Рычаг богатства. Технологическая креативность и экономический прогресс - Джоэль Мокир

долгосрочном плане он более выгоден, чем бессемеровский. Для выплавки стали по мартеновскому процессу требуется больше времени, чем по бессемеровскому, но зато имеется возможность тщательнее контролировать качество продукции. Кроме того, бессемеровская сталь иногда по неизвестным причинам ломалась под нагрузкой – в конце концов выяснилось, что виной тому были мелкие включения азота. В 1900 г. американский стальной король Эндрю Карнеги заявил, что будущее отрасли – за мартеновскими печами. Для процесса Сименса – Мартена, как и для бессемеровского, не годилась железная руда с большим содержанием фосфора, добывавшаяся на европейском материке. Ученые и металлурги делали все, что в их силах, чтобы преодолеть это затруднение, но решение нашли в 1878 г. два британских изобретателя-любителя Перси Гилкрист и Сидни Томас. Они предложили нейтрализовать вредную примесь, добавляя в огнеупорный кирпич известняк, который связывал фосфор, образуя шлак. Вероятно, мы не слишком ошибемся, если скажем, что без этого открытия не состоялась бы прославленная германская стальная индустрия. Оно не только обеспечило колоссальную экономию; помимо этого, немцы (немедленно освоившие «базовый» процесс) стали перерабатывать фосфорный шлак в полезное удобрение. В то время как бессемеровский и мартеновский процессы позволяли производить все больше стали по все более низким ценам, высококачественную сталь еще долго варили в Шеффилде по старой тигельной технологии (Tweedale, 1986).

Из всех отраслей металлургии производство стали претерпело самые драматические изменения, но яркие успехи в этой области после 1860 г. не должны заслонять от нас важных достижений на других этапах железоплавильного производства. К 1850 г. стандартным топливом для доменных печей, в которых из железной руды выплавлялся чугун, уже давно являлся кокс. Большинство доменных печей того времени имело высоту около 40–50 футов, а руда нагревалась в них примерно до 600°F (около 315°C). После открытия в округе Кливленд (Северный Йоркшир) залежей железной руды в конструкции доменных печей был сделан ряд усовершенствований, резко повысивших их эффективность. Высота печей постепенно достигла отметки в 80 футов и превысила ее, температура в печи возросла примерно до 1000°F (около 540°C), новые печи предусматривали утилизацию печных газов и оснащались машинами для дутья. Американские изобретатели добавили ряд других новшеств, таких как продувка печи большими дозами воздуха под высоким давлением и непосредственная отливка готовых изделий из чугуна (Allen, 1977, 1981; Temin, 1964).

Химическая промышленность

Лидерство в химической промышленности захватила Германия. Хотя британцы не лишились способности к удачным ходам, время от времени открывавшим новые сферы приложения сил, терпеливый, систематический поиск решений людьми, получившими формальное научное и техническое образование, в большей степени отвечал немецким традициям. В 1840 г. Юстус фон Либих, профессор химии из Гиссена, издал свой труд «Органическая химия в приложении к сельскому хозяйству и физиологии», в котором объяснял значение удобрений и выступал за применение химикалий в сельском хозяйстве. Другие знаменитые немецкие химики, такие как Фридрих Волер, Роберт Бунзен, Леопольд Гмелин, Август фон Хофман и Фридрих Кекуле фон Штрадониц, – совместно создали современную органическую химию, без которой была бы невозможна химическая промышленность второй половины XIX в. И все же первое важное открытие в сфере современного химического производства сделал англичанин Уильям Перкин[59]. Восемнадцатилетний Перкин пытался найти способ получения искусственного хинина – антималярийного препарата, пользовавшегося большим спросом, поскольку примерно в то время европейцы приступили к обширным завоеваниям в тропических регионах. В ходе своих изысканий Перкин в 1856 г. случайно открыл пурпурную анилиновую краску, которая была названа мовеином и заменила аналогичный природный краситель. Три года спустя французский химик Эммануэль Верген открыл красную анилиновую краску – фуксин.

После этого немецкие химики приступили к поиску других искусственных красителей, и почти все дальнейшие успехи в этой области следует записать на их счет. В 1860-х гг. Хофман и Кекуле определили структуру молекул красителей. В 1869 г., после многих лет упорного труда, группа немецких химиков сумела синтезировать ализарин – красный краситель, прежде извлекавшийся из корней марены красильной, – и получила на него патент, опередив Перкина на один день. Открытие ализарина положило конец серии блестящих, но бессистемных достижений британцев, в то время как в Германии оно ознаменовало начало процесса, в ходе которого немцы захватили бесспорное лидерство в химии (Haber, 1958, p. 83). В 1874 г. Перкин, понимая, что ему не под силу конкурировать с немцами, продал свой завод и полностью посвятил себя исследованиям. Индиго сумел синтезировать Адольф фон Байер в 1880 г., однако полученный им индиготин все равно был дорогим. В данном случае фортуна благоволила к усердным: случайно разбив в 1897 г. термометр, химики, работавшие на Badische Anilin und Soda Fabrik (BASF), пришли к мысли использовать сульфат ртути как катализатор, и за десять лет синтетическое индиго полностью вытеснило натуральное (Holmyard, 1958b). Другой сферой, в которой британские химики поначалу конкурировали с немецкими, но в итоге потерпели поражение, являлось производство серной кислоты. В 1875 г. контактный процесс получения серной кислоты с участием катализатора разработали англичанин У. С. Сквайр и сотрудник BASF Клеменс Винклер, но в конце концов немцы стали главными специалистами по каталитическим процессам, позволившим им в XX в. полностью обеспечивать себя аммиаком, нитратами и селитрой. Благодаря знаменитому габеровскому процессу синтеза аммиака, разработанному в начале 1900-х гг. Фрицем Габером, и способу производства азотной кислоты из аммиака, открытому химиком BASF Карлом Бошем, Германия во время Первой мировой войны имела возможность производить взрывчатые вещества на основе нитратов и после того, как осталась без поставок чилийской селитры (Hohenberg, 1967, p. 29–30).

В течение XIX в. прогресс в химическом производстве продолжал обеспечиваться международными усилиями. В 1847 г. итальянец Асканио Собреро открыл нитроглицерин – самое мощное взрывчатое вещество из известных на тот момент. Но его склонность к самопроизвольной детонации служила причиной многочисленных несчастных случаев, один из которых привел к гибели шведского промышленника. Брат жертвы, Альфред Нобель, решительно приступил к задаче укрощения нитроглицерина и в 1866 г. обнаружил, что нитроглицерин в смеси с диатомовой землей полностью сохраняет свои взрывчатые свойства, однако взрывается лишь при детонации капсюля. Новое вещество, названное динамитом, применялось при сооружении туннелей и дорог, при добыче нефти и в карьерах. Непросто назвать другое изобретение, которое дало бы такую же большую экономию труда.

Промышленное производство удобрений начало ускоренно развиваться в 1820-е гг. Некоторые достижения в этой сфере были обязаны открытию таких ресурсов, как перуанское гуано, которое в больших количествах ввозилось в Англию, повышая урожайность ее полей. Другие являлись побочными продуктами промышленных процессов (Grantham, 1984, p. 199, 211). Дублинский врач Джеймс Марри в 1835 г. показал, что суперфосфат можно получать обрабатывая фосфориты серной кислотой. Однако главным прорывом стало издание в 1840 г. знаменитой книги Юстуса