ખાતર ન હોત તો દુનિયાની અડધી વસ્તી કદાચ જીવિત ન હોત, ખાતરની શોધ કેવી રીતે થઈ હતી?

ગુજરાતમાં ઘણા લોકો ખેતી સાથે સંકળાયેલા છે અને ખેડૂતો પાકમાં વધુ સારી ઊપજ માટે ખાતરનો ઉપયોગ કરે છે. એ ખાતર રાસાયણિક હોય છે અને છાણિયું પણ.

જોકે વીસમી સદીમાં એક શોધ થઈ હતી અને એ શોધને વીસમી સદીની સૌથી મહાન શોધમાંની એક કહેવામાં આવે છે અને તેના વિના આજે વિશ્વની લગભગ અડધી વસ્તી જીવિત ન રહી હોત.

બે જર્મન રસાયણશાસ્ત્રી ફ્રિટ્ઝ હેબર અને કાર્લ બોશે 100 વર્ષ પહેલાં હવામાંના નાઇટ્રોજનનું રૂપાંતર ખાતરમાં કરવાની એક રીત શોધી કાઢી હતી, જે હેબર-બોશ પ્રોસેસ તરીકે જાણીતી બની હતી.

જોકે, ઇતિહાસમાં હેબરનું સ્થાન વિવાદાસ્પદ બની રહ્યું છે.

પ્રથમ વિશ્વયુદ્ધ દરમિયાન ક્લૉરિન અને અન્ય ઝેરી વાયુઓના વિકાસ માટે વર્ષો સુધી કરેલા કાર્ય માટે તેમને "રાસાયણિક યુદ્ધના જનક" પણ ગણવામાં આવે છે.

છોડને નાઇટ્રોજનની જરૂર હોય છે. પોટેશિયમ, ફોસ્ફરસ, પાણી અને સૂર્યપ્રકાશની સાથે નાઇટ્રોજન છોડની પાંચ મૂળભૂત જરૂરિયાત પૈકીનું એક છે.

કુદરતી પરિસ્થિતિમાં છોડ ઊગે છે અને મૃત્યુ પામે છે. તેમાં રહેલું નાઇટ્રોજન જમીનમાં પાછું ફરે છે અને તેનો ઉપયોગ કરીને નવા છોડને ઉગાડે છે.

તે ચક્રમાં ખેતી વિક્ષેપ સર્જે છે. આપણે છોડને લણીએ છીએ અને તેને ખાઈએ છીએ.

કૃષિના પ્રારંભિક દિવસોથી જ ખેડૂતોએ તેમના ખેતરોમાં નાઇટ્રોજન પુનઃસ્થાપિત કરીને પાકની ઊપજમાં ઘટાડો અટકાવવાની વિવિધ રીતો શોધી કાઢી હતી.

ઢોરના છાણમાં નાઇટ્રોજન હોય છે અને કૉમ્પોસ્ટમાં પણ હોય છે.

કઠોળના મૂળમાં બૅક્ટેરિયા હોય છે, જે નાઇટ્રોજનનું પ્રમાણ સરભર કરતા રહે છે. એટલા માટે પાક ચક્રમાં વટાણા અથવા કઠોળનો સમાવેશ કરવામાં તે મદદરૂપ થાય છે.

ખાતરની શોધ કેવી રીતે થઈ?

જોકે, આ તકનીકો છોડની નાઇટ્રોજનની ભૂખને સંપૂર્ણપણે સંતોષી શકતી નથી. તેનો ઉમેરો કરવાથી છોડ વધુ સારી રીતે વિકસે છે.

બીએએસએફ નામની કેમિકલ કંપની સાથેના નફાકારક કરારના ભાગરૂપે ફ્રિટ્ઝ હેબરે આ કામ કેવી રીતે કરવું તે શોધી કાઢ્યું હતું.

એ પછી હેબરની પ્રક્રિયાને કંપનીના એન્જિનિયર કાર્લ બોશ ઔદ્યોગિક સ્તરે લઈ ગયા હતા.

આ બંનેને બાદમાં નોબલ પુરસ્કાર આપવામાં આવ્યો હતો. હેબરના કિસ્સામાં તે વિવાદાસ્પદ નિર્ણય હતો, કારણ કે ઘણા લોકો તેમને યુદ્ધના ગુનેગાર માનતા હતા.

અર્થશાસ્ત્રીઓ જેને "ટેકનોલૉજિકલ સબસ્ટિટ્યુશન" કહે છે તેનું કદાચ સૌથી મહત્ત્વપૂર્ણ ઉદાહરણ હેબર-બોશ પ્રોસેસ છે, જેમાં કેટલીક મૂળભૂત ભૌતિક મર્યાદા સુધી પહોંચી ગયાનું જણાય પછી કોઈ ઉપાય મળી આવ્યો હોય.

માનવ ઇતિહાસના મોટા ભાગમાં જોવા મળ્યું છે તેમ વધુ લોકો માટે વધુ ખોરાક જોઈતો હોય તો વધારે જમીનની જરૂર પડે છે.

જોકે, માર્ક ટ્વેઈને એક વખત મજાકમાં કહ્યું હતું કે હવે જમીન બનાવવી શક્ય નથી. હેબર અને બોશે એક વિકલ્પ પૂરો પાડ્યો હતો. વધુ જમીનને બદલે નાઇટ્રોજન ખાતર બનાવવાનો વિકલ્પ.

તે રસાયણ જેવું હતું. જર્મનોએ કહ્યું હતું તેમ "બ્રોટ ઓસ લુફ્ટ" અથવા "હવામાંથી આહાર" બનાવવા જેવું હતું.

ખાતર કેવી રીતે બને છે?

સૌપ્રથમ તો હાઇડ્રોજનના સ્રોત તરીકે કુદરતી વાયુની જરૂર પડે. આ એ તત્ત્વ છે, જેની સાથે નાઇટ્રોજન એમોનિયા બનવા માટે જોડાય છે.

એ પછી જોરદાર ગરમી અને દબાણ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઊર્જાની જરૂર પડે.

હેબરે શોધી કાઢ્યું હતું કે ઉત્પ્રેરકની મદદથી હવામાંના નાઇટ્રોજનના પરમાણુઓ વચ્ચેના બંધનને તોડવા અને તેમને હાઇડ્રોજન સાથે જોડવા માટે પ્રેરિત કરવા જરૂરી છે.

લાકડાના બળતણથી ચાલતા પિત્ઝા ઓવનની ગરમીની કલ્પના કરો, જેનું પ્રેશર સમુદ્રની નીચે બે કિલોમીટર સુધી અનુભવાશે.

પ્રતિ વર્ષ 16 કરોડ ટન એમોનિયાના ઉત્પાદન માટે પર્યાપ્ત પરિસ્થિતિનું નિર્માણ કરવા હેબર-બોશ પ્રોસેસ વિશ્વની કુલ એક ટકાથી વધુ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે. આ એમોનિયાના મોટા ભાગના હિસ્સાનો ઉપયોગ ખાતર માટે કરવામાં આવે છે.

આ બહુ વધુ પડતું કાર્બન ઉત્સર્જન છે.

ખાતર પર્યાવરણને કેવું નુકસાન કરે છે?

આ એક બીજી ખૂબ જ ગંભીર ઇકૉલૉજિકલ ચિંતા છે. ખાતરમાં રહેલા નાઇટ્રોજનનો માત્ર થોડો હિસ્સો, કદાચ 15 ટકા જેટલો જ હિસ્સો પાક દ્વારા માનવપેટમાં પ્રવેશે છે.

તેમાંથી મોટા ભાગનાનો અંત હવા અથવા પાણીમાં થાય છે. આ બાબત ઘણાં કારણસર એક સમસ્યા છે. નાઇટ્રસ ઑક્સાઇડ જેવાં સંયોજનો શક્તિશાળી ગ્રીનહાઉસ ગૅસો છે. તે પીવાના પાણીને પ્રદૂષિત કરે છે.

તે ઍસિડ રેઇન પણ બનાવે છે અને એ વરસાદ જમીનને વધુ ઍસિડિક બનાવે છે, ઇકૉસિસ્ટમને વિક્ષેપિત કરે છે અને જૈવવિવિધતા પર જોખમ સર્જે છે.

નાઇટ્રોજન સંયોજનો નદીમાં વહે છે ત્યારે તે કેટલાક સજીવોના વિકાસને અન્ય કરતાં વધુ પ્રોત્સાહિત કરે છે.

પરિણામે સમુદ્રમાં 'ડેડ ઝોન' સહિતની સ્થિતિ સર્જાય છે. ડેડ ઝોનમાં શેવાળનાં ફૂલો સૂર્યપ્રકાશને અવરોધે છે અને નીચે રહેલી માછલીઓને મારી નાખે છે.

હેબર-બોશ પ્રોસેસ આ સમસ્યાઓનું એકમાત્ર કારણ જ નથી. તે એક મુખ્ય કારણ છે અને તેનું નિરાકરણ થતું નથી. આગામી સદીમાં ખાતરની માગ બમણી થવાનો અંદાજ છે.

હકીકતમાં હવામાંથી આટલા સ્થિર, નિષ્ક્રિય નાઇટ્રોજનને વિવિધ અન્ય, અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ રાસાયણિક સંયોજનોમાં રૂપાંતરિત કરવાના પર્યાવરણ પરના લાંબા ગાળાના પ્રભાવને વિજ્ઞાનીઓ હજુ સુધી સંપૂર્ણપણે સમજી શક્યા નથી.

ખાતરના શોધકનું મોત કેવી રીતે થયું?

આપણે વૈશ્વિક પ્રયોગની મધ્યમાં પહોંચ્યા છીએ. એક પરિણામ પહેલાથી જ સ્પષ્ટ છેઃ ઘણા બધા લોકો માટે પુષ્કળ ખોરાકનું ઉત્પાદન.

તમે વૈશ્વિક વસ્તીનો ગ્રાફ જોશો તો સમજાશે કે હેબર-બોશ ખાતરોના વ્યાપક ઉપયોગની શરૂઆત સાથે તે ઉપરની તરફ વધતો જાય છે.

હેબર-બોશ પ્રોસેસ ખોરાકની ઊપજમાં વધારાનું એકમાત્ર કારણ ન હતી. ઘઉં અને ચોખા જેવા પાકોની નવી જાતોએ પણ પોતાની ભૂમિકા ભજવી છે.

તેમ છતાં આપણે ફ્રિટ્ઝ હેબરના સમયમાં ઉપલબ્ધ શ્રેષ્ઠ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને ખેતી કરીએ તો તેનાથી પૃથ્વી પર લગભગ ચાર અબજ લોકોને આધાર મળશે. આપણી વર્તમાન વસ્તી લગભગ સાડા સાત અબજની છે અને તે સતત વધી રહી છે.

હેબરે 1909માં તેમની એમોનિયા પ્રોસેસ ગર્વભેર પ્રદર્શિત કરી ત્યારે તેમણે ભાગ્યે જ કલ્પના કરી હશે કે તેમનું કાર્ય કેટલું પરિવર્તનશીલ બનશે.

એક તરફ અબજો માણસો માટે આહાર અને બીજી તરફ સાતત્યસભરતાનું સંકટ, જેના નિરાકરણ માટે વધારે બુદ્ધિમત્તાની જરૂર પડશે.

હેબર માટે તેમના કાર્યનું પરિણામ અપેક્ષા મુજબનું ન હતું. પોતાનો જર્મન દેશભક્ત તરીકે સ્વીકાર થાય એવી આશા સાથે યુવાન વયે તેઓ યહૂદી ધર્મ છોડીને ખ્રિસ્તી ધર્મ અપનાવ્યો હતો.

ક્લોરિનને શસ્ત્ર બનાવવાના કામ ઉપરાંત હેબર-બોશ પ્રોસેસે પ્રથમ વિશ્વયુદ્ધમાં જર્મનીને મદદ પણ કરી હતી.

એમોનિયાથી વિસ્ફોટકો અને ખાતર પણ બનાવી શકાય છે. હવામાંથી માત્ર બ્રેડ નહીં, બૉમ્બ પણ.

જોકે, 1930ના દાયકામાં નાઝીઓએ સત્તા સંભાળી ત્યારે આ પૈકીની કોઈ બાબત તેમના યહૂદી મૂળ કરતાં વધારે સારી સાબિત થઈ ન હતી.

તેમની નોકરી છીનવી લેવામાં આવી હતી અને દેશનિકાલ કરવામાં આવ્યો હતો. હેબર એક સ્વિસ હોટલમાં અત્યંત કંગાળ સ્થિતિમાં મૃત્યુ પામ્યા હતા.

બીબીસી માટે કલેક્ટિવ ન્યૂઝરૂમનું પ્રકાશન