(Anti)hrdina minulého století. Kdysi byl považován za génia, později za vraha planety

Foto: Opel
Zdeněk Vacek
12. 10. 2019 6:52
Motoristé po celém světě jezdili na olovnatý benzin. Freonové spreje, chladničky či klimatizace používali i zapřisáhlí „pěšáci“. Proto překvapí, jak málo se ví o vynálezci obou klíčových chemických látek: aditiva tetraethylolova a freonů. Ve své době za ně byl vynášen do nebe, později zatracován coby původce fatálního zamoření planety, o ozonové díře nemluvě. Kdo byl onen Dr. Thomas Midgley Jr.?
Thomas Midgley Jr. vyvinul dnes dvě extrémně jedovaté látky - olovnatý benzín a freon do chladniček.
Thomas Midgley Jr. vyvinul dnes dvě extrémně jedovaté látky - olovnatý benzín a freon do chladniček. | Foto: Profimedia.cz

Náš (anti)hrdina zdědil kreativitu po svém otci, všeumělovi působícím v pensylvánském Beaver Falls, jehož hlavním zdrojem obživy se stala výroba pneumatik. Ty šly na přelomu 19. a 20. století na dračku, a to doslova: leckdy totiž vydržely jen pár stovek nebo jednotek tisíc kilometrů. Na tehdy typických kamenitých a prašných cestách se totiž opotřebovávaly 10-50krát rychleji než na asfaltovém či betonovém povrchu. Matka zase pocházela z rodiny vynálezců vyměnitelných zubů pro kotouče cirkulárních pil.

Thomas Midgley mladší se narodil 18. května 1889. Měl zvídavou kutilskou povahu po otci, bujnou představivost, cílevědomost, vysokou inteligenci - včetně sociální. Snadno navazoval kontakty a i s pomocí svých kamarádů se v životě dostal hodně daleko, nebo alespoň dříve a snadněji než na vlastní pěst. Na Cornellově univerzitě zabodoval také jako schopný organizátor, vedoucí jednoho z prvních aviatických kroužků ve Spojených státech. Byla to ovšem záliba teoretická, k dispozici nebyl ani kluzák, natož letadlo.

Po studiích strojařiny začínal roku 1911 v laboratořích Národní společnosti pro výrobu registračních pokladen v Daytonu, kde se spřátelil s všestranným Charlesem F. Ketteringem. Tedy pozdějším šéfem aplikovaného výzkumu a viceprezidentem General Motors, mužem, jenž do velkosériové výroby prosadil třeba elektrický startér, synchronizaci nebo automatickou převodovku. Midgley patřil k jeho nejpilnějším a nejkreativnějším spolupracovníkům.

Velkým Midgleyovým rivalem byl Henry Ford.
Velkým Midgleyovým rivalem byl Henry Ford. | Foto: Ford Motor Company

Sametový běh motoru
Ne každá z Ketteringových inovací se dočkala pozitivního přijetí. Když po zavedení elektrického startéru vyrukoval s vlastní verzí zapalování s rozdělovačem, akumulátorem a dynamem, snesla se na jeho hlavu kritika, že motory zbavené tradičního "magneta" mají hrubší běh, přesněji, že klepají. Na vině byly samozápaly.

Midgley se zaměřil na samotné palivo. Zkusil benzin obarvit na červeno, aby ve větší míře pohlcoval vyzářené teplo. Úvaha se zdála být logická: benzin pohltí teplo čili sám se zahřeje, tedy rychleji odpaří a jeho jemné částice ve vzduchu snáze prohoří. Jaké červené barvivo použít? Třeba jód z lékárny. Úspěch vyrazil Midgleyovi dech, jenže po přechodu na anilinové barvy se ukázalo, že nejde o červené zabarvení, nýbrž o jiné vlastnosti jódu - tedy tehdy drahé, v omezeném množství dostupné látky, vyráběné hlavně z mořských řas.

Urgentnost pátrání po náhražce jódu, bránící klepání motorů, zhoršovanému obecným trendem nárůstu kompresních poměrů motorů, zdůraznila první světová válka. Spojené státy americké do ní vstoupily až 6. dubna 1917. Nejhlasitěji se o antidetonační aditivum hlásilo armádní letectvo, zvyšování komprese přinášející vyšší výkon motorů by totiž umožňoval zvýšit rychlost i stoupavost letounů do vyšších poloh, kam pozemní protiletecké baterie jen tak nedostřelí.

Z Midgleyho výzkumu vznikla směs 70 procent cyklohexanu a 30 procent benzenu, pravděpodobně první syntetické letecké palivo na světě. Její praktické testy se však protáhly, takže do bojů již nezasáhla. Vynálezce ovšem elán neztratil, bádal dál.

Těžký kov v oku, nádrži i krvi
Jeden z bezpočtu jeho pokusů skončil explozí tlakové nádrže s vodíkem. Drobné střepiny se zasekly i do koutku Midgleyova oka, odkud si je přivolaný lékař netroufal odoperovat. Vystudovaný strojař praktikující chemii se s bolestmi nehodlal smířit, na vlastní pěst si naordinoval výplachy rtutí. Vycházel z toho, že tato látka olovo rozpustí, podobně jako v amalgámu na zubní plomby.

Sice nám z toho může běhat mráz po zádech, nicméně dvacetiletý pokusník Midgley uspěl a poprvé se ocitl na stránkách renomovaného magazínu Americké chemické společnosti. Povzbuzen pokračoval v hledání antidetonační přísady do benzinu. V následujících třech letech neúspěšně testoval sloučeniny jódu, dusíku, fosforu, antimonu, selenu, telluria, nepohrdl dokonce ani jedovatým arsenikem, jinak používaným spíše k hubení hmyzu a hlodavců. Nakonec se vrátil k olovu, snad si vzpomněl, jak dokonale jím všem pochybovačům (i sobě) vytřel zrak. 

Jako první začal klimatizaci v autech používat americký výrobce Packard.
Jako první začal klimatizaci v autech používat americký výrobce Packard. | Foto: Wikimedia Commons, CZmarlin, Self-published work

Jako nejúčinnější se ukázalo být tetraethylolovo (TEL), podle definice "těkavá toxická látka dobře rozpustná v tucích, jež snadno proniká kůží, ale také se rychle a prakticky úplně vstřebává ze vzduchu v plicích". Tím je jasné, že zamořit jeho kvanty jím atmosféru, kterou všichni dýcháme, není úplně nejlepší nápad. Ale věděl to vůbec Midgley? Případy otrav sloučeninami olova byly v odborné literatuře popsány již koncem předminulého století. Tetraethylolovo nevynalezl Američan Midgley, ale už v roce 1853 německý chemik Carl Jacob Löwig, tedy opět žádné novum.

Šlo o to, zda se jako antidetonační přísada prosadí, ve hře totiž byl ještě biolíh. Snad nejenergičtěji jej prosazoval selfmademan Henry Ford, tehdy suverénně největší výrobce automobilů na světě, syn farmáře a po celý život vášnivý zahrádkář, milovník přírody, navíc mimo jiné i průkopník bioplastů v sériové výrobě. Udávalo se, že do amerického galonu benzinu (asi 3,8 litru) je třeba přidat 3 gramy TEL, případně používat palivo s 15-20procentním podílem lihu.

Ropné koncerny, provázané s petrochemickým průmyslem a distribuční sítí, usoudily, že levnější bude první varianta. Lihová konkurence byla ostatně již desítky let na ústupu kvůli daňovému zatížení, uvalenému na líh v souvislosti s bojem proti alkoholismu. Průmyslové aplikace nedostaly výjimku.

Olovo se neříká!   
Iniciativu převzal hlavní Fordův rival, multibrandový koncern General Motors. Na TEL získal v roce 1921 patent. Měl to být Migleyův šéf Kettering, kdo přikázal používat výhradně obchodní označení "Ethyl", v žádném případě přísadu nespojovat s olovem. Neprůstřelnou pozici si nové aditivum vybudovalo v roce 1924, kdy s mamutím GM spojila síly neméně impozantní Standard Oil of New Jersey: vznikl společný podnik Ethyl Gasoline Corporation, navíc krytý chemickým koncernem DuPont, dodávajícím samotnou přísadu. 

Karty byly rozdány natolik přesvědčivě, že se k používání a propagaci TEL rychle i ochotně přidaly další automobilky, samozřejmě s výhradou Fordu. Motoristé začali být masírováni přísliby vyššího výkonu a klidnějšího běhu i delší životnosti motorů, včetně pomalejšího opotřebení sedel ventilů, jejichž opravy tehdy patřily k nejčastějším servisním úkonům.

Na závodních tratích se paliva TEL kupodivu tolik neprosadila, jezdívalo se na „opičí kapky“, typicky směsi acetonu, benzolu, lihu apod.
Na závodních tratích se paliva TEL kupodivu tolik neprosadila, jezdívalo se na „opičí kapky“, typicky směsi acetonu, benzolu, lihu apod. | Foto: Archiv Zdeňka Vacka

Jenže jedovatost olova rychle vyplavala na povrch. Nejdříve se projevila v místě největší koncentrace, při výrobě TEL. V prvním roce produkce aditivovaného benzinu zemřelo 17 zaměstnanců newjerseyských rafinerií a novináři začali dopřávat sluchu varování odborníků. Federální ministerstvo zdravotnictví sice pod tlakem veřejného mínění svolalo konferenci na toto téma, jenže vlivné lobby se podařilo omezit jednání na pouhý den.

Nicméně došlo i na svědecké výpovědi pánů Midgleye s Ketteringem. Krčili rameny, prý neexistuje odpovídající antidetonační náhrada. O líhu taktně pomlčeli. Zato zdůraznili, že prosperita a obranyschopnost USA, především letectva, by se opuštěním TEL ocitly v sázce.

TEL se tedy mohlo nadále používat, komise doporučila pouze pokračování ve výzkumu jeho účinků. Mávlo se nad ním rukou, zamoření ovzduší se zdálo být tak nízké, že nestálo za řeč. Konglomerát prosazující olovnaté aditivum se rozhodl zaměřit na mediální protiofenzivu a roku 1928 si pojistil příznivé "odborné" posudky skrytým financováním výmluvného (a úplatného) chemika, doktora Roberta A. Kehoea z Univerzity v Cincinnati. Ten později postoupil na místo šéfa Ketteringových laboratoří a údajnou nezávadnost TEL hlásal dobrých 30 let. 

Na vlastní nos a kůži                   
Za své dítě ze všech sil bojoval také chemik Thomas Midgley Jr. Snad nejpůsobivější výkon před novináři podal dne 30. října 1924, kdy si během tiskové konference polil ruce tetraethylolovem a aby dojem umocnil, začal je ostentativně inhalovat. Vydržel celou minutu, načež blazeovaně dodal, že kdyby chtěl, tak by je vdechoval klidně den co den, bez obav z následků. Zatajil, kterak už v lednu téhož roku poznal destruktivní účinky dané látky. V jeho dochovaném deníku se píše o rekonvalescenci na Floridě: "Zjistil jsem, že mám zasažené plíce. Je tedy nutné zanechat práce a dopřát si po delší dobu čerstvý vzduch."

Bylo třeba ututlat také paniku šířící se hlavní továrnou produkující TEL. Po prvních dvou úmrtích byli její zaměstnanci "deprimováni do té míry, že uvažují o úplném ukončení programu TEL". Úřady se však o těchto případech dozvěděly a alespoň ve státě New Jersey výrobu aditiva zakázaly. Lékaři později Midgleyovi diagnostikovali otravu olovem, ze zdravotních důvodů a také ve snaze uklidit tuto zkompromitovanou figuru byl vynálezce z vedení společnosti Ethyl uklizen do laboratoří General Motors.

Freony se uplatnily nejen v chladničkách a klimatizacích, ale i jako plnicí médium sprejů – třeba v tomto insekticidu z roku 1943.
Freony se uplatnily nejen v chladničkách a klimatizacích, ale i jako plnicí médium sprejů – třeba v tomto insekticidu z roku 1943. | Foto: United States Department of Agriculture

S chladnou (nejen) hlavou
Tvůrčí duch se po zdánlivém zotavení z otravy olovem čiperně pustil do nových úkolů. Pod GM tedy patřila mimo jiné chladírenská divize Frigidaire. Mluvíme o druhé polovině 20. let, kdy prodej ledniček ve Spojených státech poskočil z 65 000 (1925) na 730 000 (1929, poté vypukla světová hospodářská krize). Navíc se začaly ve větším měřítku používat klimatizace, a to nejen obchodních domů a vůbec veřejných prostor.

Na rozdíl od tehdejší evropské praxe přitom nešlo o systémy spoléhající na přívod chladné vody či zásoby přírodního ledu, "nasysleného" z řek a rybníků během zimy. Američané již používali elektrické systémy. Zřejmě první soukromý dům na světě s podobnou aparaturou stál v Minneapolisu, a to od roku 1914, kdy dobrý voják Švejk vykládal paní Müllerové, proč že v tom "Sarajévu" střelili tlustýho pana arcivévodu Ferdinanda.   

V dopravě se chlazení nejdříve prosadilo v železničních vagonech naplněných potravinami, do osobních vozů proniklo až roku 1939 díky prestižní americké značce Packard. Desítky procent potravin se tehdy na cestě od zemědělců ke spotřebitelům zkazily, lidé žili ve strachu z otravy klobásovým jedem a z kdejakého sousta seškrabávali plísně. Chladírenská branže zachraňovala obrovské hodnoty a chránila zdraví i životy, zdaleka nešlo jen o komfort!

Zájemce o chladničky sice lákaly klesající ceny těchto zařízení, obavy však budila možnost otravy jedovatými plyny, používanými jako chladicí médium. Šlo hlavně o čpavek, chlormethan, propan nebo oxid siřičitý. Sice je příjemné probudit se a vytáhnout z ledničky chladem konzervované potraviny, jenže co když se rodina neprobudí vůbec?

Vedení firmy Frigidaire si uvědomovalo, že zavedení bezpečného média by umožnilo skokově zvýšit odbyt. Mělo jít o plyn nejedovatý a zároveň nehořlavý - prostě ideální úkol pro nadaného Midgleye. Ten se brzy soustředil na chemicky inertní alkylhalogenidy, lákající jej relativně pevnou chemickou vazbou mezi uhlíkem a fluorem. Roku 1928 jeho laboratoř syntetizovala dichlordifluormethan (CCl2F2), tedy Freon 12, označovaný též R-12 či CFC.

Moc nechybělo a jeden z největších triumfů dobové chemie (jak byl alespoň v době svého vzniku chápán) skončil svoji kariéru dříve, než začala. Ze čtyř úvodních vzorků se totiž tři ukázaly jako jedovaté, pokusná zvířata uhynula krátce po vdechnutí výparů. Čtvrtá dávka tak kupodivu nepůsobila. Ukázalo se, že na vině není freon, nýbrž znečistění oněch tří vzorků - cesta ke slávě byla volná. R-12 se záhy dočkal derivátů, odstartovala výroba ve velkém.

Pro každého něco
Období 30. a 40. let minulého století se stalo svědkem obrovského rozmachu TEL i freonů. Tetraethylolovo umožnilo podstatné zvýšení oktanového čísla nejen leteckého paliva, pomáhalo Spojencům vyhrát druhou světovou válku. Toto tvrzení není tak úplně přesné, z americké antidetonační přísady totiž profitovala také protistrana.

Už v roce 1935 američtí vlastníci Midgleyových patentů prodali licenci na TEL německému koncernu jménem I.G. Farben. Ano, firmě proslulé děsivou látkou Cyklon B, původně vyvinutou jako insekticid a následně aplikovanou v plynových komorách koncentračních táborů. Německé vojenské letectvo - Luftwaffe - tedy získalo přístup k vysokooktanovým palivům z domácích petrochemických podniků.

Američané se sice snažili embargovat vývoz kvalitnějších paliv do Japonska, ale asijští technici tuto nesnáz obešli vývojem špičkových leteckých motorů na paliva s příměsí "fordovské" lihové alternativy - třeba proslulé Mitsubishi A6M "Zero". Navíc udržovali těsné kontakty se svými německými spojenci, takže se k potřebným technologiím stejně dostali.  

Čím kdo zachází…
Vynálezce antidetonační přísady a zdánlivě bezpečného chladicího média Thomas Midgley Jr., držitel řady dalších patentů, třeba na jeden z prvních katalyzátorů usnadňujících štěpení uhlovodíkových řetězců, byl zasypáván oceněními, čestnými doktoráty.

Po čtrnáct let stál v čele renomované Americké chemické společnosti, v posledním roce svého života se stal jejím prezidentem. Byl obdivován nejen pro své výsledky, ale i samotné pracovní nasazení. Nepovolil, dokud nedosáhl pokroku, zlepšení. Na vše šel důkladně, nevyjímaje golfu. Začal důkladným studiem veškerých dostupných příruček, pečlivě vyhodnotil techniku úderu předních hráčů a podstatně srazil vlastní hendikep. Nic neponechal náhodě, vytkl si za cíl vypěstování optimálního golfového trávníku - prostě maximalista každým coulem.

Zlom nastal na podzim 1940, kdy jedenapadesátiletého chemika srazila infekční obrna - podobně jako o několik let dříve amerického prezidenta F.D. Roosevelta. Midgley skončil na vozíku, na jeho zdravotním stavu se zřejmě podepsala i otrava v důsledku dlouhodobé práce v laboratoři. Sotva dva měsíce před smrtí veřejně prohlásil: "Následující budiž epitafem, obyčejným způsobem vyrytým na můj náhrobek - Tento člověk žil naplno, v čase tak krátkém."

Zázračná přísada zvyšující výkon motoru a zklidňující jeho běh není zadarmo! (venkovská pumpa, kdesi v Arizoně 30. let).
Zázračná přísada zvyšující výkon motoru a zklidňující jeho běh není zadarmo! (venkovská pumpa, kdesi v Arizoně 30. let). | Foto: U.S. National Archives and Records Administration

Nad jeho smrtí se dodnes vznáší otazník: Nešlo o sebevraždu? Nebo snad trest Boží? Ve čtvrtek 2. listopadu jej našli uškrceného rafinovaným lankovým systémem, jenž si sám zkonstruoval, aby bez cizí pomoci zvládl přemisťování ochrnutého těla mezi vozíkem a lůžkem. Ať tak či tak, oficiální zpráva hovořila o náhlém, nečekaném úmrtí. Naznačovalo se, že šlo o tragickou nehodu, kdy se zamotal do lanek a…

Posmrtná klatba
Masové používání tetraethylolova pokračovalo desítky let po vynálezcově smrti, z čím dál více výfuků se dostávalo do ovzduší, z něj do půdy, vody, potravního řetězce, DNA… Ukázalo se, nakolik závažně poškozuje embrya, u dětí bylo zaznamenáno zhoršení studijních výsledků. Olovo bývá viněno ze zhoršování psychického stavu, nepřímo tedy z nárůstu kriminality - prostě Midgley byl po své smrti označen div ne za Antikrista, tvůrce pekla na Zemi.

V nastalé hysterii se poněkud pozapomnělo, že ono nesporně jedovaté olovo se do životního prostředí uvolňuje též při spalování uhlí nebo třeba tabáku, dále z kdysi běžně používaných olovnatých nátěrů, vodovodních trubek atd. Podobně naivně přece naši předkové používali i hliníkové příbory nádobí a kdo ví, co se časem dozvíme o současných plastových vodovodních rozvodech apod.

Že jde o vážný problém, uznal i General Motors, kdysi hlavní iniciátor masového rozšíření tetraethylolova. Počátkem 70. let ohlásil vývoj motorů na bezolovnatý benzin, kolem roku 1975 už tažení proti olovu postupovalo v USA na široké frontě. Koncentrace olova v krvi Američanů během patnácti let poklesla o úctyhodných 78 procent, na úplný zákaz olovnatých benzinů však došlo nejdříve v Japonsku, a to roku 1986. Na evropské půdě patřili o tři léta později k průkopníkům s námi sousedící Rakušané, v České republice jim zazvonil umíráček v lednu 2001.  

Jako by toho nebylo málo, schytal to Midgley také za svůj kdysi tak obdivovaný "nejedovatý a nehořlavý" freon. Pro centrální nervovou soustavu a srdeční činnost by byl sice škodlivý až v hodně vysokých koncentracích, jenže v roce 1974 byl potvrzen jeho devastující účinek na ozónovou vrstvu, chránící vše živé na Zemi před škodlivým zářením z kosmu.

Milníkem v tažení proti této skupině látek, používaných hlavně v chladírenství a ve sprejích, se před 32 lety stal mezinárodní Montrealský protokol. Kdysi tak vynášeného chemika, údajného dobrodince lidstva nastupující generace ocejchovaly jako původce extrémní kontaminace naší přírody, přímo ohrožující existenci lidstva i světa zvířat.

 

Právě se děje

Další zprávy