it[スポンサーリンク]Tshozoです。間が空きましたが前回の続き。~アンモニア合成のもう一人の主人公であるHaberと出会って量産化プロジェクトを開始したところまでです。何年か前に配られたBASF150周年の記念冊子表紙ドイツ語版と英語版現物両方を持ってる筆者が撮影して編集(1)Haberに出会う前まで時系列おさらい。BoschがBASFに入った頃のプロイセンは鉄血宰相ビスマルクが表舞台から消え、ホーレンツォレルン家直系のヴィルヘルム2世が舵を取って植民地政策を推し進め出した前後で、国全体が帝国主義的な傾向を持ちつつある時期で、後にトーマス・マンに「忌むべき奴隷根性」と言わしめるほどの組織従属性を持った官僚・軍人の下地が出来ていき、ナチスが台頭する下地を作った時代であるとも言われています。プロイセンが諸外国と関係が怪しくなったあたりから産業界も国家へ奉仕する方針を求められていたためか、徐々に労働強化の方向に走っていきます。工場が鉄火場(Feuerwache:「繁忙期」直訳は「火の衛守」)の時には2週間出ずっぱりは当たり前という、なんか最近どこかの国で見るような光景が広がっていました。水、薪、石炭など工場で使う資材は工場周辺に建てられたBASF社宅に住む社員が自由に取っていって各家庭で使うことができたなど「ガス抜き的な福利厚生」は存在しましたし比較的給与レベルも高い状態(1900年前後)が続いていましたから、労働強化だけを行うというわけではなかったみたいですね。いうかやっぱり明治時代以降の軍隊連中はこうしたドイツのうわべだけを真似たんじゃないかと。大きな成果を挙げた「豪傑」が多数そろっており同社内の人々との出会いが(良くも悪くも)この後のBoschの人生を決定づけることになりました。本書[文献1]を読んで初めて知ったのが、BASF入社後にBoschが経験した技術と人々とがHaber-Bosch法を量産化するために極めて大きな影響を及ぼしていたということ。従来書かれたアンモニア量産化の歴史はHaberの発明からBoschがたった4年で仕上げた、ということが殊更強調されることが多いのですが、実際にはそこに至るまでに発射台となるべき技術を経験・整備していたからこそ短期間で仕上げられたと言うべきでしょう。試作と実証といった経験はこの後に極めて大きな意義を持つことになります。Mittasch,Boschの人生前半(後半も)の登場人物全員が化学史上無二の人物という稀に見る事象なおこれらの放電法・シアナミド法は大量エネルギー消費型でスジが悪いもの。Boschも特に改良型シアナミド法(高温ガス加熱で合成したシアン化バリウムと炭化バリウムの混合粉末をケン化してアンモニアを合成、さらにチタンを混ぜて収率をNikodem-Caro法から改善)に対しては完成度を相当に仕上げ、パイロットプラントによるアンモニア合成を累計90トンレベルまでやってのけていましたが結局事業には至らず。wuerde.”[同書P49])」という記述があり、手法として不完全であることを確信していたフシがありました。本人は全く満足しないまま気が付けば35歳。年齢的にも追い込まれており何としてもやり遂げねば、という後の無い状況であったことは間違いありません。Processと同様に低温化できませんでした。金属リチウムやシアン化カルシウムも比較的ゆるい条件で窒素固定が出来ますが”中心”金属の価数を容易には戻せません(還元にエネルギーを大量に消費します)から成立しないのと同様、部分的なプロセスが成立するからと言っても商売になるとは限らない例ですね。順序が逆になりますが、Boschが窒素固定に取り組むようになった端緒は「大気の錬金術」(トーマス・ヘイガー著)に詳しく、要は大化学者Ostwaldによる窒素固定法の提案(@100万マルク・現在価値で4億円くらい?)の実態を見抜き、かつOstwaldと対等に議論しつつ圧力範囲を広げて追加データを取り、提案を叩き落としたこと。具体的には還元環境下で鉄線に窒素を流したら少量のアンモニアが発生するという提案に対し、それがわずかに発生していた鉄窒化物に由来しただけのものであることを見抜いたのがポイント。その際Brunckらに実力を見出されたことにより、窒素固定プロジェクトに参画することになりました。余談ですが当時Ostwald研には後に味の素合成で活躍する池田早苗氏が居て、もしかしたらどこかでBoschとすれ違ったりしていたかもしれません。)が居たことがわかっています。田丸節郎氏は東工大の設立に尽力した、戦後日本研究界のリーダ的な存在でした。そのご子息が東京大学教授の田丸謙二氏で、ゲルハルト・エルトゥル氏が受賞したノーベル賞の基礎となる触媒表面科学の分野で進歩的成果を挙げるなど親子二代に渡り科学に大きな貢献をされているのも興味深い点です。田丸節郎氏はHaberの研究所で”鬼のように働き”、その理論的裏付けに大きな貢献をしたということです。1909年時点カールスルーエ工科大の研究室メンバ初めてアンモニア合成に成功した装置原型を製作したRossignol氏は当時のイギリス領の出身でこのあとドイツの電気化学系の会社に引き抜かれたHaberは当時カールスルーエ工科大の研究室を主宰していましたが、その状況に満足していませんでした。いうのも当時の化学界の花形と言えば科学の殿堂ベルリン大学。その主要ポストはライバルのNernstが獲得して卓越した成果を出し続けていたために何とか一発逆転を狙っており、優秀なスタッフらと共に装置や圧力や温度をいじって化学平衡理論に基づきアンモニアの合成条件を探し出しました。実際に合成に成功したとBASFに報告したのが1909年春のこと。この時点でのアンモニア合成平衡条件は600°C、200気圧。合成触媒に希少なウランやオスミウムを使っていました。Gesellschaft・現在でも活動するOSRAM社の前身)と協力関係があったこと。協力していた経緯は不明なのですがHaberは白熱灯に希少金属を利用していた同社からオスミウム(OSmium)、タングステン(WolfRAM)、ウラン、プラチナといった現在でも入手の難しそうな元素を入手しており、優秀なスタッフに加えこうした材料へのアクセスがあったことが他の研究者に先んじた大きな要因でした。Haberはこの技術をHoechst、Bayerをはじめとしたそうそうたる化学会社へ売込みにかけます。使用触媒とが当時の産業レベルで常識外れもいいところで、各社しり込みするばかり。Englerに仲介をたのみBASFへ接触。合成条件の難易度に文句を言うばかり。そこでBrunckは同行していた、窒素固定プロジェクトの実務リーダであったBoschに判断を求めます。その時、Boschはこう回答しました。riskieren.”「これはうまくいくと思います。私は鉄鋼業界の実力をよく理解していますから。リスクを取りに行くべきかと」そしてのちにHaberによる実証追試をMittaschが確認したわずか数週間後、Brunckは予算と人員と研究規模の拡充を矢継ぎ早に決定し、ここに史上稀にみる、一企業が世界を根本から変えた変態プロジェクトが開始しました。ここでもしBrunckがBoschを懐刀として同行させていなかったら、世界の人口スケールはここまで増殖することなくもっとちんまりとした感じだったかもしれません。人類にとってどっちがよかったのか筆者には正直判断しかねるのですが、ともかくこのターニングポイントで賽は投げられてしまったのです。要はこれの各重要要素を低コスト化して大型化する「だけ」なのだが・・・ここからは有名な話が続きますので割愛していきますが前述の「大気の錬金術」に描かれていない技術的なポイントに絞って話を進めます。同書、[文献1]を英文に直訳しただけじゃねぇかと思うくらいそのまんまの記述が多くて正直少しガックリきました。Boschに関する書物が同書以外にほとんど見当たらないので無理からぬことなのでしょう。いうことでまとめると下図になります。【筆者注:20190301】Duisbergの役割を誤解釈していましたので図を訂正しました続いてこの図のポイントとなる4点を詳細に紹介したいのですが、ここはBosch以外にも多数の英雄がいることがよくわかったうえ、「大気の錬金術」から省かれた重要な項目が何点かあったので次回以降詳細に描いていきたいと思います。興味深いのが低コストアンモニア合成触媒の探索がたった半年でほぼ解決していたということ。市販の書物には『20,000通りの材料スクリーニングの結果見つけた』と書いているものもありましたが[文献1]によればこの書き方は間違いで、BoschのカンとMittaschの手法との相乗効果によって比較的あっさり見つかっていたわけです。最新の記事Tshozoメーカ開発経験者(電気)。コンピュータを電算機と呼ぶ程度の老人。クラウジウスの論文から化学の世界に入る。ショーペンハウアーが嫌い。2020年1月号がオンライン公開されました。(2021卒)―ぶれずに価値創造。その5Tshozoです。TweetsケムステFacebookケムステFacebookChem-Station(略称:ケムステ)はウェブに混在する化学情報を集約し、それを整理、提供する、国内最大の化学ポータルサイトです。名超の有志スタッフを擁する体制で運営しています。