К этому времени Габер и BASF были атакованы соперниками, которые оспаривали патенты Габера на процесс синтеза аммиака. Главным среди них был Вальтер Нернст, чей спор с Габером побудил последнего разработать новый процесс. Некоторые из работ Габера были основаны на более ранних экспериментах Нернста, поэтому BASF предложил Нернсту «отступные» в 10 тыс. марок в год в течение пяти лет в знак признания этого. В ответ Нернст согласился не оспаривать патенты Габера, а все другие претензии к нему были впоследствии отвергнуты судами.
Тем временем все более крупные конвертеры, способные производить от трех до пяти метрических тонн в день, были запущены на новом производстве BASF в городке Оппау. В них были объединены оригинальные методы Габера и инновационные разработки Боша для производства аммиака – азота из воздуха и водорода из угля. Теперь это известно как процесс Габера–Боша. К 1914 г. завод в Оппау был способен производить почти 20 метрических тонн аммиака в день, или 7200 метрических тонн в год, а затем он мог быть переработан в 36 тыс. метрических тонн сульфатных удобрений. Но Первая мировая война, начавшаяся в августе 1914 г., изменила ход событий: большая часть аммиака, производимого на заводе, пошла на производство взрывчатых веществ, а не удобрений. (Германские поставки селитры из Чили были прерваны после серии морских сражений, в которых победу одержали англичане.)
Война высветила два варианта использования достижений химии: с одной стороны, поддерживать жизнь, с другой – разрушать ее. Перед Германией тоже встал вопрос – использовать свой новый источник синтетического аммиака для увеличения производства продуктов питания или для снабжения армии боеприпасами. Некоторые историки даже предположили, что без достижений Габера–Боша селитра в Германии закончилась бы к 1916 г. и война завершилась бы намного раньше. Немецкое производство аммиака резко возросло после 1914 г., но большую часть его поставок использовали для выпуска боеприпасов, так что поддерживать производство продуктов питания оказалось невозможным. Поэтому повсюду ощущалась нехватка продовольствия, которая способствовала упадку морального духа людей, а затем и поражению Германии в 1918 г.
Сам Габер является поразительным воплощением конфликта между конструктивным и разрушительным использованием химии. Во время войны он обратил внимание на разработку химического оружия, в то время как Бош сосредоточился на увеличении производства аммиака. Габер наблюдал первое успешное широкомасштабное применение химического оружия в апреле 1915 г., когда Германия использовала газообразный хлор против французов и канадцев в битве при Ипре, результатом которой стала гибель около 5 тыс. человек. Габер утверждал, что убивать людей с помощью химикатов было не хуже, чем убивать их любым другим оружием. В то же время он полагал, что использование его достижений поможет прекратить войну. Но его жена, Клара Иммервар, которая сама была химиком, категорически отвергла такой подход, причем настолько, что застрелилась из пистолета своего мужа в мае 1915 г. Но уже в 1918 г. Габер получил Нобелевскую премию по химии за новаторскую работу по синтезу аммиака и развитию его потенциала в сельском хозяйстве. Многие ученые выступали против вручения ему этой премии, но Шведская королевская академия наук, присудившая эту награду, оценила разработку Габера как «чрезвычайно важное средство улучшения стандартов сельского хозяйства и благополучия человечества». Это был удивительно точный прогноз, если учитывать влияние, которое оказали удобрения, полученные с использованием процесса Габера в последующие десятилетия. Но факт остается фактом. Человек, который сделал возможным резкое увеличение народонаселения в мире, вспоминается как один из отцов химической войны.
Когда ученые Британии и других стран попытались во время войны воспроизвести процесс Габера–Боша, у них ничего не получилось, потому что важные технические детали в соответствующих патентах были опущены. После войны эти патенты были конфискованы, а работа заводов BASF обстоятельно изучена иностранными инженерами, ведущими строительство аналогичных заводов в Великобритании, Франции и США. В результате в течение 1920-х гг. процесс был не только изучен, но и усовершенствован. Теперь можно было использовать метан из природного газа, а не уголь как источник водорода. К началу 1930-х годов процесс Габера–Боша победил чилийскую селитру и стал доминирующим источником искусственных удобрений. Более того, с 1910 по 1938 г. мировое потребление удобрений утроилось. Используя в течение тысячелетий почвенные микробы, бобовые и навоз, человечество решительно взяло под контроль азотный цикл. Вторая мировая война подтолкнула к строительству еще большего числа аммиачных заводов, что давало возможность удовлетворить спрос на взрывчатые вещества. Это означало, что после окончания войны в 1945 г. еще больше возможностей открывалось для производства удобрений. Таким образом была подготовлена почва для дальнейшего (драматического) увеличения производства, а следовательно, использования искусственных удобрений. Но если в дальнейшем ставка делалась на увеличение производства продовольствия, то необходимо было найти способ выведения новых сортов семян.
Восстание карликов
Наличие искусственных удобрений позволило фермерам вносить гораздо больше азота в почву. Для зерновых, таких как пшеница, кукуруза и рис, это означало большие, более тяжелые семенные головки, что в свою очередь означало более высокие урожаи. Но теперь, когда они больше не были ограничены в азоте, фермеры столкнулись с новой проблемой. Так как использование удобрения привело к увеличению размера и массы семенных головок, вырос также риск того, что растение повалится или, как говорят фермеры, ляжет. Поэтому надо было найти баланс между большим количеством вносимых удобрений (для повышения урожайности) и устойчивостью длинных стеблей, способных поддерживать семенные головки. Очевидным решением был переход на короткие, или карликовые, сорта растений с более короткими стеблями. Кроме устойчивости такие сорта не тратят энергию на рост длинного стебля, поэтому больше энергии могут отдавать семенам. Благодаря этому повышается урожайность зерновых. Различаются два способа ее роста: использование большего количества удобрений или переход на удобрения, более эффективно действующие на полезное зерно, а не на бесполезный стебель.
В течение XIX в. карликовые сорта пшеницы, вероятно, полученные от корейского сорта, развивались в Японии. Они сильно впечатлили Горация Капрона, комиссара по вопросам сельского хозяйства США, посетившего Японию в 1873 г. «Независимо от того, сколько навоза используется… на самых богатых почвах и с самым высоким урожаем, стебли пшеницы никогда не ложатся», – отметил он. В начале XX в. эти сорта японских карликов были скрещены с сортами из других стран. Один из полученных сортов, Норин-10, был гибридом японской пшеницы и двух американских сортов. Он был разработан в Японии на селекционной станции Норин и был передан в Соединенные Штаты после Второй мировой войны. Норин-10 имел необычно короткие, сильные стебли (примерно два фута); он хорошо реагировал на обильное применение азотных удобрений. Но сорт был подвержен болезням, поэтому агрономы разных стран начали скрещивать его с местными сортами. Это привело к появлению новых высокоурожайных сортов пшеницы, пригодных для использования в разных частях света. В промышленно развитых странах, где использование азотных удобрений росло быстро, новые сорта, полученные от Норина-10, дали впечатляющее увеличение урожайности. Одновременно с этим росли темпы распространения новых высокоурожайных сортов кукурузы, причем настолько быстро, что в 1950-х гг. министр сельского хозяйства США жаловался на то, что страна накапливала «обременительные излишки» зерна, хранение которого стоило дорого.
