.5 بفينيغ عن كل كيلوغرام من الأمونيا.

وكان شعار ذلك العصر «خبز من الهواء» (Brot aus Luft): فللمرة الأولى لم تعد الأسمدة تعتمد على المعادن ومخلفات الطيور. لكن الأمونيا نفسها قادت أيضاً إلى المتفجرات.

كيف تعمل العملية ببساطة

المعادلة قصيرة: N2 + 3H2 ⇌ 2NH3، أي جزيء نيتروجين وثلاثة جزيئات هيدروجين تعطي جزيئين من الأمونيا. يؤخذ النيتروجين من الهواء، أما الهيدروجين فكان يُستخرج في مصانع ذلك العصر من الفحم، ولذلك كانت العملية تلتهم الطاقة: كلما زادت الأمونيا زاد الوقود. ولهذا ارتبط التخليق بأحواض الفحم والمراكز الصناعية الكبرى. وكان على بوش أن يحل مشكلة هندسية أيضاً: فالمفاعلات يجب أن تتحمل ضغطاً هائلاً وهيدروجيناً يأكل الفولاذ. وكان ذلك انتصاراً لا يقل عن الاكتشاف الكيميائي نفسه.

خريف 1914: الحصار ومخزون ستة أشهر

حين اندلعت الحرب قطعت البحرية الملكية الطرق البحرية من تشيلي، وفي خريف 1914 اتضح أن ألمانيا من دون نترات جديدة ستستنفد ذخيرتها خلال نحو نصف عام. وترأس هابر القسم الكيميائي في إدارة المواد الخام الحربية التابعة لفالتر راتيناو، وجرى الرهان على النيتروجين الاصطناعي. وعن كيفية عمل الحصار نفسه اقرأ مقال معركة يوتلاند والحصار البحري.

سارت السلسلة هكذا: تُؤكسد الأمونيا إلى حمض النتريك، ومنه تُصنع المتفجرات ومنها الـTNT. وفي عام 1917 بدأ مصنع أكبر هو لاونا العمل قرب ميرزبورغ، وفي آخر سنة من الحرب أنتج أوباو ولاونا معاً نحو 115000 طن من الأمونيا الاصطناعية. وهذه الكيمياء هي التي غذّت مدفعية الحرب العالمية الأولى التي أطلقت ملايين القذائف في معركة واحدة.

يختلف المؤرخون في مدى أثر ذلك على الحرب. فبعضهم يرى أنه لولا تخليق الأمونيا لنفدت ذخيرة ألمانيا خلال أشهر وانتهت الحرب سريعاً جداً، ويذكّر آخرون بأن مثل هذه الافتراضات «ماذا لو» ليست أكثر من تخمين. والأمر الذي لا جدال فيه أن هابر وبوش جعلا الجيش الألماني مستقلاً عن نترات تشيلي، وأن الحصار لم يستطع وقف إمداد القذائف.

هابر: «خبز من الهواء» و«موت من الهواء»

كان الرجل نفسه. ففي 22 أبريل 1915 قرب إيبر أشرف هابر على أول هجوم واسع بغاز الكلور، وتجده في مقال الأسلحة الكيميائية في الحرب العالمية الأولى. وبعد وقت قصير، في مطلع مايو 1915، أنهت زوجته الكيميائية كلارا إميرفار حياتها؛ وكانت تدين استخدام العلم في صنع الأسلحة.

وبعد الحرب وضعه الحلفاء على قائمة مجرمي الحرب، فغادر إلى سويسرا لفترة قصيرة. ومع ذلك منحته لجنة نوبل جائزة الكيمياء لعام 1918 «لتخليق الأمونيا من عناصرها» (سُلّمت عام 1919)، ونال بوش جائزته عام 1931. وفي عام 1933، بعد وصول النازيين إلى الحكم، غادر هابر، وهو من أصل يهودي، ألمانيا، وتوفي في بازل في يناير 1934.

الإرث: من القذائف إلى الأسمدة

بعد الحرب لم تصمد صناعة نترات تشيلي أمام المنافسة، وانتشرت عملية هابر-بوش في العالم بلا تغيير يُذكر طوال مئة عام. وبحسب تقدير من منتصف العقد الأول من القرن الحالي، يُؤخذ كل عام أكثر من 100 مليون طن من النيتروجين من الهواء ويُحوَّل إلى أسمدة. وهذا ما يقف وراء زيادة إنتاج الغذاء العالمي سبعة أضعاف، ونمو عدد سكان الأرض نحو أربعة أضعاف في القرن العشرين.

فلقصة الحرب العالمية الأولى وجهان: التخليق نفسه الذي منح ألمانيا المتفجرات أطعم مليارات البشر. ولمعرفة كيف غيّرت الحرب الحياة في الجبهة الداخلية اقرأ المرأة والجبهة الداخلية في الحرب العالمية الأولى، وعن الجانب المالي اقرأ تكاليف الحرب العالمية الأولى.

ماذا يعني هذا للاعب في Frontkrieg

لا يوجد في Frontkrieg مورد منفصل اسمه «نترات»: فالاقتصاد مبني على سبعة موارد في ثلاث فئات هي الغذاء والمواد والطاقة. لكن الدرس التاريخي واحد: الدولة تصمد ما دام خط إمدادها لم ينقطع، وتنجو إن وجدت بديلاً في الوقت المناسب. وعملياً يعني ذلك ما يلي:

• يُحسب العجز على مستوى الفئة لا على مورد منفرد. فنقص الفحم يمكن تعويضه بالنفط أو الغاز، ونقص القمح بالأسماك، لذا احتفظ بمصدرين على الأقل في كل فئة.
• عجز الفئة يخصم 15 نقطة من معنويات المقاطعات في الدولة كلها. فلا تصل إلى ذلك: يشرح دليل معنويات المقاطعات في Frontkrieg كيف ترفعها.
• يضيف الميناء +25% إلى إنتاج مورد المقاطعة وتضيف السكة الحديدية +10% أخرى. استثمر في المقاطعات ذات الموارد الرئيسية قبل أن يصل إليها العدو.
• تحرق المركبات والأساطيل النفط كل يوم، فبدون احتياطي طاقة تتوقف الحرب سريعاً؛ والتفاصيل في دليل اقتصاد Frontkrieg.

يمكنك تجربة استراتيجيتك «النتراتية» مجاناً في اللوبي - تبدأ مباراة جديدة كل يوم. المزيد من التاريخ والأدلة في المدونة.

الأسئلة الشائعة

ما هي عملية هابر-بوش؟

هي التخليق الصناعي للأمونيا من نيتروجين الهواء والهيدروجين فوق حفّاز من الحديد عند نحو 200 ضغط جوي و500 درجة مئوية. والأمونيا أساس الأسمدة النيتروجينية، وعبر حمض النتريك أساس المتفجرات.

لماذا كانت النترات مهمة إلى هذا الحد في الحرب العالمية الأولى؟

لأنها كانت مصدر حمض النتريك اللازم للبارود والنيتروجليسرين والـTNT. وكان أكبر مكمن لها في تشيلي، وبعد الحصار البريطاني عام 1914 انقطعت ألمانيا عن هذا المصدر.

هل صحيح أن الحرب كانت ستنتهي عام 1915 لولا هابر؟

هذا تخمين وليس حقيقة مثبتة. المعروف فقط أن ألمانيا في خريف 1914، من دون نترات جديدة، كانت ستستنفد ذخيرتها خلال نحو ستة أشهر، وأن الأمونيا الاصطناعية سدّت تلك الفجوة.

كم أنتجت ألمانيا من الأمونيا في نهاية الحرب؟

بحسب أحد التقديرات، أنتج مصنعا أوباو ولاونا معاً في آخر سنة من الحرب نحو 115000 طن من الأمونيا الاصطناعية.

اقرأ أيضاً: فريتز هابر في ويكيبيديا. Frontkrieg لعبة مجانية بدون pay-to-win، متوفرة بالعربية.