| Das Problem der Ammoniaksynthese hatten Haber und Bosch
gelöst; noch immer fehlte aber ein Weg zur künstlichen Herstellung von Salpetersäure,
der zweiten wichtigen stickstoffhaltigen anorganischen Grundchemikalie, für die bis in
unser Jahrhundert Chilesalpeter die Rohstoffbasis bildete.
Ähnlich wie man aus Kochsalz mit Schwefelsäure Salzsäuregas (Chlorwasserstoff) in
Freiheit setzen kann, erhielt man durch Umsetzung von Salpeter mit Schwefelsäure (neben
Natriumbisulfat) Salpetersäure. Die hierfür erforderliche Anlage gleicht im Prinzip den
schon besprochenen Anlagen zur Salzsäuregewinnung: In liegenden gusseisernen Zylindern,
die von außen beheizt wurden, ließ man Schwefelsäure auf Salpeter einwirken; die aus
der Retorte abziehenden Säure- dämpfe wurden in einer Reihe hintereinander geschalteter
Steinzeugtöpfe, den bereits erwähnten Tourils, kondensiert. Wie bei der
Salzsäurekondensation wurden die aus dem Touril-System abziehenden Restgase in einfache
Rieseltürme geschickt und im Gegenstrom mit Wasser ausgewaschen, wobei verdünnte
Salpetersäure anfiel.
Auf die Dringlichkeit einer weiteren Methode zur Salpetersäureherstellung wies Haber in
einem Schreiben an die BASF vom 13.Dezember l913 hin: Ich benutze die
Gelegenheit, um Ihnen mitzuteilen, dass die Deutsche Landwirtschafts- Gesellschaft mich
gebeten hat, der Aufmerksamkeit Ihrer Firma die Umwandlung von Ammoniak in Salpeter ganz
be- sonders nahe zulegen. Nach meinem Eindruck glaubt die Deutsche
Landwirtschafts-Gesellschaft, Salpeter in jedem Umfang unterbringen zu können, während
sie sich dessen für das Ammoniak nicht getraut."
Diese Aufgabenstellung war nicht neu. Der französische Chemieprofessor und Industrielle Friedrich
Kuhlmann (1803-1881) hatte schon 1838 entdeckt, dass Ammoniak in Gegenwart
eines Platinkontaktes zum Stickoxid, der Vorstufe von Salpetersäure oxidiert wird. Damals
war aber Ammoniak aus Preisgründen kein geeigneter Rohstoff zur Herstellung von
Salpetersäure, und so geriet das Verfahren in Vergessenheit.
Im November 1901 wandte sich der große deutsche Physikochemiker Wilhelm Ostwald
(1853-1932) an die Industrie, u. a. auch an die BASF, und schlug ein Verfahren zur
Oxidation von Ammoniak mit Luft an Platinkontakten vor. Ostwald waren offensichtlich
die Kuhlmannschen Arbeiten unbekannt geblieben, und seine Patentanmeldungen enthielten
nichts Neues. Er benutzte als Reaktor dünne Rohre, in denen ein feines Platinnetz
bandförmig aufgewickelt war. Das Platinverfahren wurde von ihm und seinem Mitarbeiter
Eberhardt Brauer ausgebaut und ab 1906 für viele Jahre von den Chemischen Werken der
Zeche Lothringen in Gerthe i. W. in bescheidenem technischen Maßstab auf Basis von
Gaswasser durchgeführt. Endprodukt war Ammoniumnitrat, von dem 1908 bereits 695 t, 1911
schon 1495 t produziert wurden.
Auch bei der BASF beschäftigten sich Chemiker mit diesem Problem; die Firmenleitung hatte
sich in Ludwigshafen von Beginn an das Ziel gesetzt, gebundenen Luftstickstoff nicht in
Form von Ammonsulfat der Landwirtschaft als Düngemittel zur Verfügung zu stellen,
sondern strebte synthetischen Chilesalpeter" an. Bei der BASF lagen große
Erfahrungen mit Katalysatoren vor; ähnlich wie das Ludwigshafener Forscherteam bei der
Ammoniaksynthese sehr rasch von teuren Osmiumkontakten abging und Eisenmischkontakte
entwickelte, wollte man auch im Gegensatz zum Kuhlmann-Ostwald- Verfahren die
Ammoniakverbrennung" an billigeren Kontaktmassen im großen Maßstab betreiben.
Im Herbst 1913 wurden entsprechende Versuche aufgenommen, und bereits im Frühjahr 1914
hatte Christoph Beck (1887-1960) eine brauchbare Lösung gefunden: Ein schon bei
der Ammoniaksynthese ohne Erfolg erprobter Eisenoxid-Wismutoxid-
Katalysator zeigte
gute Wirksamkeit; nach weiteren Versuchen erwies sich schließlich eine Eisenoxid-Wismutoxid- Manganoxid-
Misch- Kontaktmasse als wirksamste Kombination.
War das ursprüngliche Arbeitsziel die Herstellung von Düngemitteln, so wurde die weitere
Entwicklung durch die Kriegsereignisse in andere Bahnen gelenkt. Salpetersäure ist
Grundstoff für die Herstellung von Explosivstoffen aller Art und damit für die
Munitionsversorgung unentbehrlich. Als im Herbst 1914 die deutsche Heeresleitung
nach der verlorenen Marneschlacht erkannte, dass ein Blitzkrieg" außerhalb
der militärischen Möglichkeiten des Deutschen Reiches lag und mit einem langen Krieg zu
rechnen war, erfasste die verantwortlichen Stellen Panikstimmung: Durch die Blockade
der Alliierten war Deutschland von der Zufuhr chilenischen Salpeters weitgehend
abgeschnitten. Angesichts der geringen Salpetervorräte war die Munitionsversorgung der
Truppe ernsthaft in Frage gestellt. Carl Duisberg schildert diese Situation und die
Rolle der Chemie:
Es fehlte der für Pulver und Sprengstoff durchaus unentbehrliche Rohstoff, der
nur aus dem Auslande zu beziehende Salpeter. Schon im Herbst 1914 hatte die
Sprengstoffindustrie davon nichts mehr. Hätte die chemische Industrie und besonders die
Farbenindustrie und daneben die Landwirtschaft nicht große Vorräte an Salpeter gehabt,
so wäre der Krieg schon Ende 1914 zu Ende gewesen. Aber auch diese Vorräte der
chemischen Industrie und der Landwirtschaft, von denen wiederum das Kriegsministerium
keine Ahnung hatte, und um die es sich vorher nicht im mindesten gekümmert und bemüht
hatte, sie reichten nur bis Mitte 1915, dann waren wir ganz am Schluss, dann waren wir
endgültig verloren. Da haben die deutschen Chemiker eingegriffen; sie haben alles daran
gesetzt, was sie konnten, um diesen frühzeitigen Zusammenbruch zu verhindern"
(Flechtner, 1959, S. 270).
Im September 1914 wurde
Bosch zu einer Besprechung über die Munitionsfrage ins
Kriegsministerium in Berlin gebeten; im Anschluss daran stellte er an seinen Mitarbeiter Alwin
Mittasch (1869-1953) die Frage, ob er eine großtechnische Salpetersäureherstellung
ohne Platinkontakte für möglich halte. Mittasch bejahte diese Frage, und Bosch konnte
nun sein Salpeterversprechen" an die Oberste Heeresleitung geben.
Ein erster Versuchsbetrieb mit dem als Braunoxid-Kontakt" bezeichneten neuen
Katalysator arbeitete bereits Weihnachten
1914, und im Mai des folgenden Jahres lief
die Großproduktion mit einer Tageskapazität von 150 t Salpetersäure an. Die für die Ammoniakverbrennung"
eingesetzten Kontaktöfen bestanden aus zylindrischen, innen ausgemauerten Behältern von
etwa 5 m Höhe und besaßen im Innern eine gelochte Steinplatte, auf der sich die
Kontaktmasse befand. Luft und Ammoniakgas wurden im richtigen Verhältnis gemischt, auf
250 bis 350 °C vorgeheizt und dann in den Kontaktofen eingeblasen, wo die Reaktion
stattfand. Der Ofen wurde dabei von oben nach unten durchströmt. Die abströmenden
heißen Gase wurden gekühlt und in die Absorptionsanlagen geschickt. Absorptionsanlagen
sind im Prinzip Füllkörperkolonnen, in denen sich im Gegenstrom zueinander Wasser und
nitrose Gase aus der Kontaktofenanlage bewegen. Auf diese Weise gelangt man zur
Salpetersäure.
Es sei zum Schluss bemerkt, dass bei den späteren Erweiterungen von Salpetersäureanlagen
nach dem Krieg wieder auf Edelmetallkatalysatoren übergegangen wurde und nach einer auf
die amerikanischen Firmen E.I. du Pont de Nemours&Co. und Baker&Co. zurückgehende
Erfindung Netze aus einer Platin-Rhodium-Legierung eingesetzt wurden, die noch heute als
Standardkatalysatoren dienen.
Wie bereits erwähnt, stellte das neue Salpetersäureverfahren einen wesentlichen
Beitrag der Chemie zur Kriegsführung dar, denn die Versorgung des deutschen Heeres
mit Munition war damit gesichert. Deshalb wird häufig der Vorwurf laut, dass erst
durch die chemische Industrie die Kriegsführung bis zum Zusammenbruch 1918 ermöglicht
wurde und die Skrupellosigkeit dieses Industriezweiges sich hier besonders deutlich
zeige. Das gilt auch für die Kriegsführung mit Kampfgasen im Ersten Weltkrieg.
Dazu ist zu sagen, dass Wissenschaft, Forschung und Technik nicht im luftleeren Raum
geschehen, sondern jeweils eingebunden sind in eine bestimmte Gesellschaft und deren
Werthaltungen. Besonders krass stellt sich in diesem Zusammenhang die Frage nach der
Verantwortung des Wissenschaftlers im Kriegsfall. Das zeigt der Aufruf an die
Kulturwelt" vom 4.10.1914, in dem sich 56 Professoren, darunter die Elite der
deutschen Naturwissenschaftler, zum Fürsprecher des deutschen Militarismus machten.
Durch ihren geistigen Kriegseinsatz desavouierten die Professoren die von ihnen
beanspruchte und immer wieder betonte Position des Gelehrten als über den Parteien und
den gesellschaftlichen Interessen stehend ... (Böhme, 1975, S. 32)."
Es fehlt nicht an Beispielen, die die Kriegsbegeisterung von Wissenschaftler illustrieren;
so erklärte der deutsche Nationalökonom Sombart: Der Krieg, so schien
es, verlieh auch der Technik einen neuen Sinn, und [der Nationalökonom] Sombart
erklärte: Die 42-cm-Mörser ..., die bombenwerfenden Flugapparate, die
Unterseeboote haben uns wieder einen Sinn des technischen Fortschrittes offenbart..
." (Schwabe, 1969, S. 39).
Die Ernüchterung kam mit dem Ende des Ersten Weltkrieges; selbst Carl
Duisburg bekannte 1919: Wie heute die Lage ist, war es sicherlich für uns alle
Besser, wir hätten uns nicht so angestrengt, oder es wäre uns nicht gelungen [die
Lösung des Salpeterproblems]. Dann wäre der Krieg schon bald nach seinem Ausbruch zu
Ende gewesen. Damit wäre sowohl für uns als auch für die ganze Kulturwelt, vor allem
für diejenige Europas, jener traurige Zustand vermieden worden, unter dem wir heute alle
leiden, nicht nur wir, sondern auch die anderen Völker» (Flechtner, 1959,S.273).
Fragen zum Text:
1. Welches Verfahren benutzte man vor der Ammoniak-Verbrennung, um Salpetersäure zu
gewinnen?
2. Warum geriet das Kuhlmann-Verfahren in Vergessenheit?
3. Was ist der Kern des Ostwald-Verfahrens?
4. Welche Momente führten bei der BASF zum technischen Erfolg des Ostwald-Verfahrens?
5. Welches politische Ereignis hat dem BASF-Verfahren zum Durchbruch verholfen?
6. Welche Verfahrensschritte beinhaltet die Ostwaldsche Ammoniakverbrennung?
7. Welche Rolle bzw. Funktion haben Personen wie Haber, Ostwald, Beck, Duisberg, Mittasch
übernommen?
Auszug, leicht verändert, aus: Dieter Osterroth: Soda, Teer und
Schwefelsäure; Der Weg zur Großchemie, rororo 1985, Hamburg |