Justus von Liebig

2011 Anno internazionale della chimica

Chimica News, n. 33, 16-18 (settembre 2010); in Inquinamento, 52, (126), settembre-ottobre 2010

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

L’anno venturo 2011 è stato dichiarato “anno internazionale della chimica” e segue l’altro ”anno della chimica” proclamato in Germania nel 2003 in occasione del bicentenario della nascita di Justus von Liebig (12 maggio1803 - 18 aprile1873), chimico e professore universitario, una persona e uno studioso sotto molti aspetti straordinario.

Nato in una famiglia di modeste condizioni Liebig, per quanto si sa, fu uno scadente scolaro; era figlio di un droghiere e ben presto si mise a bazzicare con le sostanze del retrobottega del padre e mostrò una passione grandissima per la chimica e le sue reazioni. Nel 1826, a ventitre anni, fu chiamato ad insegnare nell'Università di Giessen, dove rimase fino al 1852 quando, ormai celebre internazionalmente, fu chiamato all'Università di Monaco dove rimase fino alla morte, nel 1873. Fu nominato barone nel 1845.

Sono state fondamentali le sue ricerche di chimica analitica in cui perfezionò i metodi per l'analisi della composizione elementare delle sostanze organiche. Il refrigerante ad acqua corrente per condensare composti volatili porta ancora oggi, in gergo, il nome di Liebig. Il suo dispositivo per assorbire su potassa caustica l'anidride carbonica che si libera dalla combustione delle sostanze organiche --- il Kaliapparat --- è diventato dispositivo standard dell'analisi chimica e fu assunto come "logo" dall'American Chemical Society.

Liebig condusse ricerche sul processo di fermentazione e sui lieviti anche in polemica con Pasteur. Così come fu talvolta in polemica con altri studiosi del suo tempo. Altre ricerche riguardarono i derivati dell'acido fulminico HCNO, usati come detonatori per esplosivi, il cloralio (dell'idrato di cloralio riconobbe il potere sonnifero), il cloroformio, la struttura di alcuni amminoacidi, e molti altri argomenti.

Liebig ha condotto le sue ricerche con grande attenzione per i problemi concreti, quotidiani, umani e sociali. Capì che la rivoluzione industriale stava portando ad un aumento della popolazione e che una parte delle classi povere avrebbero dovuto fare i conti con la scarsità degli alimenti. Non si dimentichi che le sue ricerche degli anni trenta dell’Ottocento si svolgono appena trent'anni dopo la pubblicazione del saggio di Malthus e nel pieno delle polemiche che tale saggio destò in tutto il mondo. Liebig pensò allora che sarebbe stato importante aumentare la produzione agricola e si dedicò allo studio del meccanismo con cui i vegetali "si nutrono". I rapporti fra chimica inorganica e chimica delle piante furono il tema del suo diploma di dottorato ad Erlangen il 21 giugno 1823.

Capì che la crescita dei vegetali dipendeva dall'assorbimento dall'"ambiente" circostante dell'anidride carbonica, dell'acqua e di sostanze azotate. Nelle sue prime pubblicazioni sostenne che le piante assorbono azoto dall'ammoniaca presente nell'aria e questa ipotesi, sbagliata, destò vivaci polemiche. Poco dopo (circa 1845) corresse questa prima tesi e chiarì che le piante ricavano l'azoto da sostanze inorganiche presenti nel terreno e solubili in acqua, in particolare dai nitrati. E inoltre che le piante hanno bisogno di fosforo che pure assorbono dal terreno, a condizione che esso contenga fosfati solubili in acqua. Fondamentale è l'osservazione secondo cui ogni pianta ha bisogno, ogni anno, di una certa quantità di vari elementi nutritivi; la crescita è perciò impedita o rallentata se la concentrazione nel terreno di anche uno solo degli elementi nutritivi è inferiore alla soglia minima della necessità della pianta; è questa la "legge del minimo" che introduce, implicitamente, il concetto di "limite alla crescita". L'aumento della produzione vegetale richiedeva quindi l'aggiunta al terreno di sali inorganici contenenti azoto e fosforo.

Per la diffusione internazionale di queste idee fu fondamentale il suo libro "La chimica (organica) e il suo impiego in agricoltura e fisiologia", 1840, 1842, traduzione inglese nel 1840, francese nel 1841, italiana nel 1842, spagnola nel 1845. Nel 1845 tenne a Glasgow una conferenza sull'"invenzione" dei concimi artificiali, pubblicata in inglese a Londra, in tedesco nel 1846 e, nello stesso anno, in italiano a Torino e in francese a Parigi.

Liebig insistette comunque sull'importanza della materia organica nel terreno e sulla necessità di conservarne il contenuto di humus e anzi di arricchirlo mediante concimi organici, anticipando in questo molti dei principi della agricoltura "organica", in un corretto equilibrio fra i concimi artificiali e quelli naturali.

L'azoto necessario per la nutrizione vegetale, da addizionare per aumentare le rese agricole, poteva essere ricavato dai grandi giacimenti di guano e di nitrato di sodio esistenti nel Perù e nel Cile: la pubblicità ricevuta dalle scoperte di Liebig avviò l'estrazione su scala industriale e il trasporto in Europa e nel Nord America del nitrato cileno che divenne, per alcuni decenni, l'unica materia prima per i concimi (e per gli esplosivi). La scoperta provocò la nascita di una industria mineraria cilena, in condizioni di monopolio; il governo cileno applicò delle imposte sulle esportazioni (anticipazione di quanto sarebbe successo nel secolo successivo per il petrolio). Per la conquista dell'altopiano di Atacama e del porto di Tacna e Arica fu combattuta la grande "guerra del Pacifico" (1879-1884) fra Cile, Bolivia e Peru. Questi eventi sono stati ricordati in questa rivista: Chimica News, n. 25, 40-42 (novembre 2008), Suppl. Inquinamento, 50, (105), novembre 2008.

Per quanto riguarda la possibilità di produrre concimi fosfatici, Liebig sapeva che esistevano grandi disponibilità di fosfati; le ossa sono costituite da fosfato di calcio; il fosforo era presente nei giacimenti di ferro della Lorena; grandi giacimenti di fosfati minerali esistevano nel Nord Africa e nel Nord America. I fosfati di calcio presenti in natura sono però insolubili in acqua mentre Liebig aveva spiegato che le piante possono assorbire il fosforo soltanto se i suoi sali sono solubili in acqua. Bisognava quindi solubilizzare i fosfati di calcio e Liebig capì che ciò poteva essere fatto con l'acido solforico che in Europa cominciava ad essere prodotto su scala industriale utilizzando lo zolfo della Sicilia. Anche di questo si è parlato più estesamente in questa rivista: Chimica News, n. 30, novembre 2009, p. 18-10; Inquinamento, 51, (120), novembre/dicembre 2009.

In una delle sue "lettere", di cui parleremo, nella undicesima (edizione tedesca del 1865), scrisse che lo sviluppo economico di un paese si misura sulla base della quantità di acido solforico che consuma. (anticipando, con questa affermazione, l’idea che sarebbe stata importante in seguito, di una misura "fisica" e non solo monetaria, dell'importanza economica di un paese). Per sottolineare l'importanza dell'industria chimica, nella stessa lettera, poco prima, aveva indicato nella quantità di sapone prodotto un indice della "civiltà" di un paese.

Altri studi "merceologici" di Liebig riguardarono la produzione di esplosivi, l'estrazione del sale e dei sali potassici, la produzione e l'uso di metalli preziosi, fra cui il platino come catalizzatore, un processo di argentatura degli specchi, l'uso del pirogallolo come sviluppatore fotografico, le proprietà delle leghe ferro-nichelio.

Liebig riconobbe il valore nutritivo delle proteine della carne. Le sue ricerche sono contenute, fra l'altro, nel volume: "Chemische Untersuchung uber das Fleisch und seine Zubereitung zum Nahrungsmittel", pubblicato ad Heidelberg nel 1847, oltre che in numerose delle "Lettere". I grandi allevamenti del bestiame si trovavano però in terre lontane, per esempio nell'America meridionale, e il trasporto della carne in Europa, con le lente navi del tempo, prive di frigoriferi, comportava grandi difficoltà ed elevati costi. Partendo da tali osservazioni Liebig pensò che un miglioramento dell'alimentazione in Europa si sarebbe potuto avere se dalla carne, nei luoghi di allevamento, fosse stato possibile ricavare un "brodo" concentrato sotto forma di "estratto". L'osservazione riscosse l'attenzione dell'ingegnere tedesco Georg Giebert che si trovava in Uruguay e che si recò a Monaco da Liebig chiedendogli l'autorizzazione ad applicare la sua scoperta in una fabbrica in Uruguay, a Fray Bentos, allora piccolo porto sul fiume Uruguay, al confine fra Uruguay e Argentina.

La produzione industriale cominciò nel 1862 (dal 1865 "Liebig's Extract of Meat Company"): la carne degli animali macellati veniva cotta con acqua e il “brodo” risultante veniva concentrato e risultava ricco di sostanze azotate, fra cui la creatinina, e fosfatiche. La compagnia Liebig costruì successivamente vari stabilimenti in vari paesi, una grande multinazionale che distribuiva l'"estratto di carne" in tutto il mondo. E' esistita anche una Compagnia Liebig in Italia, poi acquistata dalla Agnesi e poi dalla Colussi. L’estratto di carne Liebig è ancora in commercio e porta sull’etichetta la firma, con gli ottocenteschi svolazzi, di Liebig. La popolarità dell'estratto di carne fu dovuta anche al fatto che, dal 1873, agli acquirenti delle confezioni venivano regalate delle "figurine" di cui sono state stampate oltre 1800 serie (di sei figurine ciascuna) in molte lingue. La società Liebig produceva anche estratti vegetali e "dadi per brodo". Le storie dell'estratto di carne e della società Liebig si trovano nel sito Internet www.anglo.8m.com . A Fray Bentos ci sono attive iniziative di archeologia industriale per salvare la storica fabbrica.

Sempre nel campo del miglioramento dell'alimentazione umana Liebig sostenne l'utilità del pane integrale, propose alcuni integratori del latte materno e inventò il lievito artificiale costituito da una miscela di bicarbonato di sodio e fosfato monocalcico; per contatto con acqua sviluppa anidride carbonica. Per questa importante invenzione, che consentì di migliorare la qualità del pane anche per i soldati in guerra --- e nella metà dell'Ottocento di guerre non ne mancarono certo --- Liebig non guadagnò niente. Fece con essa invece fortuna uno dei suoi allievi, l'americano Eben Norton Horsford (1818-1893) che, tornato negli Stati Uniti, si dedicò alla produzione industriale del lievito artificiale e divenne milionario.

Oltre che sperimentatore Liebig fu un grande divulgatore. I risultati delle sue ricerche scientifiche apparivano nelle riviste specialistiche e, contemporaneamente, in numerosi libri alcuni scientifici, altri "popolari", come i trattati di chimica. L'attenzione mondiale per Liebig e per i suoi scritti era così grande che le sue opere venivano tradotte quasi immediatamente in molti paesi. Liebig fu il "curatore", dal 1831, della rivista scientifica che sarebbe poi diventata, nel 1840, gli "Annalen der Chemie und Pharmazie" (dopo la sua morte, dal 1873, dal volume 169, "Justus Liebig Annalen der Chemie"). Insieme ad altr, Liebig curò, dal 1847 al 1856, la pubblicazione dello "Jahresbericht ... der ...Chemie".

Nel 1841 l'editore dell'Augsburger “Allgemeine Zeitung”, la “Gazzetta” quotidiana di Augusta, gli chiese di esporre la chimica ad un pubblico più vasto in una serie di articoli nel suo giornale. La prima delle "Chemische Briefe" fu pubblicata il 13 settembre 1841, seguita da altre sei nello stesso anno. Gli articoli ebbero tanto successo che Liebig decise di raccoglierli in volume nel 1844. La prima edizione del 1844 conteneva 26 "lettere"; il loro numero aumentò fino a 50 nella quarta edizione del 1859, che occupava due volumi. Il testo tedesco della "sesta" edizione del 1865 si trova nel sito Internet http://www.liebig-museum.de/justus_liebig/chemische_briefe/. Una traduzione inglese col titolo: "Familiar Letters on Chemistry", apparve a Londra nel 1843 con sedici lettere. Il testo inglese di tali lettere si trova nel sito Internet www.ul.ie/~childsp/liebig/

Le ricerche e gli scritti di Liebig ebbero una grande risonanza anche in Italia. La prima traduzione italiana delle "Lettere" apparve nel 1844 a Torino; la traduzione delle cinquanta lettere della quarta edizione tedesca apparvero nello stesso 1859 a Napoli. Liebig tenne una fittissima corrispondenza con moltissimi studiosi internazionali. Fra gli italiani si possono ricordare le lettere con Ascanio Sobrero (1812-1888, lo scopritore della nitroglicerina, il quale aveva studiato con Liebig), Cannizzaro e altri. Le lettere con Sobrero sono pubblicate nel libro: E. Molinari e F. Quartieri, "Notizie sugli esplodenti in Italia", Milano, Società Prodotti Esplodenti, Milano, Hoepli, 1913. Alcune lettere con studiosi italiani sono conservate a Roma nell'archivio dell'Accademia delle scienze detta dei XL. Nel 1854 Liebig fu insignito del titolo di Cavaliere dell'Ordine di S. Maurizio e Lazzaro.