היסטוריה של הדשן הכימי

הדשן הכימי, שהיווה מהפיכה בחקלאות, הוא תוצר של המחצית הראשונה של המאה ה-19. הגרמני יוסטוס פון ליביג והבריטים ג'ון בנט לוז וג'יימס מארי נחשבים לאבות השימוש בדשן הכימי. החנקן, הזרחן והאשלגן הם שלושת החומרים העיקריים שחסרונם מגביל את התפתחות הצמח. לכן מדובר בשלושה סוגים עיקריים של דשן כימי: הדשן החנקני, הדשן הזרחני והדשן האשלגני. בדרך כלל משתמשים בחקלאות בדשן המהווה תערובת של שלושת הסוגים. השמירה על פוריות הקרקע העסיקה את החקלאים מאז ומתמיד. כבר בעת העתיקה השתמשו בגללי אדם ובהמה כזבל, והפעילו שיטות של מחזור זרעים. הזבל האורגני ומחזור הזרעים היו שיטות הטיוב הנהוגות עד למאה ה-19. הדשן הכימי הוא תוצר של המחצית הראשונה של המאה ה-19. מספר מדענים ויזמים עבדו על הנושא במקביל ובתחרות ביניהם: הגרמני יוסטוס פון ליביג והבריטים ג'ון בנט לוז וג'יימס מארי. הדעה המקובלת מיחסת את המצאת הדשן הכימי לג'ון בנט לוז, אולם נראה שהרופא האירי ג'יימס מארי הקדים אותו בלמעלה משני עשורים. יוסטוס פון ליביג היה מ"אבות הכימיה האורגנית" ותרם תרומה משמעותית להתפתחות "הכימיה החקלאית". נושא עבודת הדוקטורט שלו היה "על הקשר בין הכימיה של המינרלים לכימיה של הצמחים". בהמשך גילה שחנקן הוא יסוד מזין חיוני בגידולים חקלאיים. על סמך מחקריו פיתח בשנים 1846 – 1849 דשן פוספטי. הוא גם פיתח דשן חנקני שנקרא Patentdünger (בגרמנית דשן פטנטי), שבדיעבד הוכח כחסר תועלת. סר ג'ון בנט לוז, בריטי, מראשוני "הכימיה החקלאית", הקים חוה חקלאית ניסיונית, מהראשונות בעולם. בשנים 1837 עד 1839 ערך ניסויים בהשפעת סוגי דשן שונים שבהם התגלתה לראשונה ההשפעה החיובית של דישון לפת בדשן כימי שהוכן בעיבוד של פוספט עם חומצה גופרתית. בשנים 1840 ו-1841 עבר לניסויים בקנה מידה נרחב בשדות האחוזה. בעקבות ההצלחה גם בניסויים אלו הוציא ב-1842 פטנט על הדשן שגילה. ופתח את המפעל הראשון בעולם לייצור דשנים. ב-1846 רכש מג'יימס מארי, מתחרהו בייצור דשן כימי, את הפטנט שלו. סר ג'יימס מארי היה רופא, כימאי ותעשיין אירי. מארי הגיע לייצור דשן זרחתי תוך חיפוש שימושים למוצרי הלוואי שהתקבלו במפעל שלו לייצור התרופה "נוזל המגנזיה". מארי היה מודע לניסויים שנעשו ב-1808 לייצור דשן מעצמות (שבהן יש זרחן) על ידי טיפול עם חומצה גופרתית. על סמך מידע זה החל ב-1817 בייצור דשן מורכב. תהליך הייצור שפיתח היה הגבת סידן זרחתי עם חומצה גופרתית במשך מספר ימים. את העיסה שנתקבלה ערבו בנתרן חנקתי, גואנו וחומרים אורגניים כמו סובין, קליפות עצים ונסורת. התוצר הסופי היה דשן בעל תכונת שחרור איטי, בצורת אבקה שהייתה נוחה לאחסון ולתובלה. יוצרו מספר סוגי דשנים מותאמים לגידולים השונים. ב-1842 רשם בנו ג'ון מארי פטנטים בסקוטלנד ובאנגליה. ב-1846 נרכש הפטנט של מארי על ידי מתחרהו העיקרי ג'ון בנט לוז, אולם מארי כנראה לא נטש את הנושא כי ב-1857 הוציא פטנט נוסף על דשן כימי. ז'אן־בטיסט בּוּסַנְגוֹ (Jean-Baptiste Boussingault) היה כימאי צרפתי, שיש המכנים אותו "מייסד הכימיה החקלאית המודרנית". יוסטוס פון ליביג התבסס על תגליותיו והכיר בו כחלוץ הכימיה של הקרקע והצמחים. תרומתו העיקרית הייתה בגילוי חשיבות החנקן לפוריות הקרקע. גוטהולד אשר (Gotthold Escher) מנהל בית ספר בברנו (צ'כיה) העלה ב-1835 את הרעיון של ייצור דשן על ידי המסת עצמות בחומצה גופרתית. סידני גילקריסט תומאס היה מהנדס בריטי שפיתח, ב-1877, תהליך לייצור פלדה ממרבצי ברזל עשירים בזרחן. בתהליך נוצר סיג בסיסי עשיר בזרחה ובגיר, ששימש כדשן לקרקעות חומציות. הדשן כונה "סיג תומאס" (Thomas slag) באנגלית ו"קמח תומאס" (Thomasmehl) בגרמנית. התפתחות תעשיית הדשנים הכימיים המודרנית החלה בעיקרה בנורווגיה, בגרמניה, בריטניה וארצות הברית. ההתפתחות הייתה במידה רבה פועל יוצא של התפתחות הכימיה באותה תקופה: המצאת תהליכים כמו ייצור אמוניה על ידי קיבוע של חנקן, סינתזה של שתנן. גילוי מחצבים כמו סלעי פוספט, ומחצבי אשלג. דמויות בולטות בהתפתחות זאת היו הנורווגי כריסטיאן בירקלנד (Kristian Birkeland), והגרמנים פריץ הבר וקרל בוש. תהליך Birkeland–Eyde לייצור דשנים חנקניים פותח בנורווגיה על ידי המדען כריסטיאן בירקלנד והתעשיין Samuel Eyde. בתהליך קיבעו חנקן אטמוספירי לחומצה חנקתית (HNO3) באמצעות קשת חשמלית, מהחומצה החנקתית ייצרו את החנקה ששימשה לייצור הדשן. התהליך התבסס על החשמל ההידרואלקטרי הזול של נורווגיה. המפעל הראשון נבנה בנוטודן שבדרום נורווגיה והחל בייצור דשן ב-1907. ב-1920, לאור פיתוח תהליך הבר-בוש, הפך הייצור בשיטת Birkeland–Eyde ללא כלכלי. ערך מורחב – תהליך הבר-בוש בתחילת המאה ה-20 פיתחו פריץ הבר וקרל בוש את תגובת הבר-בוש לסינתזה של אמוניה על ידי קיבוע בלחץ וטמפרטורה גבוהים של גז החנקן עם גז המימן, על פני זרז ברזל מועשר או רותניום. על סמך תגובת הבר-בוש פיתחה ענקית הכימיה BASF את תהליך הבר-בוש וב-1913 החלה בייצור אמוניה בכמויות תעשייתיות. תהליך הבר-בוש היה יותר כלכלי מתהליך Birkeland–Eyde ותוך כמה שנים החליף אותו אפילו בנורווגיה. ערך מורחב – תהליך אוסטוולד וילהלם אוסטוולד פיתח את התהליך, הנקרא על שמו, לייצור חומצה חנקתית מאמוניה. פטנט על התהליך נרשם כבר ב-1902, אולם התהליך נכנס לשימוש תעשייתי נרחב רק לאחר שבאמצעות תהליך הבר-בוש ניתן היה לייצר אמוניה בכמויות ובזול. שילוב שני התהליכים תרם תרומה משמעותית לקידום ייצור הדשן הכימי החנקני. פטרוכימיה המהפכה התעשייתית השנייה היסטוריה קצרה של הדשנים (באנגלית) היסטוריה של הדשן הכימי-ראה עמוד 22 (באנגלית) פרסומת לדשן כימי, 1928, באתר ארכיון הסרטים הישראלי בסינמטק ירושלים כבר בכרתים של התקופה המינואית השתמשו בגללי בהמות ואדם לטיוב הקרקע. זאת על פי הערך Dünger בוויקיפדיה הגרמנית. H LS Tandon היסטוריה קצרה של דשנים כימיים (באנגלית) ביוגרפיה של ג'יימס מארי בג'ורנל כימיה אירי Chemistry in Action(באנגלית) ביוגרפיה של ג'יימס מארי בכתב העת האירי Chemistry in Action(באנגלית) Aus der Geschichte der Superphosphatindustrie: p. 207-212, 221-224. Gotthold Escher in Brünn, ein unbekannter ideeller Superphosphat-Vorläufer Justus Liebigs; Max Speter;1935. היסטוריה קצרה של הדשנים (באנגלית)