Бергиус (Bergius), Фридрих Карл Рудольф

Немецкий химик Фридрих Карл Рудольф Бергиус родился в Гольдшмидене (теперь это территория Польши), в семье Генриха и Марии (Хаазе) Бергиус. Мальчик посещал начальную и среднюю школы в расположенном неподалеку Бреслау (ныне польский г. Вроцлав). Там он приходил на химическую фабрику своего отца и с большим увлечением наблюдал промышленные процессы. По окончании средней школы отец послал его на один из крупных металлургических заводов Рура, чтобы тот за шесть месяцев ознакомился с производством.

В 1903 г. Бергиус изучал химию в университете Бреслау, занимаясь у Альберта Ладенбурга и Рихарда Абегга. Следующий год он провел на военной службе, а затем поступил в Лейпцигский университет, где под руководством Артура Ганча готовил докторскую диссертацию на тему о концентрированной серной кислоте как растворителе. Закончив диссертацию, Бергиус в 1907 г. получил в университете Бреслау докторскую степень.

В течение следующих двух лет Бергиус работал ассистентом у Вальтера Нернста в Берлинском университете, а затем у Фрица Габера в Карлсруэ, где изучал методы применения высокого давления для синтеза аммиака из водорода и атмосферного азота. В 1909 г. он исследует диссоциацию пероксидов кальция под давлением до 300 атмосфер в физико-химической лаборатории Эрнеста Боденштейна при Техническом университете в Ганновере. В этот период Бергиус начал разрабатывать герметический аппарат, в котором можно было бы создавать высокое давление.

Размах работы Бергиуса стал быстро выходить за рамки возможностей, имеющихся в лаборатории Боденштейна, и он на средства своей семьи создал личную лабораторию в Ганновере. Здесь его исследовательская работа сконцентрировалась на двух темах – превращении тяжелых масел в более легкие (а в конечном счете – в газолин) и влиянии высокого давления и высокой температуры на древесину и торф в процессе образования угля. В ходе этой работы Бергиус убедился в том, что в более вязких видах нефти содержится меньше водорода, чем в ее более легких фракциях. Следовательно, если добавить в нефть водород, чтобы компенсировать его потерю при очистке (в процессе очистки содержащиеся в нефти различные молекулы распадаются на более простые и легкие), то будет увеличиваться выход бензина. Применив этот способ, Бергиус добился увеличения выхода бензина. Впоследствии он запатентовал открытый им процесс гидрогенизации масел под высоким давлением.

В первые годы XX в. благодаря широкому использованию двигателей внутреннего сгорания увеличилась потребность в нефти. Проведенные Бергиусом исследования образования угля убедили ученого в том, что в каменном угле присутствует водород, и он задался вопросом о возможности получения из этого имеющегося в достаточном количестве топлива углеводородов, необходимых в качестве горючего. К концу 1913 г. Бергиус получил жидкий углеводород, действуя на древесный уголь водородом под давлением. Его метод заключался в подаче газообразного водорода в суспензию угля и дегтя при высокой температуре и давлении более чем в 50 атмосфер.

В 1915 г. Бергиус на свои собственные средства и при финансовой поддержке двух немецких компаний по очистке нефти построил в Рейнау, близ Мангейма, завод с целью скорейшего налаживания в широких масштабах процесса гидрогенизации угля. Однако после первой мировой войны потребность в нефти временно сократилась, и реализация проекта Бергиуса затянулась. Лишь в 1921 г. ему удалось собрать дополнительные средства, продав свое право на патент германским компаниям и промышленным объединениям других стран.

В Рейнау Бергиус и его помощники разработали промышленный аппарат для осуществления процесса гидрогенизации угля. Газы, жидкости и твердые вещества нагнетались в сосуд, где их перемешивали и нагревали, и под чрезвычайно высоким давлением вступали в реакцию. До этого времени оборудование для успешного проведения реакций под высоким давлением в промышленности было приспособлено только для реакций с газообразными веществами.

Между 1922 и 1925 гг. Бергиус добился непрерывности разработанного им процесса, возможности контролировать температуру в ходе реакции и открыл эффективный источник получения водорода путем сжигания смеси метана и кислорода. Несмотря, однако, на эти и другие достижения, созданный им процесс так никогда и не стал возможным с экономической точки зрения. После того как в 1925 г. Бергиус продал свои патенты «Баденской анилиновой и содовой фабрике» (БАСФ), крупной германской химической компании, его работу продолжил Карл Бош. БАСФ успешно осуществила в промышленности предложенный Габером синтез аммиака и высокотемпературное гидрогенизирование окиси углерода для производства метанола. В январе 1925 г. БАСФ разработала устойчивый к действию серы молибденовый катализатор, который облегчал процесс гидрогенизации угля и повышал его эффективность.

Позднее в 1925 г. БАСФ и шесть других германских химических компаний объединились и образовали концерн «И.Г. Фарбениндустри». В новом объединении продолжал широко разрабатываться процесс гидрогенизации. В 1926 г. Матиас Пиер, один из бывших студентов Нернста, который в БАСФ руководил научно-исследовательской деятельностью, усовершенствовал процесс Бергиуса и добился увеличения выхода бензина. Два года спустя «И.Г. Фарбениндустри» построила в Лейне завод по производству масел из угля.

В 1931 г. Бергиусу и Бошу совместно была присуждена Нобелевская премия по химии «за заслуги по введению и развитию методов высокого давления в химии». Представляя лауреатов от имени Шведской королевской академии наук, К.В. Пальмайер рассказал о трудностях технического характера, которые пришлось преодолеть Бергиусу в ходе совершенствования технологии проведения реакций под высоким давлением. Он добавил, что «введение методов высокого давления в химию представляет собой эпохальное событие в области химической технологии».

Ко времени получения Нобелевской премии Бергиус занялся изучением процесса гидролиза целлюлозы – главного компонента древесины – при использовании высококонцентрированной соляной кислоты. В результате этого процесса, который в шутку окрестили «получением еды из дерева», образовывался сахар, который в свою очередь мог превращаться в спирт или питательные дрожжи. В 30-е и 40-е гг. Бергиус продолжал исследования гидролиза древесины и в 1943 г. построил промышленный завод в Рейнау. Оба эти процесса – гидрогенизация угля и превращение целлюлозы – обеспечили Германию в период второй мировой войны жизненно важными ресурсами.

После войны Бергиусу не удалось найти себе подходящей работы на родине, и он сначала недолгое время жил в Австрии, а затем переехал в Испанию, где основал химическую компанию. В 1947 г. по приглашению правительства Аргентины он переехал жить в эту страну и работал научным консультантом в министерстве промышленности.

Бергиус был женат на Отилии Кразерт. У них было два сына и дочь. Бергиус умер в Буэнос-Айресе в 1949 г.

Помимо Нобелевской премии, ученый был удостоен еще нескольких наград, в т.ч. престижной медали Либиха Германского химического общества. Ему были также присвоены почетные степени Гейдельбергского и Ганноверского университетов.