一战德国如何“从空气中制造炸药和粮食”，消除饥饿也让无数人亡( 二 ) _一战

3.硝石矿

17世纪后期开始，欧洲列强在印度恒河的旧河道上发现了硝石矿，进行了掠夺性的开采。到了19世纪中叶，印度的硝石资源基本枯竭。还好，殖民者又在南美洲智利发现了更丰富的硝石矿。在智利和秘鲁边界的安托法加斯塔大区，硝石矿带长达700多公里，宽20-30公里。智利的硝石被源源不断地运往欧洲。到了20世纪初，每10吨智利硝石，就有7吨被送上驶向欧陆的货轮。
19、20世纪的西方，马尔萨斯的人口资源理论大行其道。马尔萨斯认为，人的数量以几何级数不断地增加，而自然资源是有限的。最终有限的资源将被大量的人口耗尽，人类文明将走向崩溃。智利的硝石矿虽然多，毕竟还是不可再生资源，终究会有用尽枯竭的一天。所以欧洲各国纷纷开展研究，寻求替代硝石矿的方法。

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上图_ 普鲁士（德意志的统一）

4.德意志的命脉

其中，最为积极的当属德国。
1870年代，德国完成了统一，统一后的德国拥有4100万人口，是欧洲人口最多的国家，对粮食、对化肥的需求最为迫切。德国还是一个具有军国主义传统的国家，容克贵族和工业资本家迫切地渴望扩张，渴望重新瓜分世界。物欲刺激着战争，而战争又需要炸药。
所以硝石作为化肥和炸药的重要原料，就是德国的维他命。而大部分硝石又产自智利。从智利到德国需要远渡重洋。德国的对手英国拥有世界上最强大的海军。英国海军一旦对德国进行封锁，切断了硝石航线，无异于扼住了德国的咽喉。
所以德国从学术界到政府到财团，都对替代硝石的方法无比重视。德国科学家们将目光投向空气的氮气，他们尝试各种方法，使尽浑身解数，实现人工固氮，财团和政府则对这方面的研究，不吝倾注巨资予以支持。

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上图_ 图为描绘早期火药制作过程中意外爆炸事故的绘画作品

5.“开拓工业的新途”

研究在1900年有了进展。德国莱比锡大学化学教授弗列德里希·奥斯特瓦尔德发现，使用铁丝做催化剂，将氮气和氢气一同加热，能够合成一定量的氨气。而氨气则很容易地合成尿素和硝铵，成为化肥和炸药的原料。
德国化工寡头巴斯夫公司对这个发现表示出了极大的兴趣，立即买下了这个实验成果，并投入大量资金，聘请各路专家进行进一步地升入研究，期待合成氨可以尽早应用在工业生产中。
弗利兹·哈伯就在此时接手开发合成氨技术的工作。
哈伯1868年生于普鲁士西里西亚的布雷斯劳（二战后被割给波兰）。父亲是一个做化学试剂生意的犹太商人。哈伯先后在柏林、海德堡、苏黎世学习深造。1906年成为卡斯鲁尔工业大学教授。40岁不到的他，就已经在化学界闻名遐迩。
奥斯特瓦尔德的发现离工业化生产还有很大的一段距离。最大的难题就是合成的氨气浓度很低，制成效率不高。
针对这种情况，1904年到1908年，哈伯进行了潜心研究。他提出合成氨反应是一种可逆反应，氢气和氮气在生成氨气的同时，氨气也在不停地分解成氢气和氮气。只有控制好适当的温度和压强，使得化学反应处于恰好的平衡点，才能得到理想浓度的氨气。对此，哈伯和物理化学家能斯特合作，测定了在常压和30个大气压下，0℃-700℃之间合成氨反应的氨平衡浓度，获取了详细的平衡数据。

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上图_ 哈伯（左）与爱因斯坦在柏林
测定出氨平衡浓度后，哈伯又去寻找合适的催化剂。有了催化剂就可以尽可能地降低化学反应所需的温度和压力，节约工业生产的成本。哈伯进行了2万次试验，最终取得了重大的突破。他用铀和碳化铀做催化剂，在12.5个大气压下，用500℃的温度，制取了10%浓度的氨气。至此，人工固氮有了大规模工业化生产的条件。1910年5月18日，在卡斯鲁尔自然科学学会上，兴奋地宣布“新工业的前途，已经得到了开拓！”
哈伯解决了问题的关键。在此基础上其他工程师和科学家又做了进一步的研究和创造。1910年7月波希研制出了高压容器，拉普改进了化工机械使之能够适应高温高压环境，米泰西研制出了低成本的铁催化剂。