كارل بوش: المهندس الذي أطعم نصف العالم

يعتمد حوالي ثلث الغذاء المزروع على وجه الأرض سنوياً على الأمونيا التي تُصنع عبر تفاعل صناعي واحد، وهذا التفاعل يدعم قرابة نصف البشر الأحياء حالياً. وقد أثبت فريتز هابر (Fritz Haber) ذلك على طاولة المختبر. أما كارل بوش (Carl Bosch) - وهو خبير في علم الفلزات انضم إلى شركة أصباغ ككيميائي مبتدئ - فهو السبب وراء وجود هذا التفاعل على نطاق قاري بدلاً من كونه مجرد تجربة على رف المختبر.

كولونيا، والمعادن، والآلات

ولد في كولونيا في 27 أغسطس 1874، وهو ابن كارل فريدريش ألكسندر بوش (Carl Friedrich Alexander Bosch)، الذي كان مورداً ناجحاً للغاز وتركيبات السباكة، وابن أخ روبرت بوش (Robert Bosch)، رائد شمعات الاحتراق الذي لا يزال اسمه موجوداً على قطع غيار السيارات. كانت تجارة العائلة مهمة. فبينما جاء معظم عظماء الكيميائيين في ذلك العصر إلى الصناعة من العلوم البحتة، جاء بوش إلى العلم من عالم الأنابيب والصمامات والضغط.

يعكس تعليمه الرسمي هذه الحياة المزدوجة. فمنذ عام 1894 درس علم الفلزات والهندسة الميكانيكية في الكلية التقنية الملكية (Königlich Technische Hochschule) في شارلوتنبورغ، وهي المؤسسة التي أصبحت فيما بعد جامعة برلين التقنية. وبعد ذلك فقط تحول إلى الكيمياء، حيث انتقل إلى جامعة لايبزيغ للعمل تحت إشراف يوهانس فيسليسنيوس (Johannes Wislicenus) وحصل على الدكتوراه في الكيمياء العضوية في عام 1898. بعبارة أخرى، كان مهندس آلات تعلم الكيمياء لاحقاً، وهو انعكاس أثبت أنه حاسم. تزوج من إلز شيلباخ (Else Schilbach) في عام 1902، وأنجبا ابناً وابنة.

وظيفة مبتدئة في شركة باسف (BASF)

في عام 1899 انضم إلى شركة "باديسه أنيلين أوند زودا فابريك" (Badische Anilin- und Sodafabrik - BASF)، التي كانت آنذاك أكبر شركة كيميائيات وأصباغ في ألمانيا، وبدأ من القاع. كانت مهامه الأولى تتعلق بالنيلي الصناعي، وهو مجال الأصباغ الذي كان مصدر ثروة باسف. جاء النيتروجين لاحقاً، ووصل كحالة طوارئ وطنية بطيئة الحركة: كانت الزراعة الأوروبية تعتمد على نترات تشيلي المستوردة، وكان كل مراقب جاد يدرك أن الإمدادات محدودة، وأنه في وقت الحرب يمكن قطعها من قبل أي بحرية تختار ذلك.

حل فريتز هابر المشكلة الكيميائية بين عامي 1908 و1909، حيث أثبت أنه يمكن دمج نيتروجين الغلاف الجوي والهيدروجين في أمونيا فوق عامل حفاز عند درجة حرارة عالية وضغط مرتفع جداً. ما كان يملكه هابر هو جهاز مكتبي ينتج قطرات. أما ما كان العالم يحتاجه فهو أطنان.

مشكلة التحويل

بين عامي 1909 و1913، نفذ بوش أحد أعظم أعمال التحويل في التاريخ الصناعي. لم ينجُ تقريباً أي شيء من عرض هابر عند تطبيقه على نطاق واسع، وكان كل فشل يمثل تخصصاً منفصلاً.

كانت العوامل الحفازة هي العقبة الأولى. وكما تذكر حسابات مؤسسة نوبل، "كان لا بد من استبدال عوامل هابر الحفازة، الأوزميوم واليورانيوم، بمادة تلامس تكون أرخص"، حيث إن الأوزميوم من أندر المعادن على وجه الأرض، واليورانيوم مكلف للغاية. أجرى فريق بوش بحثاً تجريبياً ضخماً وتوصل إلى الحديد النقي مع محفزات وإضافات، وهو حل لا يزال قيد الاستخدام.

ثم جاءت الآلات، التي لم تكن لها سابقة على الإطلاق. كان عليه تصميم ضاغطات يمكنها تحمل مئات الغلاف الجوي باستمرار بدلاً من لفترة وجيزة؛ وأفران ضغط عالٍ لا تتعطل بشكل كارثي؛ وإمدادات من الهيدروجين نقية بما يكفي ورخيصة بما يكفي لتغذية المصنع على مدار الساعة؛ ونظام لفصل ومعالجة الأمونيا في النهاية. كل واحدة من هذه كانت في عام 1910 مشكلة غير محلولة في علوم المواد والهندسة الميكانيكية وليس في الكيمياء، وتدريب بوش في شارلوتنبورغ على المعادن والآلات هو السبب الدقيق وراء قدرته على رؤيتها على هذا النحو.

افتتح أول مصنع للنيتروجين في أوباو (Oppau) في عام 1913. وتبعه مصنع لوينا (Leunawerke) الأكبر بكثير بالقرب من ميرسيبورغ في عام 1917. معاً، حولا نتيجة علمية إلى أصل استراتيجي، وأصبحت عملية هابر-بوش (Haber-Bosch process) - التي تنتج الآن حوالي 100 مليون طن من الأسمدة النيتروجينية سنوياً، وتستهلك أكثر من واحد بالمائة من كل الطاقة التي تولدها البشرية - الأساس الخفي للزراعة الحديثة وللثورة الخضراء التي تلت ذلك.

الضغط العالي كطريقة عامة

كانت رؤية بوش الحقيقية هي أن وعاء الضغط ليس حلاً لمرة واحدة للأمونيا، بل أداة للأغراض العامة. بعد الحرب العالمية الأولى، وسع نفس هندسة الضغط العالي لتشمل تخليق الميثانول، وعملية بوش-مايزر (Bosch-Meiser process) لصنع اليوريا، وهدرجة الفحم إلى وقود سائل باستخدام عملية فريدريش بيرغيوس (Friedrich Bergius). كانت هذه الحجة التي اعترفت بها جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1931 عندما منحت بشكل مشترك لبوش وبيرغيوس "لمساهماتهم في اختراع وتطوير طرق الضغط العالي الكيميائية" - وهي أول جائزة نوبل في الكيمياء تُمنح لمهندسين من أجل إنجاز هندسي.

ارتقى في المناصب وفقاً لذلك: المدير الإداري لشركة باسف في عام 1919، ورئيس شركة إي جي فاربن (I.G. Farbenindustrie) عند تأسيسها في عام 1925، ورئيس مجلس إدارتها منذ عام 1935، ورئيس جمعية القيصر فيلهلم (Kaiser Wilhelm Society) منذ عام 1937. تراكمت الأوسمة - ميدالية ليبيج (Liebig Medal) في عام 1919، ودكتوراه فخرية من كارلسروه في عام 1918، وخاتم فيرنر فون سيمنز (Werner von Siemens Ring) في عام 1924، وميدالية بنسن (Bunsen Medal)، وميدالية فيلهلم إكسنر (Wilhelm Exner Medal) في عام 1932.

لماذا يُسمى كارل عبقرياً

القدرة المعنية ليست رؤية نظرية؛ لم يكتشف بوش أي قانون للطبيعة، ولم يدعُ ذلك قط. إنها قدرة أندر وأصعب في التسمية: القدرة على استيعاب نظام صناعي كامل في العقل دفعة واحدة، ورؤية أن النتيجة الكيميائية هي في الواقع مشكلة تعدين، ومشكلة ضاغط، ومشكلة نقاء غاز، ومشكلة إدارة حرارة ترتدي معطف كيميائي. لم يكتفِ بتوسيع جهاز هابر. بل أعاد بناء كل مكون فيه من المبادئ الأولى، بمواد لم تكن موجودة بشكل موثوق بعد، في الموعد النهائي.

كرمته لجنة نوبل لاختراعه كيمياء الضغط العالي كطريقة، وليس لمنتج واحد. صوت أعضاء مؤسسة المهندسين الكيميائيين لبوش وهابر معاً كأكثر المهندسين الكيميائيين تأثيراً في كل العصور. والحساب البسيط - ثلث غذاء العالم، ونصف سكان العالم - هو نوع من الادعاء المحفوظ عادةً للحضارات بدلاً من الأفراد.

تستحق القضية المعاكسة الذكر. كانت الكيمياء الأساسية لهابر، وجائزة نوبل لبوش كانت من أجل القياس، وليس الاكتشاف؛ وتعتبر مدرسة فكرية أن هذه حرفة، مهما كانت رائعة، وليست ذكاءً. كما أن الإرث ليس نظيفاً. فقد بنى ثم قاد إي جي فاربن (IG Farben)، الكارتل الضخم الذي قبل في ديسمبر 1933 ضمانات الأسعار والشراء من حكومة هتلر لتوسيع النفط الاصطناعي. وتستهلك عمليته الآن أكثر من واحد بالمائة من طاقة العالم وتغمر المحيط الحيوي بنيتروجين تفاعلي. العبقرية هنا حقيقية وليست مرادفة للبراءة.

الهزيمة الطويلة

كان العقد الأخير كئيباً. آمن بوش بالتعاون العلمي الدولي المفتوح والحد الأدنى من سيطرة الدولة على الأبحاث، وهي مواقف لم تكن قابلة للاستمرار في ألمانيا النازية. عارض سياسات النظام القمعية والاكتفاء الذاتي منذ عام 1933 فصاعداً وكان منتقداً صريحاً لمعاداة السامية، وتم تهميشه بشكل مطرد بسبب ذلك - كانت رئاسته لعام 1935 احتفالية إلى حد كبير، وتم تجريده تدريجياً من السلطة. سقط في الاكتئاب وإدمان الكحول وتوفي في هايدلبرغ في 26 أبريل 1940.

كانت عزاؤه دائماً في مكان آخر: كان جامعاً شغوفاً للحشرات والمعادن والأحجار الكريمة، وأعار عينات من النيازك والمعادن لجامعة ييل التي اشترتها مؤسسة سميثسونيان في النهاية، وكان يحتفظ بمرصد خاص. يحمل الكويكب 7414 بوش اسمه. إنه نصب تذكاري مناسب لرجل قضى حياته العملية في إثبات أن السماء يمكن حصادها.