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 фон Либиха, заказанной Британской ассоциацией содействия развитию науки. Продолжателем его работ стал англичанин Джон Беннет Лоус, на своей знаменитой экспериментальной сельскохозяйственной станции в Ротамстеде испытывавший идеи фон Либиха на практике. В 1843 г. Лоус основал завод по производству суперфосфата из минеральных фосфатов. Однако станция Лоуса осталась единичным явлением, и вскоре лидерство перешло к немцам. Отчасти так произошло потому, что у них были более талантливые химики. Поскольку физические и химические процессы в сельском хозяйстве намного более сложны, чем в промышленности, для их изучения требуется более углубленная теоретическая подготовка, и чисто интуитивный подход со временем стал давать все меньшую отдачу. Впрочем, в какой-то степени для успеха систематических исследований в этой сфере было нужно, чтобы к ним не предъявлялось «требование непосредственных практических результатов» (Grantham, 1984, p. 203). От частных предприятий едва ли можно было ожидать такого терпения, особенно в тех случаях, когда никто не обещал скорой и гарантированной компенсации. В Германии, особенно в Саксонии, сельскохозяйственные исследования субсидировались государственными учреждениями, а их результаты постепенно привели к колоссальному росту урожайности. Азотные удобрения производились из природной селитры (нитрата натрия), добывавшейся в Чили. Третий элемент, необходимый для роста растений – калий, – содержался в поташе, который получали из древесной золы. В 1870 г. главным источником поташа оставалась Канада с ее обширными лесами. Впрочем, к тому моменту уже начали эксплуатироваться залежи минеральных калийных солей в Штрассфурте в Центральной Германии, цена на поташ резко упала, и это удобрение стало применяться в массовом порядке. К 1900 г. производство поташа в Канаде полностью прекратилось (Miller, 1980).
В сфере производства соды большая работа была проделана инженерами, пытавшимися усовершенствовать процесс Леблана, который приводил к серьезному загрязнению окружающей среды, так как сопровождался образованием паров хлороводорода и темной щелочной золы. В 1836 г. английский промышленник Уильям Госсидж построил башни, в которых хлороводород абсорбировался падающей водой. Вместо процесса Леблана в конце концов стали использовать аммиачный способ получения соды из соли, изобретенный в 1861 г. бельгийцем Эрнестом Сольве. Аммиачный процесс был намного более эффективным, чем процесс Леблана – не только из-за того, что он почти не давал нежелательных побочных продуктов, но и благодаря возможности утилизировать использовавшиеся в нем аммиак и двуокись углерода. К середине 1860-х гг. этот процесс был усовершенствован, и Сольве, так же, как Перкин и Бессемер, стал очень богатым человеком.
Не всем изобретателям в сфере химических технологий так же везло. Американец Чарльз Гудьир, который в 1839 г. изобрел метод вулканизации резины, вымостивший путь к ее широкому промышленному использованию, умер, обремененный большими долгами. Другому американцу, Джону Уэсли Хайатту, в 1869 г. удалось создать первый синтетический пластик, названный им целлулоидом. Сперва целлулоид вследствие своей огнеопасности имел ограниченное экономическое значение и из него делали главным образом расчески, рукоятки ножей, клавиши пианино и детские погремушки, но это было только начало[60]. Прорыв в производстве синтетических материалов был осуществлен лишь в 1907 г., когда Лео Бакеланд, американец бельгийского происхождения, изобрел бакелит. Причина, по которой его создание так запоздало, заключалась в том, что прежде этому препятствовало состояние химической теории и практики (Bijker, 1987, p. 169). Тем не менее Бакеланд сам не вполне понимал сущность открытого им процесса, так как макромолекулярные химические теории, объясняющие строение синтетических материалов, появились лишь в 1920-е гг. Наука и техника снова двигались вперед рывками.
Возможно, классическим примером «бесплатного завтрака», дающего резкий прирост благосостояния при незначительных затратах, являются тонкие химические технологии, которые после 1870 г. позволили привнести порядок в доселе хаотическую сферу фармацевтики. Начало широкому применению анестезии положила королева Виктория, в 1853 г. пользовавшаяся хлороформом во время родов принца Леопольда. Дезинфицирующие вещества и антисептики, особенно фенол и бромиды, начали в больших количествах производиться после того, как Джон Листер открыл, что причиной инфекций являются микробы. Одним из самых замечательных достижений было открытие салициловой кислоты. Лечебные свойства ивовой коры были известны с древних времен, а в 1838 г. стало ясно, что ее активным компонентом является салициловая кислота. Сильная едкость этого вещества приводила к неприятным побочным эффектам, и в 1850-е гг. германская фирма Bayer начала экспериментировать с его различными производными. Одним из них была ацетилсалициловая кислота, синтезированная, а затем забытая. Вместо нее стал производиться и продаваться как анальгетик салицилат натрия. В 1899 г. работавший на фирме Bayer химик Феликс Хофман по наитию выдал пациенту, не переносившему побочных эффектов салицилата натрия, старый пузырек с ацетилсалициловой кислотой, и сразу же выяснилось, что это химическое соединение, впоследствии названное аспирином, представляет собой настоящее чудо-лекарство: эффективное, не имеющее серьезных побочных эффектов и дешевое в производстве. В течение нескольких месяцев его образцы были разосланы 30 тысячам врачей, и новое лекарство вскоре получило широчайшее распространение (Krantz, 1974).