Процесс Габера-Боша и Первая мировая: как химия из воздуха заменила селитру

Процесс Габера-Боша - это промышленный способ получать аммиак из азота воздуха и водорода, который Фриц Габер и Карл Бош довели до заводского масштаба в 1909-1913 годах. В Первой мировой он спас Германию от «селитряного голода»: британский флот перерезал ввоз чилийской селитры, без которой не делали ни пороха, ни тротила, и осенью 1914 года стало ясно, что боеприпасов хватит лишь примерно на шесть месяцев. Синтетический аммиак с заводов Оппау и Леуна заменил чилийский импорт, и немецкая артиллерия продолжила стрелять.

Почему взрывчатка зависела от чилийской селитры

Каждый снаряд Первой мировой - это, по сути, соединение азота. Нитроглицерин, пироксилин и тротил получают нитрованием, то есть обработкой азотной кислотой, а азотную кислоту до 1910-х годов делали в основном из натриевой (чилийской) селитры. Главное мировое месторождение лежало в пустыне Атакама: Чили стало мировым поставщиком азота для удобрений и взрывчатки после войны за Тихий океан 1879-1883 годов.

Химики видели проблему задолго до 1914-го. В 1898 году британец Уильям Крукс предупредил, что запасы селитры истощаются, и единственный выход - научиться брать азот прямо из воздуха, где его 78% по объёму. Берлин беспокоило и другое: чилийскую селитру Германия возила морем, а моря контролировал британский флот.

1909-1913: от лабораторного стола к заводу

В 1909 году Габер вместе с коллегой Робертом Ле Россиньолем получил аммиак из водорода и азота. Реакция обратима, поэтому нужен точный баланс: при высокой температуре она идёт быстро, но аммиак распадается, при низкой - почти останавливается. Решение - высокое давление, нагрев и катализатор. Исследования финансировала компания BASF, которая поручила Карлу Бошу перенести процесс из лаборатории в заводские реакторы, а Альвин Митташ нашёл дешёвый железный катализатор вместо редкого осмия.

Ключевые цифры процесса:

• Патент получен в 1910 году.
• Типичные условия: около 200 атмосфер и примерно 500 °C.
• Первый крупный завод в Оппау близ Людвигсхафена заработал в 1913 году.
• Габер получал по патенту 1,5 пфеннига за каждый килограмм аммиака.

Лозунг той эпохи - «хлеб из воздуха» (Brot aus Luft): впервые удобрения перестали зависеть от ископаемых и птичьего помёта. Но тот же аммиак вёл и к взрывчатке.

Как это работает простыми словами

Уравнение короткое: N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 - одна молекула азота и три молекулы водорода дают две молекулы аммиака. Азот берут из воздуха, а водород на тогдашних заводах получали из угля, поэтому процесс «ел» энергию: чем больше аммиака, тем больше топлива. Именно поэтому синтез так привязан к угольным бассейнам и крупным промышленным узлам. Бошу пришлось решить и инженерную задачу: реакторы должны были выдерживать огромное давление и водород, разъедающий сталь. Это была не меньшая победа, чем само химическое открытие.

Осень 1914: блокада и шесть месяцев запаса

Когда началась война, Королевский флот перерезал пути из Чили, и осенью 1914 года стало понятно: без новых нитратов Германия исчерпала бы боеприпасы примерно за полгода. Габер возглавил химический отдел Управления военного сырья Вальтера Ратенау, и ставку сделали на синтетический азот. О том, как работала сама блокада, читайте в статье Ютландское сражение и морская блокада.

Схема была такой: аммиак окисляли до азотной кислоты, а из неё делали взрывчатку, в частности тротил. В 1917 году близ Мерзебурга заработал ещё более крупный завод Леуна, а в последний год войны Оппау и Леуна вместе дали около 115 000 тонн синтетического аммиака. Именно такая химия питала артиллерию Первой мировой, выпускавшую миллионы снарядов за одну битву.

Сколько это дало войне, историки спорят. Одни утверждают, что без аммиачного синтеза Германия исчерпала бы боеприпасы за считаные месяцы и война закончилась бы очень быстро; другие напоминают, что такие «что было бы, если бы» - лишь предположения. Бесспорно одно: Габер и Бош сделали немецкую армию независимой от чилийской селитры, и блокада не смогла остановить поставки снарядов.

Габер: «хлеб из воздуха» и «смерть из воздуха»

Это был один и тот же человек. 22 апреля 1915 года под Ипром Габер руководил первой массированной газовой атакой хлором, о ней рассказывает статья о химическом оружии Первой мировой. Вскоре, в начале мая 1915 года, его жена, химик Клара Иммервар, покончила с собой; она осуждала использование науки для создания оружия.

После войны союзники внесли Габера в список военных преступников, и он ненадолго уехал в Швейцарию. Несмотря на это, Нобелевский комитет присудил ему премию по химии за 1918 год «за синтез аммиака из его элементов» (вручена в 1919-м), а Бош получил свою премию в 1931 году. В 1933 году, после прихода нацистов к власти, Габер, имевший еврейское происхождение, покинул Германию и в январе 1934 года умер в Базеле.

Наследие: от снарядов к удобрениям

После войны чилийская селитряная промышленность не выдержала конкуренции, и процесс Габера-Боша быстро распространился по миру, почти не изменившись за сто лет. По оценке середины 2000-х, ежегодно из воздуха извлекают более 100 миллионов тонн азота и превращают его в удобрения. Именно это стоит за семикратным ростом мирового производства продовольствия и почти четырёхкратным ростом населения Земли в XX веке.

Так что у истории из Первой мировой две стороны: тот же синтез, что дал Германии взрывчатку, накормил миллиарды людей. О том, как война изменила жизнь в тылу, читайте в статье тыл Первой мировой, а о деньгах - в материале сколько стоила Первая мировая.

Что это даёт игроку во Frontkrieg

Во Frontkrieg нет отдельного ресурса «селитра»: экономика сведена к семи ресурсам в трёх категориях - еда, материалы и энергия. Но исторический урок тот же: государство держится, пока не оборвалась линия снабжения, и выживает тот, кто вовремя нашёл ей замену. Практически это означает следующее:

• Дефицит считается по категории, а не по отдельному ресурсу. Нехватку угля можно покрыть нефтью или газом, а нехватку зерна - рыбой, так что держите минимум два источника в каждой категории.
• Дефицит категории снимает 15 пунктов морали провинций по всему государству. Не доводите до этого: в гайде мораль провинций во Frontkrieg разобрано, как её поднимать.
• Порт добавляет +25% к производству ресурса провинции, железная дорога - ещё +10%. Вкладывайтесь в провинции с ключевыми ресурсами раньше, чем до них доберётся враг.
• Техника и флот ежедневно едят нефть, так что без запаса энергии война быстро останавливается; подробности в гайде по экономике Frontkrieg.

Попробовать собственную «селитряную» стратегию можно бесплатно в лобби - новая партия стартует каждый день. Больше истории и гайдов - в блоге.

FAQ

Что такое процесс Габера-Боша?

Это промышленный синтез аммиака из азота воздуха и водорода на железном катализаторе примерно при 200 атмосферах и 500 °C. Аммиак - основа азотных удобрений и, через азотную кислоту, взрывчатки.

Почему селитра была так важна в Первой мировой?

Из неё получали азотную кислоту для пороха, нитроглицерина и тротила. Главное месторождение было в Чили, а после британской блокады 1914 года Германия осталась без этого источника.

Правда ли, что без Габера война закончилась бы в 1915 году?

Это предположение, а не доказанный факт. Известно лишь, что осенью 1914 года Германия без новых нитратов исчерпала бы боеприпасы примерно за шесть месяцев, а синтетический аммиак закрыл этот разрыв.

Сколько аммиака Германия производила в конце войны?

По оценке, в последний год войны заводы Оппау и Леуна вместе дали около 115 000 тонн синтетического аммиака.

Читайте также: Фриц Габер в Википедии. Frontkrieg - бесплатная игра без pay-to-win, доступная на 4 языках.