Wussten Sie, dass die Entdeckung eines Verfahrens zur Herstellung von Ammoniak der wichtigste Grund für die Explosion der Weltbevölkerung von 1,6 Milliarden im Jahr 1900 auf heute 7 Milliarden war? Oder dass Polyethylen, der weltweit am häufigsten verwendete Kunststoff, zweimal zufällig erfunden wurde?
Wahrscheinlich wussten Sie es nicht, denn die Chemie wird im Vergleich zu den anderen Wissenschaften oft übersehen. Nicht ein einziger Chemiker hat es in die Top 50 der Wissenschaftsstars auf Twitter des Magazins Science geschafft. Nachrichten aus dem Bereich Chemie erhalten einfach nicht die gleiche Aufmerksamkeit wie Projekte aus der Physik, selbst wenn es bei dem Projekt um die Landung eines Chemielabors auf einem Kometen ging.
Die Royal Society of Chemistry beschloss daher, zu untersuchen, was die Menschen wirklich über Chemie, Chemiker und Chemikalien denken. Es stellte sich heraus, dass die meisten Menschen einfach keine gute Vorstellung davon haben, was Chemiker tun oder wie die Chemie zur modernen Welt beiträgt.
Das ist wirklich schade, denn die Welt, wie wir sie kennen, würde ohne Chemie nicht existieren. Hier sind meine fünf besten Chemie-Erfindungen, die die Welt, in der Sie leben, ausmachen.
Penicillin
Es ist gut möglich, dass Penicillin Ihr Leben gerettet hat. Ohne Penicillin kann ein Stich von einem Dorn oder eine Halsentzündung leicht tödlich enden. Alexander Fleming wird das Penicillin im Allgemeinen zugeschrieben, als er 1928 die berühmte Beobachtung machte, dass ein Schimmelpilz, der auf seinen Petrischalen wuchs, das Wachstum von Bakterien in der Nähe unterdrückte. Doch trotz aller Bemühungen gelang es ihm nicht, ein brauchbares Penicillin zu gewinnen. Fleming gab auf, und die Geschichte des Penicillins wurde für 10 Jahre unterbrochen. Bis 1939 der australische Pharmakologe Howard Florey und sein Team von Chemikern einen Weg fanden, Penicillin in brauchbaren Mengen zu reinigen.
Da zu dieser Zeit jedoch der Zweite Weltkrieg tobte, waren wissenschaftliche Geräte Mangelware. Deshalb schusterte das Team aus Badewannen, Milchkannen und Bücherregalen eine voll funktionsfähige Penicillin-Produktionsanlage zusammen. Es überrascht nicht, dass die Medien von diesem neuen Wundermittel begeistert waren, aber Florey und seine Kollegen waren eher öffentlichkeitsscheu. Stattdessen stand Fleming im Rampenlicht.
Die großtechnische Produktion von Penicillin kam 1944 in Gang, als die Chemieingenieurin Margaret Hutchinson Rousseau Floreys Heath-Robinson-Entwurf aufgriff und in eine großtechnische Produktionsanlage umwandelte.
Das Haber-Bosch-Verfahren
Stickstoff spielt eine entscheidende Rolle in der Biochemie aller Lebewesen. Er ist auch das häufigste Gas in unserer Atmosphäre. Stickstoff reagiert jedoch nur ungern mit anderen Gasen, was bedeutet, dass Pflanzen und Tiere ihn nicht aus der Luft aufnehmen können. Daher war die Verfügbarkeit von Stickstoff ein wichtiger limitierender Faktor in der Landwirtschaft.
Im Jahr 1910 änderten die deutschen Chemiker Fritz Haber und Carl Bosch dies, als sie Luftstickstoff und Wasserstoff zu Ammoniak verbanden. Dieses wiederum kann als Pflanzendünger verwendet werden und gelangt schließlich über die Nahrungskette zu uns.
Heute stammen etwa 80 % des Stickstoffs in unserem Körper aus dem Haber-Bosch-Verfahren, so dass diese einzige chemische Reaktion wahrscheinlich der wichtigste Faktor für die Bevölkerungsexplosion der letzten 100 Jahre ist.
Polythen – die zufällige Erfindung
Die meisten gängigen Kunststoffgegenstände, von Wasserrohren über Lebensmittelverpackungen bis hin zu Schutzhelmen, bestehen aus Polyethylen. Die 80 Millionen Tonnen des Materials, die jedes Jahr hergestellt werden, sind das Ergebnis von zwei zufälligen Entdeckungen.
Die erste erfolgte 1898, als der deutsche Chemiker Hans von Pechmann bei der Untersuchung einer ganz anderen Sache eine wachsartige Substanz am Boden seiner Röhren bemerkte. Zusammen mit seinen Kollegen untersuchte er diese und entdeckte, dass sie aus sehr langen Molekülketten bestand, die sie als Polymethylen bezeichneten. Die Methode, mit der sie ihren Kunststoff herstellten, war nicht besonders praktikabel, so dass ähnlich wie bei der Penicillin-Geschichte für einige Zeit keine Fortschritte erzielt wurden.
Dann wurde 1933 von Chemikern des heute nicht mehr existierenden Chemieunternehmens ICI eine völlig andere Methode zur Herstellung von Kunststoffen entdeckt. Sie arbeiteten an Hochdruckreaktionen und bemerkten die gleiche wachsartige Substanz wie von Pechmann. Zunächst gelang es ihnen nicht, den Effekt zu reproduzieren, bis sie bemerkten, dass bei der ursprünglichen Reaktion Sauerstoff in das System eingedrungen war. Zwei Jahre später hatte ICI diese zufällige Entdeckung in eine praktische Methode zur Herstellung des gewöhnlichen Kunststoffs umgewandelt, den Sie jetzt mit ziemlicher Sicherheit in Reichweite haben.
Die Pille und die mexikanische Süßkartoffel
In den 1930er Jahren erkannten Ärzte das Potenzial von Hormontherapien zur Behandlung von Krebserkrankungen, Menstruationsstörungen und natürlich zur Verhütung. Die Forschung und die Behandlungen wurden jedoch durch sehr zeitaufwändige und ineffiziente Methoden zur Hormonsynthese gebremst. Damals kostete Progesteron umgerechnet (in heutigen Preisen) 1.000 Dollar pro Gramm, während die gleiche Menge heute für nur wenige Dollar zu haben ist. Russel Marker, Professor für organische Chemie an der Pennsylvania State University, senkte die Kosten für die Herstellung von Progesteron, indem er eine einfache Abkürzung des Synthesewegs entdeckte. Er machte sich auf die Suche nach Pflanzen mit progesteronähnlichen Molekülen und stieß dabei auf die mexikanische Yamswurzel. Aus diesem Wurzelgemüse isolierte er eine Verbindung, die sich in einem einfachen Schritt in Progesteron umwandeln ließ und so die erste Antibabypille ermöglichte.
Der Bildschirm, auf dem Sie gerade lesen
Unglaublicherweise gehen die Pläne für einen Flachbildschirm mit Farbdisplay bis in die späten 1960er Jahre zurück! Damals beschloss das britische Verteidigungsministerium, die sperrigen und teuren Kathodenstrahlröhren in seinen Militärfahrzeugen durch Flachbildschirme zu ersetzen. Es entschied sich für eine Idee, die auf Flüssigkristallen basierte. Es war bereits bekannt, dass Flüssigkristallanzeigen (LCDs) möglich waren, das Problem war nur, dass sie nur bei hohen Temperaturen funktionierten. Sie taugen also nicht viel, wenn man nicht in einem Ofen sitzt.
1970 beauftragte das Verteidigungsministerium George Gray von der Universität Hull, einen Weg zu finden, LCDs bei angenehmeren (und nützlicheren) Temperaturen zu betreiben. Dies gelang ihm mit der Erfindung eines Moleküls namens 5CB). In den späten 1970er und frühen 1980er Jahren enthielten 90 % der LCD-Geräte weltweit 5CB, und man findet es immer noch in billigen Uhren und Taschenrechnern. Inzwischen machen Derivate von 5CB Telefone, Computer und Fernseher möglich.
Mark Lorch twittert als @sci_ents
Infografik zu diesem Artikel von Andy Brunning/Compound Interest