Carl Bosch: L'ingegnere che ha nutrito metà del mondo

Circa un terzo di tutto il cibo coltivato sulla Terra ogni anno dipende dall'ammoniaca prodotta da una singola reazione industriale, e tale reazione sostiene quasi la metà delle persone attualmente in vita. Fritz Haber la dimostrò su un bancone da laboratorio. Carl Bosch – un metallurgista di formazione che entrò in una ditta di coloranti come chimico junior – è il motivo per cui esiste su scala continentale anziché su uno scaffale di laboratorio.

Colonia, metallo e macchine

Nacque a Colonia il 27 agosto 1874, figlio di Carl Friedrich Alexander Bosch, un prospero fornitore di gas e idraulica, e nipote di Robert Bosch, il pioniere delle candele di accensione il cui nome appare ancora sui componenti automobilistici. Il mestiere di famiglia era importante. Laddove la maggior parte dei grandi chimici dell'epoca arrivava all'industria dalla scienza pura, Bosch arrivò alla scienza dai tubi, dalle valvole e dalla pressione.

La sua educazione formale riflette la stessa doppia vita. Dal 1894 studiò metallurgia e ingegneria meccanica alla Königlich Technische Hochschule di Charlottenburg, l'istituzione che divenne l'Università tecnica di Berlino. Solo allora passò alla chimica, trasferendosi all'Università di Lipsia per lavorare sotto Johannes Wislicenus e conseguendo il dottorato in chimica organica nel 1898. Era, in altre parole, un ingegnere meccanico che aveva imparato la chimica in un secondo momento – un'inversione che si sarebbe rivelata decisiva. Sposò Else Schilbach nel 1902; ebbero un figlio e una figlia.

Un lavoro di livello base presso la BASF

Nel 1899 entrò alla Badische Anilin- und Sodafabrik, allora la più grande azienda chimica e di coloranti della Germania, partendo dal basso. I suoi primi incarichi riguardavano l'indaco sintetico, il business dei coloranti che costituiva la fortuna della BASF. L'azoto arrivò più tardi, e giunse come un'emergenza nazionale al rallentatore: l'agricoltura europea dipendeva dal nitrato cileno importato, e ogni osservatore serio capiva che l'approvvigionamento era finito e, in tempo di guerra, tagliabile da qualsiasi marina che decidesse di farlo.

Fritz Haber risolse la chimica tra il 1908 e il 1909, dimostrando che l'azoto atmosferico e l'idrogeno potevano essere combinati in ammoniaca su un catalizzatore ad alta temperatura e ad altissima pressione. Ciò che Haber aveva era un apparato da tavolo che produceva gocce. Ciò di cui il mondo aveva bisogno erano tonnellate.

Il problema della traduzione

Tra il 1909 e il 1913, Bosch compì uno dei grandi atti di traduzione nella storia industriale. Quasi nulla della dimostrazione di Haber sopravvisse al contatto con la scala industriale, e ogni fallimento era una disciplina separata.

I catalizzatori furono il primo muro. Come riporta il resoconto della Fondazione Nobel, "i catalizzatori di Haber, osmio e uranio, dovettero essere sostituiti da una sostanza di contatto che fosse più economica" – essendo l'osmio uno dei metalli più rari sulla Terra e l'uranio rovinoso. Il team di Bosch condusse un'enorme ricerca empirica e arrivò al ferro puro con promotori e additivi, una soluzione ancora in uso.

Poi arrivarono i macchinari, che non avevano alcun precedente. Dovette progettare compressori in grado di mantenere centinaia di atmosfere continuamente anziché brevemente; forni ad alta pressione che non fallissero in modo catastrofico; una fornitura di idrogeno abbastanza pura ed economica da alimentare una fabbrica 24 ore su 24; e un sistema per separare e gestire l'ammoniaca alla fine del processo. Ognuno di questi era, nel 1910, un problema irrisolto di materiali e ingegneria meccanica piuttosto che di chimica, e la formazione di Bosch a Charlottenburg in metalli e macchine è precisamente il motivo per cui poté vederli come tali.

Il primo impianto per l'azoto aprì a Oppau nel 1913. Il ben più grande Leunawerke vicino a Merseburg seguì nel 1917. Insieme trasformarono un risultato scientifico in una risorsa strategica, e il processo Haber-Bosch – che ora produce nell'ordine di 100 milioni di tonnellate di fertilizzante azotato all'anno e consuma più dell'uno percento di tutta l'energia generata dall'umanità – divenne la base invisibile dell'agricoltura moderna e della Rivoluzione Verde che seguì.

L'alta pressione come metodo generale

La vera intuizione di Bosch fu che il recipiente a pressione non era una soluzione una tantum per l'ammoniaca, ma uno strumento per scopi generali. Dopo la Prima Guerra Mondiale estese la stessa ingegneria ad alta pressione alla sintesi del metanolo, al processo Bosch-Meiser per la produzione di urea e all'idrogenazione del carbone in combustibile liquido utilizzando il processo di Friedrich Bergius. Questo fu l'argomento che il Premio Nobel per la Chimica del 1931 riconobbe quando fu assegnato congiuntamente a Bosch e Bergius "per i loro contributi all'invenzione e allo sviluppo di metodi chimici ad alta pressione" – il primo Nobel per la chimica conferito a ingegneri per l'ingegneria.

Di conseguenza fece carriera: Direttore generale della BASF nel 1919, dirigente della I.G. Farbenindustrie al momento della sua formazione nel 1925, presidente del consiglio di amministrazione dal 1935 e Presidente della Società Kaiser Wilhelm dal 1937. Gli onori si accumularono – la Medaglia Liebig nel 1919, un dottorato onorario da Karlsruhe nel 1918, l'Anello Werner von Siemens nel 1924, la Medaglia Bunsen, la Medaglia Wilhelm Exner nel 1932.

Perché Carl è definito un genio

La facoltà in questione non è l'intuizione teorica; Bosch non scoprì alcuna legge di natura e non pretese mai di averlo fatto. È qualcosa di più raro e difficile da definire: la capacità di tenere in testa un intero sistema industriale contemporaneamente e di capire che un risultato chimico è in realtà un problema di metallurgia, un problema di compressore, un problema di purezza del gas e un problema di gestione termica che indossa il camice di un chimico. Non si limitò a ingrandire l'apparato di Haber. Ricostruì ogni suo componente partendo dai primi principi, con materiali che non esistevano ancora in modo affidabile, rispettando una scadenza.

Il comitato del Nobel lo premiò per aver inventato la chimica ad alta pressione come metodo, non per un singolo prodotto. I membri dell'Institution of Chemical Engineers hanno votato Bosch e Haber congiuntamente come gli ingegneri chimici più influenti di tutti i tempi. E l'aritmetica semplice – un terzo del cibo mondiale, metà della popolazione mondiale – è il tipo di affermazione solitamente riservata alle civiltà anziché agli individui.

Il caso contrario merita di essere esposto. La chimica di base era di Haber, e il Nobel di Bosch fu per il ridimensionamento, non per la scoperta; una scuola di pensiero sostiene che questo sia artigianato, per quanto magnifico, piuttosto che intelletto. Nemmeno l'eredità è pulita. Costruì e poi guidò la IG Farben, il vasto cartello che nel dicembre 1933 accettò garanzie di prezzo e acquisto dal governo di Hitler per espandere il petrolio sintetico. E il suo processo ora consuma più dell'uno percento dell'energia mondiale e inonda la biosfera di azoto reattivo. Il genio qui è reale e non è la stessa cosa dell'innocenza.

La lunga sconfitta

L'ultimo decennio fu cupo. Bosch credeva nella cooperazione scientifica internazionale aperta e nel minimo controllo statale della ricerca, posizioni che erano insostenibili nella Germania nazista. Si oppose alle politiche autarchiche e repressive del regime a partire dal 1933 e fu un critico schietto del suo antisemitismo, e per questo fu costantemente emarginato – la sua presidenza del 1935 era in gran parte cerimoniale e fu progressivamente privato dell'autorità. Cadde in depressione e alcolismo e morì a Heidelberg il 26 aprile 1940.

Le sue consolazioni erano sempre state altrove: era un ardente collezionista di insetti, minerali e gemme, prestò esemplari di meteoriti e minerali a Yale che lo Smithsonian finì per acquistare, e mantenne un osservatorio privato. L'asteroide 7414 Bosch porta il suo nome. È un monumento appropriato per un uomo che ha trascorso la sua vita lavorativa a dimostrare che il cielo poteva essere raccolto.