Veel van onze lezers zullen de prominente rol van Duitsland kennen bij de ontwikkeling en de vele toepassingen van synthetische kleurstoffen. Ook zullen veel mensen de naam kennen van Justus von Liebig als de ‘founding father’ van het onderzoek naar koolteer. Dit is het begin van de industriële chemie en de eerste bron van synthetische medicijnen.
Project ‘100 jaar antibiotica’
Aflevering 3. Mercurochroom, Ehrlich’s chemotherapie op z’n Amerikaans
Aflevering 4. Opkomst van de chemie
Aflevering 5. Een kleurig voorspel
Aflevering 6. Gerhard Domagk en Prontosil
Aflevering 7. Aspirine als antibioticum?
Algemeen bekend is ook de onbedoelde uitvinding van de paarse anilinekleurstof door William Henry Perkin in Londen in 1856. William is dan nog maar 17 jaar. Minder bekend is misschien dat veel van de ontwikkelingen rond kleurstoffen in Engeland onder leiding van Duitse chemici plaats vinden. De 17-jarige William werkt als assistent van de Duitse geleerde August Wilhelm von Hofmann, op zijn beurt een assistent van Von Liebig. Von Hofmann is door het pas opgerichte Royal College of Chemistry aangesteld om de achterstand op Duitsland weg te werken. Hij wordt de leermeester van de eerste generatie Britse scheikundigen.
Duitsland neemt de leiding in de chemie
In 1879 heeft Duitsland 17 kleurstoffabrieken, Engeland staat op zes. Bij het begin van WO I zijn het er nog steeds maar zes. En dat op het moment dat de Duitse keizer alle export van (textiel)kleurstoffen verbiedt. Lastig om al die uniformen in de juiste kleuren te verven. Hoe is het dan in Amerika gesteld? De ontwikkelingen in Europa zijn hen zeker niet ontgaan. Chemicus Bernard C. Hesse doet daarvan verslag. Direct na zijn afstuderen aan de Universiteit van Chicago in 1896 wil hij de ontwikkelingen in Duitsland met eigen ogen zien. Hij krijgt een aanstelling in één van de industriële laboratoria voor onderzoek naar koolteer. Na enige gewenning komt hij tot de conclusie dat de verschillen met Amerika minimaal zijn: soortgelijke apparatuur, even goed opgeleide vakmensen, soortgelijke intellectuele vraagstukken, vergelijkbare opleidingen. Het is net als thuis: hard werken en volhouden. Het enige verschil: de ruim beschikbare hoeveelheid geld voor onderzoek!
Aan het begin van WO I importeert de VS meer dan 90% van zijn kleurstoffen, voornamelijk uit Duitsland. De paar kleine eigen producenten importeren meestal ook hun grondstoffen. Het aantal mensen werkzaam in de industrie is exact te tellen: 528 personen. De grootste firma is Schoelkopf (let op de naam) Aniline and Chemical Works in Buffalo met in hun brochures 106 kleurstoffen. Rond deze firma richt de overheid in 1917 een consortium op om de lokale productie echt aan te pakken. Binnen korte tijd werken 118 firma’s mee aan het project. Wanneer ook Dupont mee gaat doen wordt het echt serieus. In de paar resterende oorlogsjaren wordt $200 miljoen in de branche geïnvesteerd. Importtarieven beschermen de jonge bedrijfstak, mits minstens 60% van het betreffende product lokaal wordt gemaakt. Om onduidelijke politieke redenen worden de twee grootste kleurstoffen, alizarine en indigo, uitgezonderd, evenals alle medicijnen en smaakstoffen. De laatste destijds vrijwel allemaal ook afkomstig uit de kleurstoffenindustrie.
Amerika komt langszij
Ten opzichte van de totale Amerikaanse industrie is de business in kleurstoffen in die tijd bescheiden van omvang; maar wel van strategische betekenis en zeer winstgevend. Men kijkt hoog op tegen dividenduitkeringen van 22 tot soms wel 50% door de Duitse producenten. Maar het is uiteraard nogal vernederend voor de Amerikanen om bij de Duitsers te moeten bedelen voor de kleuren voor hun postzegels en bankbiljetten, en om de Britten toestemming te vragen om de boel met Nederlandse schepen te laten vervoeren. De Amerikaanse kolen- en olie-industrie van die tijd is meer dan voldoende groot om in koolteer voor kleurstoffen te voorzien. Maar deze is er niet voor ingericht. Hun tolueen gaat vooral naar Europa voor de productie van TNT en picrinezuur. Aan het begin van de oorlog wordt de export van tolueen verboden. Een gevolg is wel dat de import van fenol (carbolzuur), onmisbaar als ontsmettingsmiddel, ook weg valt. Ook de aspirinefabricage komt in het nauw. En zo ook de platenindustrie, vanwege de wegvallende bakelietproductie.
Maar op z’n Amerikaans wordt dit met sneltreinvaart opgelost: in 1917 zijn er al 15 fenolfabrieken. Het belang van kleurstoffen voor medicinaal gebruik in het leger hebben we al genoemd in aflevering 2 over Salvarsan. Samen met het karmijnrode Mercurochroom hebben de Amerikanen aan het eind van de oorlog alle kleuren ter beschikking voor welke toepassing dan ook. Al in 1917 is de lokale productie van kleurstoffen groter dan de import in 1913; en de export ervan brengt meer geld op dan de importkosten van toen. In een paar jaar tijd neemt de waarde van de industrie toe van $2,5 miljoen naar $57 miljoen. Helemaal tevreden is men dan nog niet. Sommige producten kunnen de Amerikanen niet maken, van andere laat de kwaliteit te wensen over. De handel is niet vrij waardoor de echte concurrentiekracht lastig te meten is. De 4500 in beslag genomen patenten van de Duitse industrie kunnen wellicht helpen (zie aflevering 3 over mercurochroom).
Fijnchemische producten uit koolteer
De twee bij de literatuur genoemde Amerikaanse boeken geven een aardig beeld van de fijnchemische producten die 100 jaar geleden op de markt zijn. Destillatie van koolteer geeft een tiental basisstoffen (o.a. benzeen, tolueen, fenol, xylenen, aniline); daaruit maakt de industrie zo’n 300 tussenproducten en ruim 900 kleurstoffen en daaraan verwante moleculen. Aniline en fenol zijn het meest onmisbaar voor de kleurstoffen. Daarnaast is fenol van groot belang als zodanig in carbolzuur voor ontsmetting, en als grondstof voor aspirine en vooral voor picrinezuur dat als kleurstof én als explosief in grote hoeveelheden wordt gemaakt. Naast alle al genoemde kleurstoffen en medicijnen van die tijd kunnen we voor de volledigheid de producten uit de figuur toevoegen.
Dit geeft een tamelijk compleet beeld van de fijnchemie van 1920. De genoemde textielkleurstoffen worden ook gebruikt in andere sectoren, bijvoorbeeld als additief of kleurstof in voeding en cosmetica. De reuk- en smaakstoffenindustrie maakt nog vooral gebruik van natuurlijke producten, soms afgeleiden daarvan. Daar zijn synthetische middelen nog uitzondering.
Bronnen:
Wikipedia: alle genoemde eigennamen en producten
https://historianet.nl/techniek/teer-vormde-startschot-voor-kleurenfestijn
Creative Chemistry, Edwin E. Slosson, Garden City Publ.Co., New York, 1919.
The American synthetic organic chemicals industry, War and politics, 1920-1930. Kathryn Steen, UNC Press Books, 2014.