26th Οκτώβριος 2021

ScienceLab.Gr

Science Communication

Η “καταστροφική” επιμονή του Nobel για τη δυναμίτιδα

Ο Nobel και η παραγωγή νιτρογλυκερίνης

Ο Alfred Bernhard Nobel (1833-1896) σε νεαρή ηλικία εργαζόταν στο Παρίσι στο ιδιωτικό εργαστήριο του διάσημου Γάλλου Καθηγητή της Χημείας Théophile-Jules Pelouze (1807-1867), ο οποίος υπήρξε καθηγητής του Sobrero στο Τορίνο και είχε ασχοληθεί με τη νίτρωση του χαρτιού και του βάμβακα. Εκεί, το 1850, ο Nobel γνώρισε τον Ascanio Sobrero, παλαιό φοιτητή του Pelouze, ο οποίος τρία χρόνια πριν είχε συνθέσει τη νιτρογλυκερίνη και από τον οποίο ενημερώθηκε για τη χημική δομή της ένωσης και τον τρόπο της παρασκευής της.

Κατά τη δεκαετία του 1850, όταν ο Nobel επέστρεψε στη Σουηδία και άρχισε να εργάζεται στην οικογενειακή βιομηχανία οπλικών συστημάτων. Εκεί, σε συνεργασία με τον πατέρα του τον μηχανικό και εφευρέτη Immanuel Nobel (1801-1872), άρχισε να πειραματίζεται με τη νιτρογλυκερίνη αναζητώντας ασφαλέστερους τρόπους χειρισμού αυτής της πανίσχυρης αλλά επικίνδυνης εκρηκτικής ουσίας.

Το 1864, ο νεότερος αδερφός του Alfred Nobel, o Emil (Emil Nobel, 1843-1864) και τέσσερις εργάτες σκοτώθηκαν σε μια έκρηξη νιτρογλυκερίνης στο εργοστάσιο όπλων των Nobel στο Helenborg, ένα προάστιο της Στοκχόλμης. Ο ίδιος γλύτωσε γιατί έτυχε να λείπει από το εργοστάσιο όταν συνέβη η έκρηξη. Μετά από αυτό το καταστροφικό ατύχημα, οι αρχές της Στοκχόλμης απαγόρευσαν στον Nobel τη συνέχιση των πειραμάτων στα ευρύτερα όρια της πόλης.

Η επιμονή του Nobel

Παρά το καταστροφικό ατύχημα και τον θάνατο του αδελφού του, ο Nobel συνέχισε απτόητος τα πειράματά του σε νέα εργαστήρια, στο Vinterviken, σε έναν ερημικό κολπίσκο της λίμνης Mälaren νότια της Στοκχόλμης (σήμερα παραθεριστική περιοχή), αποφασισμένος να προχωρήσει στη μαζική παραγωγή νιτρογλυκερίνης. Aφού κατάφερε ο Nobel μετά από πολλές προσπάθειες να πάρει τις σχετικές άδειες και να εξασφαλίσει τραπεζική χρηματοδότηση, ξεκίνησε πάλι την παρασκευή νιτρογλυκερίνης αρχικά πάνω σε μια πλωτή εξέδρα και στη συνέχεια, σε νεόκτιστα κτήρια. Η παραγωγή νιτρογλυκερίνης και δυναμίτιδας στο Vinteviken συνεχίστηκε μέχρι το 1920.

Το 1865, ο Νομπέλ ίδρυσε την εταιρία “Alfred Nobel & Company” (σήμερα: Dynamit Actien Gesellschaft – Dynamit A/G) στη Γερμανία. Κοντά στην πόλη Geesthacht, 34 χλμ. νοτιοανατολικά του Αμβούργου, σε μια περιοχή στους λόφους Krümmel και μακριά από κατοικημένες περιοχές έκτισε ένα απομονωμένο εργοστάσιο. Η εταιρία του Nobel αρχικά παρήγαγε ένα εκρηκτικό υγρό που συνδύαζε τη νιτρογλυκερίνη με την πυρίτιδα, το οποίο ήταν γνωστό ως “Εκρηκτικό ‘Eλαιο” (Blasting Οil). Ωστόσο, και αυτό το υγρό ήταν εξαιρετικά ασταθές και επικίνδυνο στη μεταφορά, όπως φάνηκε και από πολυάριθμες καταστροφές. Τα κτίρια του εργοστασίου στο Krümmel είχαν καταστραφή μάλιστα σε δύο περιπτώσεις.

Από το Krümmel και κατά το διάστημα 1865 έως το 1873, η εταιρία Alfred Nobel & Co έστελνε συνεχώς αυξανόμενες ποσότητες εκρηκτικών με βάση τη νιτρογλυκερίνη, όχι μόνο στη Γερμανία, αλλά και σε άλλες Ευρωπαϊκές χώρες, όπως επίσης και στην Αμερική. Η διαδικασία αποστολής αυτού του εξαιρετικά επικίνδυνου φορτίου γινόταν κατά τρόπο που σήμερα δεν θα επιτρεπόταν σε καμία περίπτωση.

Η “κρυμμένη” αποστολή νιτρογλυκερίνης στην Καλιφόρνια

Τον Απρίλιο του1866, τρία κιβώτια νιτρογλυκερίνης (χωρίς κάποια ένδειξη για το περιεχόμενό τους!) στάλθηκαν στην Καλιφόρνια, όπου η εταιρία σιδηροδρόμων “Central Pacific Railroad” ήθελε να τη δοκιμάσει ως εκρηκτικό για εκβραχισμούς, ώστε να επιταχύνει την κατασκευή μιας σήραγγας μήκους 506 μέτρων στην οροσειρά Σιέρα Νεβάδα. Σε ένα από τα κιβώτια αυτά παρατηρήθηκε διαρροή ενός υγρού (προφανώς νιτρογλυκερίνης) και κρατήθηκε για προσωρινή φύλαξη στις αποθήκες της γνωστής μεταφορικής εταιρίας Wells Fargo στο Σαν Φρανσίσκο. Εκεί εξερράγη προκαλώντας τον θάνατο σε 15 άτομα, τραυματίζοντας πολύ περισσότερα, ενώ διέλυσε τις αποθήκες και σχεδόν όλα γειτονικά κτήρια.

Το γεγονός αυτό οδήγησε στη γενική απαγόρευση της μεταφοράς υγρής νιτρογλυκερίνης στην Καλιφόρνια. Αυτή η απαγόρευση κατέστησε αναγκαία την επιτόπια παρασκευή νιτρογλυκερίνης, καθώς ήταν απαραίτητη για τη διάνοιξη της σήραγγας, που είχε απομείνει για την ολοκλήρωση του πρώτου αμερικανικού διηπειρωτικού σιδηροδρόμου. Τα πολύνεκρα ατυχήματα δεν έλειψαν, συχνά λόγω του πρόχειρου τρόπου παρασκευής και αποθήκευσης της εκρηκτικής ένωσης.

Προσπάθειες για έναν ασφαλέστερο χειρισμό της νιτρογλυκερίνης

Η νιτρογλυκερίνη στην υγρή της μορφή και σε κάθε περίπτωση ήταν εξαιρετικά επικίνδυνη. H παραμικρή ανατάραξη μπορούσε να προκαλέσει την έκρηξή της. Μια σταγόνα της αν πέσει από κάποιο ύψος στο πάτωμα εκρήγνυται. Για να καταστήσει ασφαλέστερο τον χειρισμό της νιτρογλυκερίνης ο Alfred Nobel πειραματίστηκε με διαφορετικές προσθήκες αδρανών υλικών με μεγάλη προσροφητική ικανότητα.

Η λύση ήρθε με προσπάθειες και… επιμονή

Μετά την πρώτη έκρηξη στο εργοστάσιο της Γερμανίας, ο Nobel συνέχισε τα πειράματά του σε ένα πρόχειρο, προσωρινό εργαστήριο που είχε στήσει σε μια μεγάλη σχεδία στον ποταμό ‘Ελβα. Προσπαθούσε να βελτιώσει την ασφάλεια της νιτρογλυκερίνης αναμιγνύοντάς την με σταθεροποιητικά αδρανή υλικά, όπως καρβουνόσκονη, τσιμέντο, πριονίδια κ.α. Τελικά βρήκε την τέλεια λύση στους αμμόλοφους του Krümmel.

To 1867, o Nobel διαπίστωσε ότι αναμιγνύοντας τη νιτρογλυκερίνη με γη διατόμων (diatomaceous earth, γερμανικά: kieselgur) μια σκόνη σχεδόν καθαρής πυριτίας (SiO2), ένα υλικό που υπήρχε σε αφθονία στους αμμόλοφους του Krümmel, μετέτρεπε την υγρή νιτρογλυκερίνη σε ένα υλικό σαν το ζυμάρι, τη δυναμίτιδα, υλικό ασφαλές τόσο στον χειρισμό, όσο και στην αποθήκευση. Εκτός από τη γη των διατόμων προσέθεταν μικρές ποσότητες CaCO3 ή Na2CO3 για να προληφθεί η συσσώρευση όξινων ακαθαρσιών (π.χ. από υδρόλυση της νιτρογλυκερίνης) που θα καθιστούσαν τη δυναμίτιδα επισφαλή. Η δυναμίτιδα δεν εκρήγνυται παρά μόνο με χρήση πυροκροτητή.

Η δυναμίτιδα ήταν μια τυχαία ανακάλυψη

Μια μέρα, ενώ ο Nobel πειραματιζόταν στο εργαστήριό του, ένα φιαλίδιο με μια μικρή ποσότητα νιτρογλυκερίνης, γλίστρησε από το χέρι του και βλέποντάς το να πέφτει στο πάτωμα περίμενε να ακολουθήσει μια καταστροφική έκρηξη. Ωστόσο, το φιαλίδιο έπεσε σε ένα στρώμα από λεπτό πριονίδι, που απορρόφησε τη νιτρογλυκερίνη χωρίς να συμβεί κάτι. Στη συνέχεια δοκίμασε τις εκρηκτικές ιδιότητες της πάστας πριονιδιού – νιτρογλυκερίνης και διαπίστωσε ότι ήταν εξαιρετικά σταθερή. Αμέσως ο Nobel κατάλαβε ότι η ανάμιξη της νιτρογλυκερίνης με μια αδρανή προσροφητική ουσία ήταν το κλειδί για τη σταθεροποίηση της επικίνδυνης νιτρογλυκερίνης.

Δοκίμασε κάθε προσροφητική ουσία που μπορούσε να σκεφτεί: καρβουνόσκονη, μαύρη πυρίτιδα, ξυλάλευρο, τσιμέντο. Τελικά διαπίστωσε ένα είδος άμμου που αφθονούσε στην περιοχή του Krümmel ήταν το καταλληλότερο υλικό. Το υλικό αυτό ήταν γη διατόμων, δηλαδή σκελετοί μικροσκοπικών θαλάσσιων οργανισμών σχεδόν από καθαρό SiO2.

Αλλοι τρόποι απευαισθητοποίησης της νιτρογλυκερίνης βρέθηκαν πως είναι η βαθιά κατάψυξη, όπως και η προσθήκη σ’ αυτήν οργανικών διαλυτών (ακετόνη ή αιθανόλη) σε αναλογία 10 έως 20%. Ωστόσο, στη δεύτερη περίπτωση, διαπιστώθηκε ότι η νιτρογλυκερίνη έχανε σημαντικό ποσοστό από την εκρηκτική της ισχύ και επιβαλλόταν η απομάκρυνση του διαλύτη πριν από τη χρήση, μια ιδιαίτερα επικίνδυνη εργασία.