La storia dell'industria chimica, in ogni sua fase, dimostra la complessità dell'interazione fra conoscenza e produzione materiale.I risultati ottenuti dal chimico nell'attività sperimentale, o nella riflessione teorica, richiesero (e richiedono) un'intricata, spesso imprevedibile, mediazione fra il bancone di laboratorio e la realtà industriale.
L'industria chimica inizialmente si è appoggiata alle conoscenze che erano proprie del chimico di laboratorio, ma la successiva industrializzazione dei processi chimici più disparati, mossa dalle continue esigenze del mercato, che richiedevano un quantitativo sempre maggiore di prodotti, ha fatto sì che la figura del chimico si sia successivamente affiancata a quella dell'ingegnere, dell'agronomo, del medico, con un campo di intervento sterminato, che nel corso di due secoli è giunto a pervadere interamente la civiltà industriale, sia negli aspetti produttivi, sia in quelli del vivere quotidiano.
La chimica è per definizione la scienza della trasformazione delle sostanze. La flessibilità dell'industria chimica, pur mantenendo il limite costante della mole degli investimenti immobilizzata negli impianti, è andata crescendo con lo sviluppo stesso delle conoscenze, e si è pienamente dispiegata durante i conflitti economici e militari del XX secolo.
La storia del rapporto fra scienza, chimica, e industria, dimostra che è possibile ottenere i prodotti più disparati a partire da una certa base di materie prime, e che al tempo stesso è possibile giungere agli stessi prodotti utilizzando differenti materie prime; bisogna quindi operare delle scelte sulla tipologia del processo industriale da seguire per ottenere un determinato prodotto, ponderate sulla base di vari fattori, tra cui il fattore economico, il fattore della sicurezza, e il fattore ambientale. Inoltre, l'industria chimica può fornire ad altri settori produttivi, o al consumatore finale, prodotti intrinsecamente "diversi", capaci però di svolgere lo stesso "ruolo" chimico (solventi, detergenti), meccanico (leghe, fibre, colle), energetico (combustibili), estetico (coloranti, cosmetici) o fisiologico (medicinali).
La crescente pervasività dei prodotti chimici nella civiltà industriale ha differenziato la produzione in numerosi settori, caratterizzati da una propria "storia", con stadi di sviluppo e di maturità distanziati nel tempo.
Si possono tracciare alcune linee distintive nella storia dell'industria chimica: la grande industria chimica inorganica, nata dalla rivoluzione industriale; l'industria chimica organica dei prodotti "fini" (fine chemicals), fiorita fra la metà dell'Ottocento e la metà del Novecento; il rinnovamento delle tecnologie di sintesi, con la ricerca di condizioni di reazione estreme (nei primi decenni del XX secolo); l'affermarsi dell'industria organica pesante dei nostri giorni; il moderno affermarsi di tecniche sintetiche legate alle biotecnologie.
Origini e sviluppo dell'industria chimica (1750 - 1900) Il settore dell'industria chimica che per primo realizzò una produzione economicamente cospicua fu quello degli alcali. Esso giunse a maturità tecnologica negli ultimi decenni dell'Ottocento.
Per tutto l'Ottocento con il termine "industria degli alcali" si intendeva un sistema di produzioni diverse, che comprendeva soda, soda caustica e, in modo linguisticamente improprio, acido solforico. A queste produzioni si aggiunse dopo il 1870 la fabbricazione della polvere da sbianca, un prodotto essenziale per l'epoca. L'industria degli alcali si pose al servizio di altri settori: in primo luogo il settore tessile, trainante dell'intera rivoluzione industriale, poi quelli del sapone, del vetro, della carta, tutti legati a consumi civili in grande crescita con il diffondersi di modesti livelli di benessere.
Alcuni "alcali" erano stati preparati e utilizzati già da tempo. In particolare la soda (carbonato di sodio) era stata ricavata per lisciviazione delle ceneri di alcune alghe e di specie vegetali presenti in paludi salmastre, mentre la potassa (carbonato di potassio) poteva essere ottenuta ovunque vi fossero foreste da incenerire. I derivati caustici della soda e della potassa si avevano mediante trattamento con calce viva (caustificazione del carbonato). La soda caustica era particolarmente apprezzata nei saponifici, in quanto permetteva la produzione di saponi solidi, di più alto valore commerciale di quelli liquidi (ottenuti trattando i grassi con potassa caustica).
La soda Leblanc
A causa della crescita della domanda, il prezzo degli alcali aumentò notevolmente durante tutta la prima metà del Settecento, fino a quando non si intravide la produzione da altre materie prime che non fossero i vegetali. Nel 1736 il francese Henri Louis Duhamel du Monceau provò che il sale comune era un composto di base della soda e dello spirito di sale (acido cloridrico). Quando il chimico inglese Joseph Black stabilì che soda e potassa non erano altro che i corrispondenti composti caustici combinati con aria fissa (anidride carbonica), apparve anche il nesso fra materie prime facilmente accessibili, quali il salmarino, il calcare e la soda, ma occorsero tre decenni di proposte e di tentativi pratici prima di giungere ad una "soluzione" accettabile.
Nel 1775 l'Accademia delle Scienze di Parigi aveva offerto un ingente premio in danaro per chi fosse riuscito ad ottenere la soda dal salmarino. Nicolas Leblanc modificò alcuni procedimenti noti, realizzando un processo in due stadi: nel primo stadio il salmarino era convertito in solfato di sodio, nel secondo il solfato era mescolato con carbone e carbonato di calcio, e per riscaldamento si otteneva la soda e solfuro di calcio. La soda veniva lisciviata e rimaneva una fanghiglia contenente carbone incombusto, soda non lisciviata e solfuro di calcio, facilmente decomponibile con esalazioni di idrogeno solforato. È evidente come in questa versione primordiale due componenti essenziali andassero completamente perduti: il cloro del sale si disperdeva nell'aria sotto forma di cloruro di idrogeno, lo zolfo dell'acido solforico rimaneva "bloccato" in un caput mortuum pestilenziale. A parte questi punti a sfavore, il processo per quei tempi era davvero vantaggioso.
Leblanc fu travolto dalle vicende della Rivoluzione francese, che ghigliottinò il duca d'Orléans (suo finanziatore) nel 1793 e rese nulli i brevetti del processo. Dopo la sua morte per suicidio (nel 1806), si dovette aspettare la rivoluzione industriale perché il processo Leblanc fosse rivalutato. Charles Tennant introdusse il processo Leblanc a St. Rollox fin dal 1818, ma un'imposta pesantissima che gravava sul sale ne impedì lo sviluppo e la diffusione. Nel 1825 l'ostacolo fu rimosso e il prezzo del sale scese a un cinquantesimo del valore precedente. Nello stesso anno James Muspratt avviò il processo in larga scala a St. Helens, migliorando la qualità del prodotto venduto. La sua black-ash conteneva già una percentuale in peso di soda doppia rispetto allo standard precedente (40% contro il 20%), accanto a impurezze di cloruri e solfuri, ma nel 1830 iniziò a commercializzare la white-ash, e cioè carbonato sodico anidro.
La soda caustica fu preparata dagli utilizzatori finali fino ai primi anni 1850, quando William Gossage ne iniziò la preparazione a partire dalla parte più impura delle liscivie Leblanc, e la mise in commercio in recipienti di ferro.
La soda Solvay e la questione ambientale
II sistema tecnico della soda Leblanc rimase sostanzialmente invariato fino al 1863, quando per una singolare coincidenza esso si trovò sottoposto ad una duplice pressione: economica e politica. La prima veniva dalla proposta di un processo alternativo da parte del belga Ernest Solvay, la seconda era costituita dall'inedita legge anti-inquinamento inglese, la Alkali Act.
Le nozioni scientifiche alla base del nuovo processo erano note fin dagli anni 1820: se in una soluzione di sale saturata con ammoniaca veniva fatta gorgogliare anidride carbonica, si otteneva un precipitato di bicarbonato di sodio, poco solubile, da cui per riscaldamento si aveva facilmente la sospirata soda. Il metodo nella pratica aveva posto problemi di ingegneria insuperabili, fin quando nelle mani di Ernest Solvay e del fratello Alfred - dopo anni di tentativi - era diventato praticabile. Il passo decisivo era stato compiuto con la messa a punto di una particolare torre di carbonatazione; ulteriori perfezionamenti si ebbero nei forni per la produzione dell'anidride carbonica e per la calcinazione del bicarbonato. La Société Solvay et Cie fu fondata nel 1863 e i diritti di produzione per l'Inghilterra furono acquistati da Ludwig Mond nel 1872.
Da quel momento la concorrenza fra i due processi divenne spietata. Nel 1874 solo 30.000 t di soda Solvay partecipavano al totale di 525.000 t prodotte in tutto il mondo; undici anni dopo su 800.000 t di soda 365.000 erano dovute al processo Solvay. Il "sorpasso" avvenne poco dopo e nel 1902 gli impianti Solvay producevano 1.650.000 t, e al processo Leblanc veniva lasciato un margine "residuo" di 150.000 t. Queste cifre dimostrano da una parte l'imponenza delle produzioni chimiche di base alla fine dell'Ottocento, e dall'altra l'ostinata resistenza dei produttori Leblanc.
Questa resistenza era stata agevolata - dialetticamente - dagli effetti dellAlkali Act. Per ogni tonnellata di soda prodotta con il metodo Leblanc, 0,75 t di cloruro di idrogeno venivano scaricate nell'aria. Da questa incuria aberrante erano stati letteralmente devastati interi distretti industriali inglesi, come quello di Widnes, in cui era concentrata l'industria degli alcali. Sotto la pressione delle proteste degli agricoltori, alcuni produttori di soda avevano cercato di porre rimedio agli effluenti acidi; Gossage, in particolare, aveva brevettato nel 1836 una torre in cui i gas provenienti dal primo stadio del processo venivano lavati con acqua prima di essere immessi nell'atmosfera. La soluzione molto diluita di acido cloridrico veniva scaricata nei fiumi. Questo sistema rimase opzionale fino al 1863, quando fu imposto un radicale abbattimento dei fumi acidi. Anche il "rimedio" di gettare tutto nei fiumi venne bloccato dopo qualche anno dal Rivers Pollution Act di Benjamin Disraeli ISBN 1-903900-30-1: per un insieme di ragioni politiche, sociali ed economiche era diventato indispensabile utilizzare il cloro contenuto nel salmarino.
La polvere da sbianca e gli sviluppi del processo Leblanc
Le proprietà sbiancanti del cloro gassoso erano state notate nel 1774 dal suo scopritore, lo svedese Karl Scheele, e il savoiardo Claude Louis Berthollet aveva condotto esperimenti pratici per la sbianca dei tessuti (1785). L'innovazione si era diffusa rapidamente in quanto il processo di sbianca era fra i più laboriosi dell'epoca; nei paesi nordici poteva durare per tutto il periodo da marzo a settembre con il sole come agente decolorante, e il ben più attivo (e nocivo) cloro fu benvenuto malgrado la sua pericolosità.
Ma proprio al volgere fra Settecento e Ottocento Tennant e Charles Macintosh riuscirono a preparare una polvere (il cloruro di calce) da cui si otteneva facilmente per acidificazione una potente soluzione sbiancante. Per la preparazione della polvere di Tennant era essenziale il cloro, e questo era ottenuto a sua volta secondo il metodo del suo scopritore: trattamento di pirolusite (biossido di manganese) con acido cloridrico. Poiché anche la domanda di polvere da sbianca era enormemente cresciuta, il problema tecnico-scientifico che nel 1863 si presentava ai chimici inglesi era di trovare un percorso economicamente valido verso il cloro a partire dalla soluzione di acido cloridrico (che scorreva a fiumi dalle torri di Gossage). I tecnici inglesi seppero dare due risposte, entrambe valide.