Съедобная история человечества. Еда как она есть – от жертвоприношения до консервной банки - [71]

Затвердевшие птичьи экскременты с тропических островов, известные как гуано, использовались в качестве удобрения на западном побережье Южной Америки веками. Анализ показал, что в нем содержание азота было в 30 раз выше, чем в навозе. В течение 1850-х гг. импорт гуано в Британию вырос с нуля до 200 тыс. тонн в год, а поставки в США составили в среднем 76 тыс. тонн в год. «Закон об островах гуано», принятый в 1856 г., разрешил гражданам США захватывать любые необитаемые острова или скалы, на которых были залежи гуано, при условии что они не находятся в пределах юрисдикции любого другого государства. Вспыхнула «гуанолихорадка» – старатели прочесывали моря и океаны в поисках источников этого ценного материала. Но к началу 1870-х гг. стало ясно, что его запасы быстро истощаются. («Этот материал, бывший когда-то магическим средством, в настоящее время представляет собой лишь академический интерес в связи с быстрым истощением его запасов», отмечала в 1911 г. Британская энциклопедия.) В результате акцент сместился в сторону другого источника азота – огромных залежей селитры (нитрата натрия), обнаруженных в Чили. Ее экспорт стал быстро увеличиваться, и в 1879 г. началась Тихоокеанская война между Чили, Перу и Боливией за владение богатым селитрой регионом в пустыне Атакама. (Чили взяла верх в этом споре в 1883 г. и лишила Боливию прибрежной провинции. Кстати, страна с тех пор не имеет выхода к морю).

Однако даже после окончания боевых действий опасения в долгосрочной безопасности поставок сохранялись. По прогнозам 1903 г., поставки селитры должны были закончиться к 1938 г. Прогнозы оказались неверными – количества селитры, учитывая уровень ее потребления в то время, хватило бы еще на 300 лет, однако многие люди верили прогнозам. Кроме того, селитра была востребована не только как удобрение, но и как элемент взрывчатки, в которой реактивный азот был жизненно важным ингредиентом. Многие страны осознали, что их способность вести войны, а также прокормить свое население зависела от надежных поставок реактивного азота. Больше всего волновалась Германия. Она была крупнейшим импортером чилийской селитры в начале XX в., и география поставок делала ее уязвимой в случае военно-морской блокады. Так что именно в Германии гигантские усилия были направлены на поиски новых источников реактивного азота.

Одним из подходов было получение его из угля, содержащего небольшое количество азота, остающегося от биомассы, из которой он первоначально формируется. При нагреве угля в отсутствие кислорода азот освобождается в виде аммиака. Но в этом случае выход азота был очень небольшим и не стоил затраченных усилий. Другой подход – симулирование молнии и использование высокого напряжения для генерации искры, которая бы превращала азот в воздухе в более активную закись оксида азота. Все говорило в пользу этого варианта, однако процесс был очень энергоемким и поэтому зависел от наличия дешевой электроэнергии (например, там, где были избытки мощностей от гидроэлектростанций). Так что импортная чилийская селитра осталась основным источником азота в Германии. Британия была в аналогичной ситуации. Как и Германия, она была также крупным импортером нитратов и делала все возможное, чтобы извлечь аммиак из угля. Несмотря на усилия по увеличению сельскохозяйственного производства, обе страны опирались на импортную пшеницу.

В своей речи на ежегодной конференции Британской ассоциации по развитию науки, проходившей в 1898 г., английский химик и президент ассоциации Уильям Крукс подчеркнул очевидную актуальность проблемы. Прошло 100 лет после того, как Томас Мальтус предупреждал о том, что «цивилизованные народы подвергаются смертельной опасности оказаться без еды». С тех пор в условиях растущей зависимости Великобритании от импорта пшеницы не было найдено никакой альтернативы, кроме как найти способ увеличить урожайность. «Пшеница требует азота», – заявил Крукс. Но возможности для увеличения использования навоза или бобовых не было, а удобрений, полученных из угля, было недостаточно. Имея в виду чилийскую селитру, он заметил: «Мы тратим капитал Земли, и наши действия не будут одобрены потомками… Азота достаточно в воздухе – если бы только был найден способ, чтобы получить его».

«Фиксация азота имеет жизненно важное значение для прогресса цивилизованного человечества, – отметил Крукс. – Именно химики должны спасти всех, именно в лабораториях голод в конечном счете может быть побежден».

Продуктивный спор

В 1904 г. Фрицу Габеру, тридцатипятилетнему химику-экспериментатору из Высшей технической школы в Карлсруэ, было предложено провести ряд исследований по заданию венской химической компании. Он должен был определить, может ли аммиак быть синтезирован из его составных элементов – водорода и азота. Результаты предыдущих экспериментов были неудачны, и многие думали, что прямой синтез невозможен. Габер и сам был настроен довольно скептически и ответил, что стандартным способом получения аммиака является его добыча из угля, и это самый простой подход. Но он все равно решил попробовать. Его первые эксперименты показали, что азот и водород действительно могут образовывать аммиак при высокой температуре (около 1000