Momentul decisiv Alchimistul în căutarea pietrei filosofale, opera lui Joseph Wright, în care pictorul a portretizat descoperirea fosforului de către Hennig Brand în 1669.
Cuprins
Căuta să transforme urina în aur și a sfârșit prin a izola primul element chimic pur: fosforul. Vă povestim despre cel mai dezgustător și absurd experiment din istorie, care l-a determinat pe alchimistul Hennig Brand să colecteze peste cinci mii de litri de urină de la vecinii săi și care a sfârșit prin a pune bazele chimiei moderne și a revoluționa agricultura.
Mirosul care se degajă din subsolul său este atât de intens încât vecinii au început să se plângă. Hennig Brand lucrează în laboratorul său. Fierbe urină de săptămâni întregi, urmând o rețetă alchimică care se presupune că transformă „aurul rinichilor” în aur adevărat. Dar ceea ce distilează nu este aur, ci o substanță misterioasă care strălucește în întuneric cu o lumină fantomatică și arde la contactul cu aerul. Fără să-și propună acest lucru, Brand tocmai a devenit primul om care a izolat un element chimic pur prin metode care anticipează știința modernă.
Când alchimia era respectabilă
Pentru a înțelege amploarea realizării accidentale a lui Brand, trebuie să ne situăm în secolul al XVII-lea. Brand nu era un șarlatan, ci un spirit curios, interesat de ideile științifice ale epocii. Isaac Newton, geniul care a descoperit legile gravitației universale, a petrecut mai mult timp studiind alchimia decât fizica. Manuscrisele sale secrete, păstrate ascunse de Royal Society timp de secole, arată că el credea în piatra filosofală.
Brand a descoperit că, doar răzuind puțin din această substanță, putea aprinde focul. Tocmai inventase chibriturile
Brand s-a născut în jurul anului 1630 într-o familie de comercianți din Hamburg. Curând a început să se intereseze de alchimie. Prima sa soție, Margaretha, adusese în căsătorie o zestre mare, pe care el a investit-o în echipamente de laborator. Retorte de sticlă importate din Veneția, cuptoare din cărămidă refractară, balanțe de precizie.
Când Margaretha a murit, în 1666, Brand își cheltuise toată averea urmărind chimera transmutării alchimice. Dar Brand nu a renunțat. A doua sa soție, Anna, era văduva unui bogat producător de bere. Curtenirea a fost rapidă, aproape o ofertă de afaceri. „Draga mea Anna”, i-a scris el, „sunt pe punctul de a descifra secretul pe care înțelepții l-au căutat de milenii. Cu sprijinul tău, putem atinge împreună gloria”. Căsătoria i-a oferit lui Brand resursele de care avea nevoie pentru a întreprinde cel mai absurd și mirositor experiment din istorie.
Hamburg: marele urinoar
Brand și-a propus să colecteze suficientă urină umană pentru a distila „virtuțile aurii” pe care era convins că le conține – aurul era galben, urina era galbenă; prin urmare, urina trebuia să conțină esențe aurii. Pentru aceasta, a instalat recipiente în barăci militare, taverne. Problema transportului a 5500 de litri de urină proaspătă până la laboratorul său a necesitat o logistică impresionantă. Brand a folosit o rețea de căruțași, a stabilit programe de colectare și a dezvoltat chiar un sistem de conservare chimică, adăugând sare de mare pentru a preveni putrezirea.
Fosforul este o resursă esențială și de neînlocuit pentru producția de alimente, deoarece se află la baza îngrășămintelor fosfatate. Astăzi ne confruntăm cu „vârful fosforului”, momentul în care cererea mondială va depăși capacitatea de extragere a unor noi zăcăminte. Deoarece nu există un substitut pentru fosfor în agricultură, acest vârf ar putea determina creșterea prețului alimentelor și generarea de tensiuni.
Procesul dezvoltat de Brand începea prin fermentarea urinei timp de săptămâni, până când aceasta dezvolta un miros intens, ceea ce corespunde conversiei ureei în amoniac prin intermediul bacteriilor. Apoi distila în mod repetat acest lichid grețos, concentrând treptat reziduurile solide până obținea o pastă pe care o supunea la temperaturi ridicate.
Noaptea descoperirii
După luni de zile, Brand reducuse cele cinci tone inițiale de urină la aproximativ doi litri de reziduu concentrat cu consistența unui terci. În timp ce amestecul clocotea în cuptor, Brand a observat o serie de fenomene pe care le-a considerat promițătoare. Mai întâi, vapori de culori ciudate – verzi, purpurii, aurii. Apoi, un lichid vâscos a început să se condenseze, dar nu era aurul lichid pe care Brand îl aștepta. Era o substanță albicioasă și cerată, aproximativ 120 de grame de material obținut din tot efortul depus.
Brand era pe punctul de a accepta eșecul când a decis să examineze reziduul după ce s-a răcit. Substanța strălucea în întuneric cu o lumină verde-albăstruie care părea să emane din interiorul său. Ceea ce observa Brand – deși nu putea să știe – era oxidarea lentă a fosforului alb la expunerea la oxigenul din aer, un proces care eliberează energie sub formă de lumină vizibilă. Dar Brand a observat și ceva și mai tulburător: când expunea cantități mici din substanță la aer, aceasta se aprindea spontan cu flăcări strălucitoare care produceau un fum dens. A descoperit că putea folosi acea substanță pentru a aprinde focul. Trebuia doar să răzuiască o cantitate mică. Tocmai inventase chibriturile.
Cel mai scump secret din Europa
Brand a păstrat secretul descoperirii sale cu viclenia unui negustor, pentru a încerca să o vândă pe o sumă care să-i restituie măcar o parte din averea cheltuită. A decis să folosească un intermediar: Johann Daniel Kraft, un comerciant german care vindea formule pentru sticlă colorată, coloranți textili. Brand i-a vândut procesul complet lui Kraft pentru 200 de taleri și și-a achitat o parte din datorii, deși în acea perioadă nu se acordau brevete și nu se proteja proprietatea intelectuală. Kraft a început să comercializeze fosforul la curțile europene ca o curiozitate.
Când curiozitatea a devenit știință
Prin intermediul lui Kraft, Robert Boyle, filozoful natural englez, a avut acces la secretul fosforului. Boyle nu s-a mulțumit să reproducă procesul lui Brand, ci l-a îmbunătățit și l-a publicat, astfel încât alți cercetători să îl poată reproduce. În 1680, Boyle a publicat Aerial noctiluca, un tratat care descrie procesul de producție a fosforului și oferea prima descriere științifică sistematică a proprietăților sale, stabilind precedentul pentru ceea ce avea să devină practica modernă a publicării științifice deschise.
Alternative cu viitor. Culturile verticale în sisteme închise pot fi o soluție: reutilizează aproape 100% din nutrienți și produc de trei până la zece ori mai multă hrană folosind aceeași cantitate de fosfor.
Antoine Lavoisier, chimistul aristocrat francez care avea să-și piardă capul pe ghilotină în timpul Revoluției Franceze, a fost cel care a explicat în cele din urmă ce descoperise Brand. Lavoisier a demonstrat că fosforul era un element simplu: o substanță fundamentală care nu putea fi descompusă. Această revelație a distrus cosmologia alchimică. Timp de secole, alchimiștii crezuseră că toate metalele erau variații ale unei „materii prime” comune și că era posibil să le transformi unele în altele ajustând proporțiile elementelor aristotelice: pământ, apă, aer, foc. Dar Lavoisier a demonstrat că substanțele elementare erau imuabile. Nu exista transmutare, deoarece fosforul era fosfor, fierul era fier, aurul era aur, punct.
Chimistul care și-a pierdut capul
Lavoisier a folosit fosforul lui Brand ca unul dintre instrumentele sale pentru dezvoltarea chimiei moderne. Ardea fosforul în recipiente închise și măsura greutatea înainte și după ardere. Aceste experimente i-au permis să formuleze legea conservării masei: „Nimic nu se creează, nimic nu se distruge, totul se transformă”. Dar Lavoisier nu era doar chimist; era și un urât colector de impozite. Când a venit Revoluția, la vârsta de 50 de ani, Lavoisier a urcat pe eșafod. Procurorul revoluționar a declarat: „Republica nu are nevoie de oameni de știință”.
Fosforul vieții: de la ADN la îngrășăminte
Fosforul se află în esența vieții: fiecare moleculă de ADN din corpul tău este ca o scară în spirală în care treptele sunt formate din baze azotate, dar „balustrada” care menține întreaga structură unită este formată din grupuri de fosfat. Dar mai este ceva: ATP-ul (adenozin trifosfat), bateria tuturor celulelor vii, își datorează puterea legăturilor de fosfor care se rup pentru a elibera energie. De fiecare dată când contractezi un mușchi, gândești la ceva, folosești chimia fosforului. În plus, fosforul a devenit unul dintre elementele indispensabile civilizației. Agricultura modernă depinde de el. Îngrășămintele fosfatate hrănesc mai mult de jumătate din populația mondială. În medicină, izotopul radioactiv fosfor-32 este utilizat în terapiile împotriva cancerului.
Dar are și o latură întunecată. Organofosfații sunt unele dintre cele mai letale otrăvuri. În timpul Primului Război Mondial, germanii au dezvoltat gaze nervoase pe bază de fosfor. Iar naziștii au creat accidental gazul sarin în timp ce cercetau noi insecticide. Povestea lui Brand dezvăluie ceva profund, care va fi mai târziu exprimat de filosoful Karl Popper: „Știința nu progresează prin verificarea teoriilor corecte, ci prin refutarea teoriilor eronate. Greșelile noastre sunt la fel de instructive ca și reușitele noastre”.
