פריץ הבר, מגדולי הכימאים בכל הזמנים, אחראי לכך שאוכלוסיית העולם לא גוועת ברעב, אולם עבור רבים הוא ייזכר יותר מכל כמי שהביא את הנשק הכימי לשדות הקרב. היהודי המתבולל מצא אמנם את דרכו לציונות בערוב ימיו, אולם גם דרך זו הסתיימה בטרגדיה

ההיסטוריה של המדע משופעת בלא מעט מדענים מבריקים ממוצא יהודי. גם אם יהדותם לא תרמה להישגיהם, עדיין נעים לדעת שאלברט איינשטיין, קרל סגן וריצ'רד פיינמן חלקו אתנו אותה מורשת תרבותית והיסטורית.

על פי כל אמת מידה ראוי הכימאי פריץ הבר להיכלל ברשימה מכובדת זו. התהליך הכימי שהגה נחשב בעיני רבים להמצאה הגדולה ביותר של המאה העשרים, החשובה אף יותר מהמחשב או מהאנטיביוטיקה. לפחות שליש מאוכלוסיית עולמנו חב את עצם קיומו לפריץ הבר. סביר להניח שהוא האיש שבזכותו אכלתם את ארוחת הצהריים האחרונה שלכם.

עם זאת, אנחנו לא מרבים להתגאות בפריץ הבר. לאחדות מתגליותיו של הכימאי היו השלכות איומות שהביאו למותם של עשרות מיליונים, וביניהם גם מיליונים מבני עמנו. תגליות אלה הכתימו את המוניטין של הבר במידה כזו שרבים אף מתביישים במוצאו. מי היה פריץ הבר ומדוע המורשת שהשאיר אחריו כה מורכבת?

פריץ הבר נולד בגרמניה ב-1868 למשפחה יהודית מתבוללת. פריץ גילה עניין בכימיה עוד מגיל צעיר. הכשרתו המדעית הייתה מגוונת באופן יוצא דופן: הוא למד בשלוש אוניברסיטאות שונות, במקביל לסטז' מקצועי במפעלי תעשייה שונים. בבית נחשף לטכניקות המעשיות של כימיה בקנה מידה תעשייתי במסגרת העבודה עם אביו, שהיה סוחר בתחום הדיו והצבעים. לאחר סיום לימודיו המשיך לתארים מתקדמים, כתב ספרי לימוד וחקר את האופן שבו ניתן להפריד נפט גולמי למרכיביו השונים. אולם רק ב-1904 נחשף לראשונה לבעיה קשה שהעסיקה את מיטב הכימאים של תקופתו, אתגר שהיה עתיד לשנות את חייו.

 

בעיה חונקת

כדי לצמוח ולשגשג צמחים זקוקים למים, לפחמן דו חמצני, לזרחן, לאשלגן ולחנקן. מים ופחמן דו חמצני זמינים בדרך כלל בקרקע ובאוויר בכמויות סבירות. הזרחן והאשלגן נדירים יותר, אך הצמח זקוק רק לכמויות מזעריות של מינרלים אלה ולכן ברוב המקרים גם הם אינם מהווים בעיה. החנקן הוא עניין מורכב יותר.

החנקן הוא מרכיב חיוני בתזונת הצמח: כל החלבונים, שהם אבני הבניין היסודיות ביותר של התא, מכילים חנקן. אם אין לצמח כמויות מספיקות של חנקן זמין הוא אינו מסוגל ליצור תאים חדשים ולגדול.

אין מחסור בחנקן על פני כדור הארץ, אפילו להפך: קרוב לשמונים אחוז מהאוויר שאנו נושמים מורכב ממולקולות שכל אחת מהן עשויה משני אטומים של חנקן. לרוע המזל, החנקן שבאוויר אינו זמין לצמח. הקשר הכימי שמצמיד את שני האטומים של החנקן זה לזה הוא כה חזק ויציב עד שהצמחים אינם מסוגלים לפרק אותו. הם תלויים לחלוטין בגורמים ובתהליכים חיצוניים שיפרקו עבורם את מולקולת החנקן, ורק אז הם יכולים להשתמש באטומים הבודדים כחומר גלם בתאים. סופת ברקים למשל היא תהליך טבעי שכזה: האנרגיה החשמלית האדירה של ברק העובר דרך האוויר מספיקה כדי לשבור את הקשר שבין אטומי החנקן ולהפריד ביניהם. גם מינים אחדים של חיידקים החיים על שורשי הצמחים מתחת לאדמה מסוגלים לפרק את מולקולות החנקן.

לאחר שמולקולות החנקן שבאוויר מפורקות, אטומי החנקן הבודדים נקשרים לאטומי מימן וחמצן ויוצרים תרכובות חדשות. את התרכובות האלה סופח אליו הצמח סופח דרך השורשים. הקשרים בין החנקן למימן ולחמצן הם חלשים יחסית, והצמח מסוגל לפרק אותם ולנצל את אטומי החנקן לתועלתו. תהליך הפירוק של מולקולות החנקן שבאוויר כדי ליצור תרכובות חדשות עם חמצן ומימן מכונה 'קשירה' (fixation).

החנקן הקשור שסופחים הצמחים עובר מעין תהליך מִחזור טבעי. כשצמח – או בעל החיים שאכל אותו – מת, החיידקים שבקרקע מפרקים את הרקמות ומחלצים מהן את תרכובות החנקן כך שהדור הבא של הצמחים יכול לספוח אותן לצרכיו. אותו תהליך תקף גם באשר לצואה של בעלי החיים, וזו הסיבה שצואה של ציפורים או של פרות היא דשן טבעי שימושי מאוד בחקלאות.

תהליך המִחזור הטבעי מאפשר לדורות רבים של צמחים להשתמש בחנקן הקשור בקרקע, אך ההתערבות האנושית בתהליכי הגידול הטבעיים יוצרת בעיה חדשה. כאשר עגבנייה או מלפפון גדלים בשדה הם סופחים את החנקן הקשור מהקרקע, אבל אז אנחנו מעמיסים אותם על משאיות ומעבירים אותם – ואת החנקן שהם מכילים – לערים מרוחקות. במלים אחרות, אנחנו מסלקים חנקן קשור מהשדה מבלי להחזיר אותו מאוחר יותר. התוצאה היא שלאורך זמן הקרקע הולכת ומאבדת את מלאי החנקן הקשור שהיה בה, ולא ניתן לגדל בה צמחים חדשים.

הצורך בדישון מלאכותי, שמטרתו להחזיר את החנקן לקרקע, היה מוכר לחוקרים ולחקלאים כבר באמצע המאה ה-19. גרמניה ייבאה כל שנה טונות רבות של מינרלים ולשלשת עופות ממקומות מרוחקים כמו צ'ילה ובוליביה כדי להתמודד עם הביקוש הגובר לתוצרת חקלאית, שנבע מהגידול הטבעי של האוכלוסייה.

בתחילת המאה העשרים הבינו המדענים שאירופה, ולמעשה העולם כולו, עומדים בפני בעיה חמורה. מלאי המינרלים והזבל האורגני שניתן לכרות ולאסוף ממקורות טבעיים מוגבל, בעוד שהאוכלוסייה האנושית ממשיכה לצמוח. החוקרים שיערו כי תוך עשרות שנים לא יהיה בעולם מספיק דשן כדי להאכיל את כולם. התוצאה תהיה רעב גלובלי בקנה מידה שהעולם לא ידע, אסון שיבלום את הקדמה האנושית ויחזיר אותה מאות שנים לאחור.

מדענים רבים חיפשו דרך לקשור את החנקן האטמוספרי באופן מלאכותי, כלומר לפרק את מולקולות החנקן שבאוויר וליצור מהן תרכובות כמו אמוניה למשל, שהיא תרכובת של חנקן ומימן וממנה ניתן להפיק דשן בקלות יחסית. היו מדענים שהצליחו לעשות זאת. אחת השיטות המקובלות הייתה ליצור קשת חשמלית, מעין ברק מלאכותי שיחקה את פעולת הברק הטבעי ויפרק את המולקולות העיקשות. הבעיה הייתה שכל השיטות לייצור אמוניה מלאכותית דרשו כמויות גדולות מאוד של אנרגיה והפיקו רק כמויות זעומות של אמוניה, ולכן לא היו יעילות לשם הפקת כמויות גדולות, מסחריות, של דשן.