最初的肥料是海岛上的鸟粪，然而很多已被人类用光
从19世纪后期开始，人们更加意识到肥料对于农业生产的重要性。没有足够的肥料就无法种出足够的粮食，也就无法养活地球上日益增多的人口。
最初的肥料是海岛上的鸟粪，然而很多已被人类用光。之后，智利的硝酸盐矿成为了世界肥料的主要甚至是唯一的来源。
有识之士认识到，硝酸盐矿不可再生，总有采完的一天。于是从19世纪后期开始，“求助于化学”成为共识。
空气中充满了氮气，而氢气也不难获得，如何把它们变成氨，成为化学家们需要解决的问题。
1904年，德国化学博士弗里茨·哈珀接受了一个课题，通过实验去对“能否从氮气和氢气合成氨”作出判断。哈珀的个人态度是“不能”。不过，作为一位科学工作者，他并没有基于自己的“倾向性”作出结论，而是和助手一起做了实验。在1000℃左右的高温下用铁催化，他们得到了一些氨，但转化率只有0.012%。这样的转化率没有生产价值，他准备放弃这项研究。
有一位化学教授叫能斯特，声名显赫，堪称学界大佬。根据他的理论计算，合成氨的转化率明显要比哈珀的实验结果要低。他选择了加压的情况下来做实验，这样便于准确测量产率。
1906年，他告诉了哈珀自己的实验结果，指出哈珀的结果不对。后来他公开质疑哈珀的结果，暗示其实验存在问题。
学界大佬的苦苦相逼，给尚未成名的哈珀带来了极大压力。他和助手采用能斯特的加压方式再做实验，试图证明自己的实验并不存在问题。在实验过程中，他们发现：如果把压力加到更高（当时能够达到的最大压力是200个大气压），并把反应温度降低到600℃左右，那么合成氨的转化率能够达到8%左右。这个转化率，就有生产价值了。
这一巨大的发现极大地鼓舞了他和助手。他们设计了新的实验装置，在1909年7月2日进行了展示。在200个大气压和500℃的温度下催化，氨的转化率达到了10%。那一天，他们生产出了100毫升的液氨。
这一事件标志着人类攻克了从单质气体合成氨的难题，使得人类通过化学方法生产肥料成为可能。
这个实验装置只是展示了原理，真正要进行工业生产还有太多的实际困难需要克服。巴斯夫公司的卡尔·波什接受了这个任务。经过两年多的努力，他终于在2012年制造出了日产超过1吨氨的设备。
到1914年，巴斯夫的合成氨工厂已经达到了年产7200吨的规模。这些氨可以生产出36000吨的硫铵肥料。对于农业生产来说，这是一个巨大的福音。
然而，第一次世界大战在这一年爆发了。氨不仅仅可以制作肥料，也可以制作炸药。此前，德国的硝酸盐通过海运从智利进口。战争开始，英国切断了德国的海上运输线，巴斯夫合成的氨也就被征用去制造炸药了。
因为进口硝酸盐矿被切断，这些氨又被用于了军需，农业生产无法得到肥料，粮食生产也就无法维持。
战争开始，哈珀把兴趣转向了化学武器。他监制的化学武器在1915年大规模用于战场，造成了5000人的死亡。他也就被称为“化学武器之父”。他的夫人，也是化学家的克拉拉·依茉娃无法接受，选择了开枪自杀。
哈珀获得了1918年的诺贝尔化学奖。这引起了各国科学家的抗议，但评奖的瑞典皇家科学院坚持认为：合成氨将提高农业水平，造福人类。这也是事实，20世纪地球上的人口激增，如果没有合成氮肥为基石的绿色革命，将会有一半的人陷入饥荒。
能斯特的逼迫，使得本已放弃合成氨研究的哈珀，后来居上比能斯特早两年获得了诺贝尔化学奖。而克服了各种挑战，把哈珀的合成氨原理扩大了商业生产规模的波什，在哈珀研究化学武器的年代继续改进工艺，完善了高压化学反应并且应用到其他生产中。1931年，波什也获得了诺贝尔化学奖。
云无心：美国生物与食品工程专业博士，科普作家，著有《吃的真相》等系列作品
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