Thursday, 28 March 2013

காற்றை கறந்து எரு படைத்த மேதையர்


ஃபிரிட்ஸ் ஹாபர், கார்ல் பாஷ் என்ற இரு ஜெர்மானிய விஞ்ஞானிகள், முதல் உலகப் போரில், தங்கள் நாட்டுப்படைக்கு குளோரின் விஷ வாயு ஆயுதங்களை தயாரித்தனர். ஹாபரின் முதல் மனைவி தற்கொலை செய்து கொண்டாள். பல்வேறு புதுப்புது வெடிகளையும் இவ்விருவர் படைத்தனர். இரண்டாம் உலகப்போரில், அடோல்ஃப் ஹிட்லரின் கட்டளையில், நிலக்கரியிலிருந்து லாரிகளுக்கும் டாங்கிகளுக்கும் விமானங்களுக்கும் பெட்ரோலையும் தயாரிக்க புதுமுறைகளை கண்டுபிடித்தனர்.

இவ்விருவரை பற்றி சென்ற ஆண்டு வரை நான் கேள்விப்பட்டதே இல்லை. இவர் இருவரும் என் மதிப்பிற்கும் நன்றிக்கும் வணக்கத்திற்கும் உரியவராக கருதி, இந்த கட்டுரையை எழுதுகிறேன்.

ஏன்?

1900 ஆம் ஆண்டில் உலகின் ஜனத்தொகை 200 கோடி. நிகழும் 2013 ஆம் ஆண்டில் 700 கோடி. இந்த அதிசய இனப்பெருக்கம் எப்படி சாத்தியம்? உணவு பற்றாக்குறையால் பஞ்சம் வந்து ஏன் கோடிகள் சாகவில்லை? கடந்த இருநூறு ஆண்டுகளின் பஞ்சங்கள் யாவும் போர்களினாலோ, விநியோகத் தடைகளாலோ, நிர்வாக குறைகளாலோ உண்டானவை; உணவு பற்றாக்குறையால் அல்ல.

மனிதக்குலத்தின் உணவுகளில் எடையால் எண்பது சதவிகிதம் பன்னிரெண்டே செடி இனங்கள் மூலமாகும். இவை – அரிசி, கோதுமை, சோளம், பார்ளி, சோர்கம், சோயா, மானியோக், உருளைக்கிழங்கு, சக்கரைவள்ளிக் கிழங்கு, கரும்பு, சுகர்பீட், வாழை ஆகியவை. மானியோக் ஒரு ஆப்பிரிக்க கிழங்கு. தகுந்த மண்ணும், தருணத்தில் நீரும், தரமான உரமும் இப்பயிர்கட்குத் தேவை. உரத்தில் முக்கியம் நைட்ரோஜென். காற்று மண்டலத்தில் 80% நைட்ரோஜென் இருப்பினும், இதை இவ்வடிவில் உரிஞ்சும் திறன் செடிகளுக்கு இல்லை. மின்னல் அடித்து உறுவானதோ, மண்ணில் இயற்கையாய் உள்ள நைட்ரேட் உப்புகளிலுள்ள நைட்ரோஜெனோ, அல்லது சாணியிலும், அழுகும் இலைகளிலும் உள்ள நைட்ரோஜெனோ, ஒரு சில பருப்புகளிலிருந்தும் கிழங்குகளிலிருந்தும் வரும் நைட்ரோஜெனோ செடிகளுக்கு வேண்டும்.

இயற்கையில் கிடைக்கும் நைட்ரோஜென், விவசாய பயிரின் அளவை ஆளுகிறது. புஞ்சை நிலங்களையும், காடுகளையும், பாலைகளையும், கழனிகளாய் பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டில் மாற்றப்பட்டன. இதை தவிர, தென் அமெரிக்காவில், மலை மலையாய் குவிந்திறுந்த வௌவால் சாணியையும், பறவை சாணியையும், ஸால்ட்பீட்டர் என்ற உப்பையும், நூற்றுக்கணக்கான கப்பல்களில் ஐரோப்பிய நாடுகளும் அமெரிக்காவும் இறக்குமதி செய்தும், பயிரினங்களையும் உணவு உற்பத்தியையும் பெருக்கின. சீனம்கண் தேயிலையும் பட்டும் போல, பாரதம்கண் பங்சும் மிளகும் போல, தென்னமெரிக்கம்கண் சாணமும் எரு உப்பும் கப்பலேரின.

இருபதாம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் இவை தீர்ந்துவிட்டன. நைட்ரொஜென் நலிவினால் பஞ்சம் படையெடுக்க மிரட்டியது. காற்றுமண்டல நைட்ரோஜெனை செயற்கை எருவாக மாற்ற புது கருவிகளும் தொழில்நுட்பமும் ஆலைகளும் தேவையாயின. இதைத்தான் ஹாபரும் பாஷும் ஆய்ந்து படைத்தனர். அம்மோனிய எருவும், அதை மாபெரும் அளவில் தயாரிக்க பிரமாண்ட ஆலகளையும், இவ்விருவர் உருவாக்கினர். இவர்கள் ஆய்ந்தளித்த தொழில்நுட்பத்திற்கு ஹாபர் பாஷ் முறை என்று பெயர்.

இதற்கு 1918 இல் ஹாபருக்கும், 1931 இல் பாஷுக்கும் ரசாயனத்திற்கான நோபல் பரிசு கிடைத்தது. முதலாம் உலகப்போரில் தம் படைகள் மேல் ஏவிய குளோரின் விஷவாயு ஆயுதங்களை படைத்த போர் குற்றத்திற்காக, ஹாபரை கைது செய்ய ஃபிரெஞ்சு அரசு தேடியது. அவர் சுவிட்சர்லாந்தில் தஞ்சம் புகுந்தார். ஹாபருக்கு நோபல்குழு பரிசு வழங்கிய பின், ஃபிரெஞ்சு அரசு அவரை மன்னித்து, தேடலை கைவிட்டது. பிறகு சில ஆண்டுகள், ஆங்கில ஃபிரெஞ்சு அரசுகள் இந்த தொழில்நுட்பத்தை திருட பல முயற்சிகள் செய்தன. திருடும் வகை அம்முறை விஞ்ஞானிகளுக்கும் எளிமையாக இல்லை; ஈடற்ற பயனுள்ளதால் அழிக்கவும் மனம் வரவில்லை. இம்முறையால் படைகளுக்கு வெடிகளும் தயாராயின. செம்புலப்பெய்நீர் போல நன்மையும் தீமையும் கலந்தது ஹாபர்-பாஷ் முறை.

இன்று உலகின் நைட்ரொஜென் எரு யாவும் ஹாபர்-பாஷ் முறையில் தான் தயாராகின்றன. ஹாபர் பாஷ் என்றிரு மானிடர் வாழ்ந்ததும், ஆய்ந்தெடுத்த புதுமுறை மாட்சியும், ஆலையமைத்து ஞாலம் வளர்த்ததும், உணவிற்கும் வாழ்விற்கும் நன்றிக்கடன் பட்ட நானூறு கோடி மக்களில் யாவர் அறிந்தனர்? யாவர் அறிந்திலார்?

தாமஸ் ஹாகர் எழுதிய The Alchemy of Air  என்ற புத்தகத்தில் இதை தெரிந்துகொண்டேன்.

இப்புத்தகத்தை நீளமாகவும் ஆழமாகவும் விமரிசித்த பத்ரி சேஷாத்ரியின் பதிவு இங்கே.

Monday, 25 March 2013

Fritz Haber and Carl Bosch


Two German scientists, Fritz Haber and Carl Bosch, devised chlorine gas weapons that were used against French and British troops, in the First World War. Haber’s first wife committed suicide. Then they went on to invent new forms of explosives. During the Second World War, they worked for Hitler, developing a coal based substitute for petroleum that fuelled Nazi planes and trucks.

I had never heard of them until last year. I suspect you, the reader, are reading about them for the first time.

These two men are my heroes - more than Einstien, Salk, Fleming, Bardeen, Rutherford.

Why?

In 1900, the world had two billion people. In 2013, it has seven billion. How did this population explosion happen? Why has there been no famine due to food shortage? All famines in the last two hundred years have been because of wars, lack of access or poor administration. Food deficit has NEVER been an issue.

80% of the food humans eat, by weight, comes from only 12 species of plants – rice, wheat, corn, barley, sorghum, soybean, manioc, potato, sweet potato, sugarcane, sugar-beet and banana. They need the right soil and water, but also a vital fertilizing element – nitrogen. The Earth’s atmosphere is 80% nitrogen, but in this form, plants cannot use it. They need something called fixed nitrogen, which is produced by lightning, natural nitrates in the soil, animal dung, decaying plant material and certain legumes.

Crucially, the amount of fixed nitrogen available by these natural processes limits the amount of food crops 
humans can grow, regardless of the land and water available. In the 19th century, this problem was circumvented by expanding the area of land under cultivation and utilizing mountains of guano (bat and bird dung) and saltpeter discovered in South America. Europe imported guano from South America like they imported spices and clothes from India, silk and tea from China and slaves from Africa – in ship loads.

In the twentieth century, these South American supplies ran out. So, nitrogen shortage threatened food supply; unless somebody discovered a way to manufacture artificial fertilizer, using the nitrogen in the atmosphere. This is exactly what Haber and Bosch did. They invented the Haber-Bosch process, ammonia fertilizers, massive factories that would produce them in vast quantities.

They won Nobel prizes for this – Haber in 1920 and Bosch in 1932. France was hunting for Haber as a war criminal, and he was hiding in Switzerland, but after he was awarded the Nobel, France gave up the hunt. For the next decade, France and England used their armies to try to steal the industrial secret that the Haber-Bosch process was; but it was too complex to be copied or stolen and too vital to be destroyed. The great fear was that it not only produced ammonia fertilizer, but also explosives for Hitler’s army.

Today all nitrogen fertilizer is produced by the Haber-Bosch process. Four billion people owe their existence to their invention, but are ignorant that such men lived and what they gave the world.

I will stop here, since it is already three paragraphs more than I planned to write. I read about them in a book called “The Alchemy of Air”, by Thomas Hager. Another excellent resource is Vaclav Smil.