Carl Bosch : L'ingénieur qui a nourri la moitié du monde

Environ un tiers de toute la nourriture cultivée sur Terre chaque année dépend de l'ammoniac produit par une seule réaction industrielle, et cette réaction soutient près de la moitié des personnes actuellement en vie. Fritz Haber l'a démontrée sur une paillasse. Carl Bosch, un métallurgiste de formation qui a rejoint une entreprise de colorants en tant que chimiste débutant, est la raison pour laquelle elle existe à l'échelle d'un continent plutôt que sur une étagère de laboratoire.

Cologne, métal et machines

Il est né à Cologne le 27 août 1874, fils de Carl Friedrich Alexander Bosch, un prospère fournisseur de gaz et de plomberie, et neveu de Robert Bosch, le pionnier des bougies d'allumage dont le nom figure toujours sur les pièces automobiles. Le métier familial comptait. Là où la plupart des grands chimistes de l'époque sont venus à l'industrie par la science pure, Bosch est venu à la science par les tuyaux, les vannes et la pression.

Son éducation formelle reflète la même double vie. À partir de 1894, il a étudié la métallurgie et le génie mécanique à la Königlich Technische Hochschule de Charlottenburg, l'institution devenue l'Université technique de Berlin. Ce n'est qu'ensuite qu'il s'est tourné vers la chimie, rejoignant l'Université de Leipzig pour travailler sous la direction de Johannes Wislicenus et obtenant son doctorat en chimie organique en 1898. Il était, en d'autres termes, un ingénieur mécanicien qui avait appris la chimie en second lieu, une inversion qui s'avérera décisive. Il a épousé Else Schilbach en 1902 ; ils ont eu un fils et une fille.

Un emploi de débutant chez BASF

En 1899, il a rejoint la Badische Anilin- und Sodafabrik, alors la plus grande entreprise chimique et de colorants d'Allemagne, au bas de l'échelle. Ses premières missions concernaient l'indigo synthétique, l'activité de colorants qui faisait la fortune de BASF. L'azote est venu plus tard, et il est arrivé comme une urgence nationale au ralenti : l'agriculture européenne dépendait du nitrate chilien importé, et tout observateur sérieux comprenait que l'approvisionnement était fini et, en temps de guerre, coupable par toute marine qui choisissait de le faire.

Fritz Haber a résolu la chimie entre 1908 et 1909, démontrant que l'azote atmosphérique et l'hydrogène pouvaient être combinés en ammoniac sur un catalyseur à haute température et très haute pression. Ce que Haber avait était un appareil de table produisant des gouttes. Ce dont le monde avait besoin, c'était de tonnes.

Le problème de la traduction

Entre 1909 et 1913, Bosch a accompli l'un des grands actes de traduction de l'histoire industrielle. Presque rien de la démonstration de Haber n'a survécu au passage à l'échelle, et chaque échec relevait d'une discipline distincte.

Les catalyseurs ont été le premier obstacle. Comme le note le compte rendu de la Fondation Nobel, "les catalyseurs de Haber, l'osmium et l'uranium, ont dû être remplacés par une substance de contact qui serait moins chère" — l'osmium étant l'un des métaux les plus rares sur Terre, et l'uranium ruineux. L'équipe de Bosch a mené une énorme recherche empirique et est parvenue au fer pur avec des promoteurs et des additifs, une solution toujours utilisée.

Puis est venue la machinerie, qui n'avait aucun précédent. Il a dû concevoir des compresseurs pouvant maintenir des centaines d'atmosphères en continu plutôt que brièvement ; des fours à haute pression qui ne tomberaient pas en panne de manière catastrophique ; un approvisionnement en hydrogène suffisamment pur et bon marché pour alimenter une usine 24 heures sur 24 ; et un système pour séparer et manipuler l'ammoniac à la fin. Chacun de ces problèmes était, en 1910, un défi non résolu de matériaux et d'ingénierie mécanique plutôt que de chimie, et la formation de Bosch à Charlottenburg en métaux et machines est précisément la raison pour laquelle il a pu les percevoir comme tels.

La première usine d'azote a ouvert à Oppau en 1913. La beaucoup plus grande Leunawerke près de Merseburg a suivi en 1917. Ensemble, elles ont transformé un résultat scientifique en un atout stratégique, et le procédé Haber-Bosch — produisant désormais de l'ordre de 100 millions de tonnes d'engrais azoté par an, et consommant plus d'un pour cent de toute l'énergie que l'humanité génère — est devenu la base invisible de l'agriculture moderne et de la révolution verte qui a suivi.

La haute pression comme méthode générale

L'intuition réelle de Bosch était que le récipient sous pression n'était pas une solution unique pour l'ammoniac, mais un outil polyvalent. Après la Première Guerre mondiale, il a étendu la même ingénierie haute pression à la synthèse du méthanol, au procédé Bosch-Meiser pour la fabrication de l'urée, et à l'hydrogénation du charbon en carburant liquide en utilisant le procédé de Friedrich Bergius. C'est l'argument que le prix Nobel de chimie de 1931 a reconnu lorsqu'il a été décerné conjointement à Bosch et Bergius "pour leurs contributions à l'invention et au développement de méthodes chimiques à haute pression" — le premier Nobel de chimie attribué à des ingénieurs pour de l'ingénierie.

Il a progressé en conséquence : directeur général de BASF en 1919, directeur de l'I.G. Farbenindustrie lors de sa formation en 1925, président de son conseil d'administration à partir de 1935, et président de la Société Kaiser Wilhelm à partir de 1937. Les honneurs se sont accumulés — la médaille Liebig en 1919, un doctorat honorifique de Karlsruhe en 1918, l'anneau Werner von Siemens en 1924, la médaille Bunsen, la médaille Wilhelm Exner en 1932.

Pourquoi Carl est appelé un génie

La faculté en question n'est pas l'intuition théorique ; Bosch n'a découvert aucune loi de la nature, et il n'a jamais prétendu l'avoir fait. C'est plus rare et plus difficile à nommer : la capacité de tenir tout un système industriel dans sa tête à la fois, et de voir qu'un résultat chimique est en fait un problème de métallurgie, un problème de compresseur, un problème de pureté du gaz et un problème de gestion de la chaleur portant une blouse de chimiste. Il ne s'est pas contenté d'agrandir l'appareil de Haber. Il a reconstruit chaque composant à partir des premiers principes, dans des matériaux qui n'existaient pas encore de manière fiable, dans un délai imparti.

Le comité Nobel l'a honoré pour avoir inventé la chimie à haute pression comme méthode, et non pour un produit. Les membres de l'Institution of Chemical Engineers ont élu Bosch et Haber conjointement comme les ingénieurs chimistes les plus influents de tous les temps. Et l'arithmétique simple — un tiers de la nourriture mondiale, la moitié de la population mondiale — est le genre d'affirmation généralement réservée aux civilisations plutôt qu'aux individus.

Le contre-argument mérite d'être énoncé. La chimie sous-jacente était celle de Haber, et le Nobel de Bosch concernait le passage à l'échelle, pas la découverte ; une école de pensée soutient qu'il s'agit d'artisanat, aussi magnifique soit-il, plutôt que d'intellect. L'héritage n'est pas non plus propre. Il a construit puis dirigé IG Farben, le vaste cartel qui, en décembre 1933, a accepté des garanties de prix et d'achat du gouvernement d'Hitler pour développer le pétrole synthétique. Et son procédé consomme désormais plus d'un pour cent de l'énergie mondiale et inonde la biosphère d'azote réactif. Le génie ici est réel et n'est pas la même chose que l'innocence.

La longue défaite

La dernière décennie a été sombre. Bosch croyait à la coopération scientifique internationale ouverte et au contrôle étatique minimal de la recherche, des positions qui étaient intenables dans l'Allemagne nazie. Il s'est opposé aux politiques autarciques et répressives du régime à partir de 1933 et a été un critique virulent de son antisémitisme, et il a été progressivement marginalisé pour cela — sa présidence de 1935 était largement cérémonielle, et il a été progressivement dépouillé de son autorité. Il a sombré dans la dépression et l'alcoolisme et est décédé à Heidelberg le 26 avril 1940.

Ses consolations avaient toujours été ailleurs : il était un ardent collectionneur d'insectes, de minéraux et de pierres précieuses, a prêté des spécimens de météorites et de minéraux à Yale que le Smithsonian a fini par acheter, et a entretenu un observatoire privé. L'astéroïde 7414 Bosch porte son nom. C'est un mémorial approprié pour un homme qui a passé sa vie professionnelle à prouver que le ciel pouvait être récolté.