(أصعب خطوة في تصنيع الأمونيا لا تحدث داخل دورق)

في عام 1908، كان جهاز هابر ولو روسينيول المكتبي قادرًا على إنتاج نحو كيلوغرامين من الأمونيا يوميًا. وكان الجهاز يعمل عند درجة حرارة تتراوح بين 500 و550 درجة مئوية، وتحت ضغط يتراوح بين 100 و200 ضغط جوي، مستخدمًا الأوزميوم محفزًا.

جزيئات النيتروجين مستقرة جدًا، لذا فإن جعل النيتروجين يتفاعل مع الهيدروجين لا يقتصر على خلط الغازين معًا. فلا بد من ضبط درجة الحرارة والضغط والمحفز في آن واحد، ثم فصل الأمونيا الناتجة، بينما تُعاد الغازات غير المتفاعلة، أي النيتروجين والهيدروجين، إلى الدورة.

أثبتت التجارب أن النيتروجين الموجود في الهواء يمكن تثبيته وتحويله إلى أمونيا. لكن ما زالت هناك مشكلات صعبة كثيرة تفصلنا عن إنشاء مصنع قادر على الإنتاج باستمرار.

كان التحدي الأول هو المحفّز. فالأوزميوم نادر، ولا يصلح لدعم صناعة واسعة النطاق. بين عامي 1909 و1912، أجرى فريق ميتاش في باسف عملية فحص منهجية، واختبر أكثر من 2500 محفّز، وانتهى إلى محفّز متعدد المكونات قائم على الحديد ويحتوي على مواد معزِّزة. لم يكن البحث يعني اختيار عنصر أرخص عشوائيًا من الجدول الدوري، بل تعديل التركيبة وطرق التحضير مرارًا حتى تتوافر في آنٍ واحد الفاعلية والعمر التشغيلي والتكلفة الصناعية المناسبة. فما كان «ممكنًا» في المختبر، كان لا بد أن يتحول إلى مواد تستطيع المصانع شراءها واستخدامها بتكلفة معقولة.

كان التحدي الثاني أكثر خفاءً: فالهيدروجين تحت ضغط عالٍ يهاجم الفولاذ. وكانت المفاعلات المبكرة المصنوعة من الفولاذ الطري تتعطل بعد نحو 80 ساعة من التشغيل بسبب نزع الكربون منها. لم يكن حلّ بوش مجرد زيادة سماكة جدار الفولاذ، بل إضافة بطانة من الحديد الطري داخل المفاعل، وإنشاء أخاديد بين الطبقتين الداخلية والخارجية تسمح للهيدروجين المتسرب إلى الداخل بالخروج.

عندها، يتضح أن عبارة «توسيع نطاق التجربة» ليست دقيقة. فالمعدات الصناعية لا تُصنع بتكبير دورق عشرة آلاف مرة، بل تتطلب إعادة معالجة المحفّزات والمواد والضغط والإحكام ودورة الغاز. وإذا تعذر على أي مرحلة أن تعمل باستمرار، فلن تغادر النتائج المبهرة في المختبر جدران المصنع. وهذا يفسر أيضًا لماذا لم يكن عمل بوش مجرد «استكمال» لإنجاز هابر. فمعدات الضغط العالي نفسها كانت جزءًا مما جعل هذا الاختراع ممكنًا.

في 9 سبتمبر 1913، بدأ مصنع باسف في أوباو الإنتاج، بطاقة تبلغ 30 طنًا متريًا من الأمونيا يوميًا. ومن نحو كيلوغرامين يوميًا إلى 30 طنًا متريًا، لم يكن التغيير في الكمية وحدها، بل في القدرة الصناعية القابلة للتكرار والصيانة. كان لا بد من إدخال المواد الخام باستمرار، وتكرار التفاعل، وصمود المعدات أمام الزمن، لكي يغادر المنتج المصنع بجودة مستقرة.

لاحقًا، نال هابر جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1918 عن تخليق الأمونيا، بينما نال بوش جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1931، بالاشتراك مع بيرغيوس، تقديرًا لطرائق الضغط العالي في الكيمياء. وبين الجائزتين مسافة تفصل بين التفاعل العلمي والمنظومة الهندسية.

لاحقًا، أسهم تخليق الأمونيا في إنتاج الأسمدة، واستُخدم أيضًا لتوفير النترات في زمن الحرب. فلم تكن للتقنية نتيجة واحدة.

ما يستحق أن نتذكره أكثر من أي شيء في هذا الاختراع، ليس أن عبقريًا عثر فجأة على الحل، بل أن كثيرين حوّلوا الحل إلى آلة تتحمل الضغط العالي، ويمكن استبدال موادها، وتعمل يومًا بعد يوم. فالجهد العملي الشاق الذي تلا ذلك هو ما أخرج الاختراع من الدورق.