Home Dwars nieuws Justus von Liebig, via stikstof naar adelstand

Justus von Liebig, via stikstof naar adelstand

0

Het Von Liebigpad vormt de grens tussen Amsteldorp, schooltuinencomplex Gerrit Kalff en sportpark Drieburg. De Von Liebigweg loopt parallel daaraan tussen de Weespertrekvaart en de Gooiseweg. Von Liebig vond kunstmest uit, maar zijn waarschuwing voor de bijeffecten ervan is vanwege de stikstofproblematiek nu uiterst actueel.

Robert van Andel | Beeld Henk Pouw

Justus Liebig (1803-1873) was een vernieuwer en wordt beschouwd als de eerste moderne chemicus. Toen hij zijn aandacht richtte op plantengroei en bodemgesteldheid, waarvan voedselproductie immers afhankelijk is, had hij al roem vergaard als uitmuntend docent in de scheikundetheorie en laboratoriumpraktijk. Hij was overtuigd van de juistheid van het destijds nog omstreden concept van de fotosynthese zoals gevonden door Jan Ingen Housz: ‘Planten bouwen zich op uit organische koolwaterstoffen dankzij de energie van zonnestraling, op basis van koolstof afkomstig van koolzuurgas uit de lucht en waterstof uit water onder het afstaan van zuurstof aan de lucht’.

Sporenelementen

Liebig toonde met zijn onderzoek aan dat plantengroei niet alleen fotosynthese vereist. Afhankelijk van het geteelde gewas moet de grond ook, in verschillende verhoudingen, essentiële plantenvoedingsstoffen bevatten zoals stikstof-, fosfor- en kaliumverbindingen. Daarbij komen nog secundaire zogenaamde sporenelementen als magnesium en borium.

Kringloop

Hij ontwikkelde het concept van bodemverrijking middels verstrooiing van anorganische stikstofverbindingen / fossiele guano, maar ook van fosfor- en kaliumzouten. Het was een alternatief voor het aloude uitrijden van organische mest afkomstig van vee en vulde het ook aan. Hij deed wetenschappelijk praktijkonderzoek naar de effecten van kunstmest en stelde  gunstige effecten op de groei vast met verbluffend grote oogsten. Liebig was echter ook de eerste die waarschuwde voor de schadelijke gevolgen van kunstmest omdat het de kringlopen van de natuur verstoord. In 1861 publiceerde hij een boek waarvan de vertaalde Nederlandse titel luidt: De Zoektocht naar Kringlooplandbouw.

… ook de eerste die waarschuwde voor de schadelijke gevolgen van kunstmest

Bouillonblokjes

Justus Liebig was niet alleen de uitvinder van kunstmest maar ook de bedenker van geconcentreerd vleesextract, de voorloper van het bouillonblokje. De handtekening Justus von Liebig stond lang op industrieel gefabriceerde bouillonblokjes. Liebig wist dat in Zuid-Amerika vee gehouden werd voor de huiden. Het vlees was daar overtollig, terwijl in Europa vlees duur was. Zijn in Uruguay geproduceerde vleesextract was bedoeld om geconserveerde voedingswaarde goedkoop aan te kunnen bieden in Europa in een tijd dat diepvriezen voor vleestransport nog niet bestond.

Bloedrode zonsondergang

Op het eerste gezicht hebben de twee door Liebig teweeg gebrachte vernieuwingen, kunstmest en bouillonblokjes, geen onderling verband, maar een enorme, nu haast vergeten, klimaatverstoring verduidelijkt dit verband wel. Op het noordelijk halfrond traden vanaf 1816 – het ‘jaar zonder zomer’ -, enkele jaren misoogsten en daarmede  hongersnoden op. De destijds raadselachtige extreme temperatuureffecten – ’s zomers zelfs nachtvorst en sneeuwbuien op onze breedtegraad – kunnen nu aan de hand van rapportages van over de gehele aardbol teruggevoerd worden op de grootste vulkaanuitbarsting en tsunami die beschreven staan. De uitbarsting van de Tambora op het Indonesische eiland Soembawa begon op 10 april 1815 met een kracht van duizenden atoombommen van het type Hiroshima. Gedurende enkele jaren waren daardoor overal op aarde de zonsondergangen bloedrood vanwege een chemisch schild van vulkanisch stof, dat wereldwijd in de atmosfeer hing. De uitbarsting van de Tambora met kracht 7 overtrof die van de Vesuvius, kracht 5, in het jaar 79, met de ondergang van Pompeï en Herculaneum, en die van de Krakatou, kracht 6, in 1883. Zowel met bouillonblokjes als met kunstmest wilde Liebig de voedselvoorziening van het volk verbeteren.

Freiherr von Liebig

Justus Liebig kwam als adolescent al in aanraking met chemie. Zijn ouders bereidden en verkochten in Darmstadt, Duitsland, voedselconserveringsmiddelen, verven, vernissen en pigmenten. Als 14-jarige werd hij leerjongen in een apotheek. Een destijds bekende chemicus zag zijn talent, ontfermde zich over hem en stimuleerde hem tot universitaire studie.

Op 21-jarige leeftijd volgde zijn benoeming aan de universiteit van Giessen, als buitengewoon hoogleraar in de chemie. Deze universiteit nam later uit trots de naam Justus von Liebig Universität aan! Liebig werd bij leven verheven in de adelstand en werd Freiherr Justus von Liebig.

‘Elementaire stoffen’

Het Nederlandse woord scheikunde voor chemie danken we aan Simon Stevin. In de 18de eeuw kreeg het begrip heel letterlijk betekenis. De aloude alchemie, de zoektocht naar goud maken en levensverlengende dranken brouwen, was verlaten en met scheikundige technieken werden stoffen geïdentificeerd die niet verder konden worden gesplitst. Men onderzocht de eigenschappen van die ‘elementaire stoffen’.

In 1771 en 1772 werden zo de twee hoofdbestandsdelen van lucht geïsoleerd die we nu zuurstof en stikstof noemen. De namen van vroege wetenschappelijke chemici, de Zweedse apotheker Scheele, de Engelsen Priestley en Cavendish, de Schot Rutherford en de Fransman Lavoisier moeten we hierbij noemen. Lavoisier bedacht de namen oxygenum,  zuurvormend, (symbool O), en concludeerde dat verbranding zonder de aanwezigheid van zuurstof onmogelijk is. Het Nederlandse woord stikstof voor nitrogen, (symbool N), is verwant aan de naam die Lavoisier gaf: azote, Grieks voor ‘geen leven’. Maar deze naam hield terecht geen stand.

Stikstof: kringloop en probleem

De aardatmosfeer bestaat voor 78% uit stikstof, en 99% van de aardse stikstof bevindt zich in die atmosfeer. Alle landleven op aarde wordt dus omringd door stikstofgas / N2 / gekoppelde stikstofatomen. In deze vorm gaat stikstof nauwelijks reacties aan bij courante atmosferische temperaturen. Slechts sporadisch wordt N2 geoxideerd en met N-atoom-houdende moleculen opgenomen in de grond. Dat gebeurt bijvoorbeeld in microbiële / vlinderbloemigen-symbiose en door bliksem en bij verbranding.

Op de schaal van de resterende 1% echter, blijkt dat stikstofatomen in N-houdende organische moleculen – anders dan wat ‘azote’ / ‘geen leven’ suggereert – een aanzienlijk bestanddeel vormen van de organische stoffen waaruit planten en dieren opgebouwd zijn. Alle eiwitten / proteïnen, alle DNA, alle co-enzymen van plant, dier en mens hebben stikstofgroepen in hun moleculen. In de biosfeer, de schil van grond, lucht en water waarin zich het leven afspeelt, voltrekt zich een kringloop van stikstofverbindingen. Van plant naar dier naar mest en bodem, van ureum naar ammoniak naar nitriet en nitraat, naar organische stikstofverbinding in plant en zo door.

Deze cyclus moet lokaal en uiteindelijk ook wereldwijd in evenwicht zijn, wil de biodiversiteit behouden blijven. Gelukkig zorgt tegenwoordig de driewegkatalysator dat stikstofverbindingen in de uitlaatgassen van verbrandingsmotoren gereduceerd worden en N2 teruggegeven wordt aan de lucht, maar energieopwekking leidt nog steeds tot stikstofneerslag.

Kunstmestproductie op basis van aan lucht onttrokken N2 kent twee stappen. Stap1: Haber-Boschprocedé: van N2 naar ammoniak. Stap 2: Ostwald-procedé: van ammoniak naar salpeterzuur als grondstof voor kunstmest (maar ook  voor springstoffen). Dit belast de stikstofkringloop, die qua omvang is verveelvoudigd sinds Von Liebigs waarschuwing.

Wilhelm Ostwald (1853-1932), hoogleraar chemie te Leipzig, heeft een straatvernoeming in de Watergraafsmeer in de wijk Frankendael bij de Koningskerk. Hij is winnaar van de Nobelprijs scheikunde 1909 voor zijn werk aan chemische katalysatoren, maar is vooral bekend vanwege het Ostwaldprocedé bij  kunstmestproductie.

Jan Ingen Housz (1730-1799), Antoine Lavoisier (1743-1794) en Simon Stevin (1548-1620) hebben een straatvernoeming in de Watergraafsmeer in respectievelijk de wijken Frankendael, Middenmeer-zuid en Ringdijk. Zij kregen eerder in deze rubriek aandacht.