Bildebredde beregnet for de nye breiskjermene.
Blir bildet for stort, zoomer du ut slik:
Hold nede Ctrl-tasten og klikk - (bindestrek/minus).
Zoom inn igjen med Ctrl og +

Tilbake til Startsiden


Tor Oskar Sætre: 
Kristian Birkeland og Sam Eide

Forskning og industrireising
for 100 år siden


 

I løpet av det nittende århundret var anvendelse av mineralsk nitrogenholdig gjødsel et meget viktig bidrag i kampen for å mette verdens befolkning. Den mest betydningsfulle kilde var natronsalpeter fra Chile. Her fant man nær jordens overflate store mengder salpeter som ble sendt ut på verdensmarkedet, kanskje spesielt til Europa. Siden oppdagelsen rundt ca. 1820 økte forbruket til det ved århundreskiftet hadde nådd halvannen millioner tonn. I 1860 ble det anslått at forrådet ville vare i 1500 år. 40 år senere innså man at det ville være slutt på forekomsten før 1950.
I industri- og universitetsmiljøer ble det derfor ved århundreskiftet arbeidet med mulige alternativer. Å finne en løsning på dette problemet ble ansett som en av de viktigste oppgaver for menneskeheten. Det ble arbeidet med dette problemet i alle de ledende industrialiserte land for å sikre brødtilgang til kommende slekter.
Luften består jo av ca. 78% nitrogen og 21% oksygen, og det var derfor nærliggende å forsøke å produsere salpeter fra denne uendelige kilde. Allerede i 1770 tyder det på at Priestley kan ha bundet nitrogenet ved elektriske gnister. Han rapporterte at gnister i luft førte til at luften ved en kjemisk reaksjon ble "giftig". Den første som målbevisst utførte eksperimenter på dette området var den store engelske fysiker Cavendish. Han produserte i 1784 små mengder salpetersyre ved hjelp av elektriske gnister. Flere dyktige forskere arbeidet med denne problemstilling i de kommende år. 11897 kom det første gjennombruddet ved at Lord Rayleigh påviste at man ved å la lysbuer gå gjennom luft anriket med oksygen kunne oppnå et tilnærmelsesvis økonomisk interessant utbytte av salpeter. Problemstillingen kom etter dette på dagsordenen til den kjemiske industrien.
Fra Lord Rayleighs laboratorieoppsett viste det seg imidlertid å være lang veg til en industrialisering. Ledende miljøer i USA, England, Tyskland, Frankrike og Sveits forsøkte rundt århundreskiftet, uten å lykkes.
De største aktørene var det tyske kjemiselskapet BASF og et nystartet selskap i USA ved navn Athmospheric Product Company. Dette siste selskapet hadde skaffet til veie en million dollar i 1902, tilstrekkelig kapital til å reise en pilotfabrikk ved Niagara Falls. Problemstillingen var klar: Det gjaldt å finne en form for den elektriske utladning som gav størst mulig kontaktflate med luften rundt. En vanlig lysbue er i denne forbindelse altfor kompakt til å frembringe en oksidasjon som står i rimelig forhold til den anvendte energi. Amerikanerne Bradley og Lovejoys metode bestod av en roterende ansamling elektroder med en tilsvarende mengde faste motelektroder. Derved oppstod en rekke små lysbuer med en frekvens som ble avgjort av rotasjonshastigheten. Lysbuene ble trukket ut til de brast på grunn av rotasjonen. Det ble derved skapt 414 000 lysbuer per minutt og resultatet var en meget lovende produksjon av HNO3. Imidlertid viste det seg hurtig at konstruksjonen ikke var praktisk anvendelig for industrielle formål. Allerede i 1904 var aksjekapitalen tapt uten at noe anvendbart resultat forelå.

Samtidig med denne aktivitet i USA og ellers i verden, hadde vi i Norge våre egne problemer. Kampen om et fritt Norge stod høyt på dagsordenen.
Den 13. februar 1903 inviterte venstrepolitikeren og senere statsminister Gunnar Knudsen til et middagsselskap i Kristiania. Blant de inviterte gjestene var en av Norges fremste professorer, fysikeren Kristian Birkeland, og en av Norges fremste ingeniører, Sam Eyde. Mens Eyde allerede hadde bak seg en imponerende karriere både i Tyskland og Skandinavia med bro-, havne- og jernbaneanlegg som spesialfelt, var Birkeland verdens fremste ekspert på nordlys. I tillegg eksperimenterte han med en elektromagnetisk kanon. Ved bordet ble disse herrer sittende ved siden av Knudsens datter, Lulli Knudsen.
Birkeland og Eyde ble under middagen sittende å diskutere problemstillinger rundt fremstilling av salpeter fra luftens nitrogen. På denne tiden hadde Eyde allerede vært forutseende nok til å skaffe seg rettigheten til flere vassdrag i Norge. Birkeland mente at hans erfaringer med kanoneksperimentene kunne gi en løsning på problemstillingen.
Allerede 17. februar ble det underskrevet en avtale mellom partene. Det skulle i felleskap søkes om et patent med tittel: "Fremgangsmaade til ved Hjælp av flade elektriske Funke at fremstille Nitrogenforbindelser av Luft og andre Gasblandinger". 20. februar ble patentsøknaden innlevert.
For å komme videre ble det nødvendig å skaffe tilveie en del kapital til dekke av patentutgifter og innledende forsøk. Eyde hadde svært gode forbindelser og klarte raskt å stille til disposisjon startkapital.
Til å begynne med foregikk forsøkene i en liten ovn på størrelse med en sigarkasse. Birkeland og medhjelpere installerte seg på Universitetet i Oslo, men det ble snart behov for forsøk i større skala.
Han fant da et ledig lokale ved Frognerkilen. Her ble det arbeidet meget intenst med utvikling av ovnen. Prinsippet var enkelt: Ved å føre to elektroder mot hverandre oppstod en lysbue ved en avstand på ca. 2 mm. I ovnen var det et sterkt magnetfelt som dro lysbuen i høy hastighet loddrett på kraftfeltet ut i sirkelform. Motstanden økte derved kontinuerlig og til slutt ble buen avbrutt ved at en ny lysbue oppstod mellom elektrodene. Hastigheten på dannelse og slukking av lysbuer var meget høy, slik at for øyet så det ut som en kontinuerlig flamme. Dette foregikk i en lukket ovn med luftgjennomstrømning.
Luften som kommer nærmest lysbuene varmes raskt opp til 3000 grader celsius. Derved blir nitrogenforbindelsen dannet. Etter dannelsen av nitrogenforbindelser i ovnen var det viktig at luften ble nedkjølt raskt for å stabilisere forbindelsen. Ovnens prinsipp var svært vellykket for denne forutsetningen. På grunn av lysbuenes bevegelser ble luftmolekylene slynget radielt ut fra elektrodene og inn i kaldere områder av ovnen. Derved oppnådde man stabilisering av produktene.
Ovnens variable var mange, og omfattende systematiske eksperimenter måtte til for å forstå dens muligheter. Mens Birkeland svettet i ovnsvarmen, reiste Eyde rundt til sine mange forbindelser i utlandet for å bearbeide kapitaleiere.
Etter en intens utviklingsfase, ble det klart at salpeterholdige produkter kunne produseres innenfor interessante produktivitetsnivåer. For å komme videre og skaffe mer kapital ble det derfor besluttet å danne et aksjeselskap.
Det Norske Kvelstofkompani ble dannet 11. desember 1903 med en aksjekapital på 500 000 kroner.
Forsøkene ved Frognerkilen ble avsluttet 8. oktober 1903 med lovende resultater. Det ble nå bygget et nytt forsøkslaboratorium ved Ankerløkken. Flyttingen skyldtes bl.a. behov for tilgang på mer elektrisk kraft. Det nye laboratoriet lå ved siden av Kristiania Elektrisitetsverks sekundærstasjon. Her fortsatte forsøkene med en større ovn i løpet av perioden 15. oktober 1903 til 15. oktober 1904. Meget lovende resultater var oppnådd og en praktisk anvendbar ovn var nå utviklet.

Det neste store utviklingsarbeid var av kjemisk art. Ut av ovnen kom i hovedsak NO-gass som måtte behandles videre kjemisk på en tilfredsstillende måte til det endelige produkt. For å oppnå industriell suksess krevdes altså en ny og like krevende utvikling av industrielt brukbart prosessutstyr. Mens et team arbeidet i Norge, drog Eyde rundt til sine kontakter i Tyskland innenfor kjemi og kjemisk industri for å prøve å få hjelp og råd. Det viste seg imidlertid at utvikling av et industrielt prosessanlegg måtte gjennomføres i Norge.

Utvikling av ovnene mot industrielle forhold og belastninger, nødvendiggjorde oppretting av et nytt laboratorium med enda mer elektrisk energi tilgjengelig. Valget falt på Vasmoen ved Arendal hvor det kunne fremskaffes tilstrekkelig kraft fra Evenstad Kraftanlegg. Etter hvert utviklet anlegget seg til et fullstendig pilotanlegg, inkludert det kjemiske prosessanlegget for behandling av ovnsproduktene. Erfaringene fra Vasmoen var meget tilfredsstillende. Det ble oppnådd stabil ovnsdrift med godt utbytte.
Eyde som den finansielle pådriver, måtte nå skaffe kapital av en helt annen størrelsesorden for at den tekniske suksessen kunne bli industrialisert. I Norge var det ikke mulig å fremskaffe risikovillig kapital til et formål som de fleste finansfolk neppe hadde særlige forutsetninger for å kunne vurdere. Hans første forsøk var derfor å kontakte det store BASF konsernet i Tyskland. Der hadde man imidlertid brukt mye større ressurser, med de beste forskere og laboratorier i Tyskland, for å utvikle en prosess med det samme formålet. Holdningen som møtte Eyde var at når vi ikke har klart det, så er det umulig at en lavbudsjettsgruppe med tilholdssted i Europas utkant kan ha lykkes.

Imidlertid hadde den mektige Wallenbergfamilien i Stockholm blitt informert om forsøkene i Norge. En gang Eyde befant seg i Stockholm oppsøkte Marcus Wallenberg ham på hotellet for å få nærmere orientering om hvilke planer som forelå.
For familien Wallenberg, som allerede hadde oppnådd personlig rikdom og suksess, var interessen for saken for en stor del knyttet til et menneskehets-perspektiv. De ønsket å gi sitt bidrag til løsningen av en av menneskenes store utfordringer i det tyvende århundre: Sikker matforsyning. De var derfor villige til å gå inn på dette risikofylte området når en velrenommert mann som Eyde stod i spissen. I tillegg til idealistiske motiver, var banken interessert i å være med på oppbygging av industrien på bakgrunn av behovet for store ordrer til ASEA-selskapet, som var under omstilling og rekonstruksjon. De sikret seg derfor enerett på levering av elektriske anlegg til fabrikkene.
Resultatet av forhandlingene med Stockholms Enskilda Banks ledere ble dannelsen av ELKEM med en kapital på fem millioner kroner. Selskapet skulle eie alle Eydes vannfallsrettigheter, bl.a. på Rjukan, samt aksjemajoriteten til A/S Det Norske Kvelstofkompani. I denne potten lå også alle patentrettigheter til Birkeland og Eyde. ELKEM ble konstituert den 2. januar 1904 med Eyde som administrerende direktør.
Etter denne kapitaltilgangen ble det fart i sakene. En industriell prøvefabrikk ble bygd opp på Notodden. Birkeland stod i bresjen for den tekniske utviklingen og arbeidet så hardt at det til sist gikk utover ekteskapet. Eyde var påpasselig med strategiske grep og kjøpte rettighetene til Svelgfoss, 5 km fra Notodden.

Selv for den kapitalsterke Wallenbergfamilien var det nødvendig å fremskaffe nye kilder for at industrireisingen kunne la seg realisere etter de storstilte planene som forelå. Stockholms Enskilda Bank hadde en mangeårig forbindelse med Banque de Paris et des Pays Bas (Paribas). Marcus Wallenberg og Eyde drog til Paris for å forhandle om dannelsen av et stort norsk selskap som skulle overta alle rettigheter og aktuelle eiendommer til ELKEM og Kvelstofkompaniet, inkludert rettighetene til Svelgfoss og Bøilefoss. Resultatet ble at Banque de Paris skulle velge en kommisjon av vitenskapsmenn, ingeniører og kjemikere som skulle komme til Norge for å undersøke forholdene rundt de foreslåtte industriplaner med kalkyler, inkludert potensialet til vannfallene.
I juni 1905 kom kommisjonen til Norge. Den bestod foruten flere av lederne til Banque de Paris av fremragende ingeniører og vitenskapsmenn fra Frankrike, England Sverige og Sveits. I slutten av august forelå rapporten, som var meget fordelaktig. I konklusjonen stod det bl.a.:
"Vi står her overfor et foretak av høyst bemerkelsesverdig art. Det dreier seg om en fullstendig ny industri, allerede brakt fram til økonomisk suksess. Denne industri innebærer den aller største interesse, idet den bygger på den første vellykkede kunstige syntese av luftens nitrogen og oksygen til dannelse av salpeter. Den inntar straks sin plass som en storindustri på grunn av det enorme felt som åpner seg allerede i landbruket ved anvendelsen av salpeter som gjødning."
Nå lå tilsynelatende alt til rette for å fremskaffe tilstrekkelig kapital. Det skulle imidlertid vise seg at Banque de Paris hadde kommet på andre tanker etter å ha fulgt med i den politiske utviklingen mellom Norge og Sverige. Det var åpenbart oppstått en politisk krise med fare for krig mellom de to landene. Slike forhold er ikke de mest gunstige for reising av industrikapital. Dette var en svært kritisk fase, fordi det ville være svært vanskelig å finne andre kapitalkilder dersom Banque de Paris trakk seg etter ekspertkommisjonens uttalelse.
Wallenberg og Eyde endret derfor litt på taktikken ved å lansere et redusert forslag med vesentlig mindre kapitalbehov basert på foreløpig utbygging
av bare et av vannfallene. Franskmennene fant dette forslaget interessant, men stilte betingelse om at rettighetene til de andre aktuelle vannfallene måtte være med i pakken. Forslaget gikk ut på å danne et nytt norsk selskap med en kapital på 7 500 000 kroner. Formålet var å utbygge Svelgfoss og anlegge en fabrikk på Notodden til utnyttelse av Birkeland - Eydes nitrogenpatenter. I tillegg fikk selskapet opsjon på Rjukanfossen i 18 måneder fra den dagen Notoddenfa-brikken var i full drift, samt forkjøpsrett på ytterligere to vassdrag.
Undertegning av avtalen med Banque de Paris et des Pays Bas kom i stand på samme dagen som det kom telegram fra Norge om at Oscar II ikke lenger var konge av Norge. Wallenberg og Eyde bestemte seg for å forlate Paris umiddelbart for å unngå eventuelle franskmenn med kalde føtter. Allerede i Køln mottok de telegram fra banken med beskjed om at de måtte returnere til Paris på grunn av den politiske tilspissingen. Telegrammet ble ignorert og Wallenberg og Eyde kom hjem med kontrakten i behold.

Den 2. desember 1905 ble Norsk Hydro konstituert. Sam Eyde ble valgt til generaldirektør og prof. Birkeland ble engasjert som teknisk konsulent. Med felles anstrengelser hadde Birkeland og Eyde klart å løse et av de mest påtrengende problemer i verdenssamfunnet og samtidig skapt et viktig industrieventyr for en svært ung nasjon. 25 år senere hadde Norsk Hydro innbrakt Norge en milliard kroner i form av lønninger, skatter og innkjøp.
Både Birkeland og Eyde hadde tilknytning til Agderfylkene. De vokste begge også opp i skipsrederfamilier.

Prof. Kristian Birkeland er en av Norges fremste fysikere gjennom tidene. Hans farsslekt stammer fra gården Birkeland ved Flekkefjord. Prof. Birkeland var født 13.12.1867 i Christiania hvor han vokste opp. Han viste tidlig stor begavelse for matematikk. Som gymnasiast fikk han publisert et par bidrag i det danske Tidsskrift for Matematikk. På universitetet ble han sterkt interessert i Maxwells teori for elektromagnetisme og Hertz' påvisning av elektromagnetiske bølger. Han fikk et universitetsstipendium i 1893 og publiserte i 1895 et arbeid innenfor teoretisk fysikk som vakte internasjonal oppsikt. Her presenterte han den første generelle løsning av de maxwellske ligninger. 11898 ble han utnevnt til professor i fysikk ved universitetet i Kristiania. Birkeland arbeidet med store uløste gåter gjennom sitt liv. Han er mest kjent for sine studier av nordlyset og kosmogoniske teorier. Ved å lede flere farefulle ekspedisjoner til Finnmark, og etter at han i tillegg til Finnmark fikk opprettet observasjonsposter på Island, Svalbard, Novaja Zemlja og på Spitsbergen, kom han fram til at nordlysets opphav måtte knyttes til partikler fra solen som ble påvirket av jordens magnetfelt. Denne hypotese vakte sterk motstand i Royal Society som hevdet at dette var umulig for dersom solen strålte ut elektroner ville den bli stadig sterkere elektrisk ladet. Det gikk derfor lang tid før det ble generelt akseptert at Birkeland hadde funnet den riktige løsning. Først etter satellittmålinger på 1960-tallet kom den endelige bekreftelse og fulle anerkjennelse på dette felt. Erfaringer med dyre ekspedisjoner og vanskelige forhold for finansiering av eksperimenter førte Birkeland til å konstruere en elektromagnetisk kanon. Tanken var å skape et produkt som kunne skaffe tilveie midler til videre finansiering av hans grunnforskning. Han etablerte derfor i 1901 et interessentselskap, Birkeland skytevåben. Hans ambisjon var å utvikle en kanon der det magnetiske prosjektil ble drevet fremover av magnetfeltet i en rekke av induksjonsspoler langs et kanonløp. Det var arbeidet med denne kanonen som førte til ideen om en lysbueovn i møtet med Eyde. Han rakk å ta ut til sammen 59 patenter på forskjellige områder. 15.06.1917 døde han i Tokyo etter svekket helsetilstand. Det antas at han kan ha blitt sterkt kvikksølvforgiftet ved sin anvendelse av kvikksølvpumper. Et månekrater er oppkalt etter Birkeland. Dette er en internasjonal anerkjennelse og vurdering av hans plass blant de fremste vitenskapsmenn.

Diplomingeniør Sam Eyde ble født i Arendal 29.10.1866, hvor han også vokste opp. Han bodde i et av husene ved Pollen og kom fra en velstående skipsrederfamilie i en tid da Arendal hadde en dominerende rolle innenfor shipping. Etter diplomingeniøreksamen i Berlin arbeidet han syv år i Tyskland før han dannet sitt eget ingeniørbyrå i Kristiania i 1898. Eyde spesialiserte seg på utforming av jernbanestasjoner, kanaler og havneanlegg i byområder. Blant de arbeidene han er mest kjent for er stasjonsområdene i Kristiania og Stockholm. Han var også med på arbeidet med jernbanestasjonen i Arendal. Eyde hadde et meget stort kontaktnett, særlig i Tyskland. Dette nettverket kan dels spores tilbake til hans familie i Arendal, hvor hans far var tysk konsul. Eydes viktigste bidrag var arbeidet med opprettelsen av ELKEM og Norsk Hydro. Men han stod også bak opprettelsen av Arendals Smelteverk og Eydehavn som ble døpt i hans navn 12. juli 1913. Han bidrog også til utvikling av en norsk aluminiumsindustri og ledet regjeringens industrikomite under Den første verdenskrigen. I 1919 kom han inn på Stortinget. Sam Eyde døde 21.06.1940.

                                                                                           Agder vitenskapsakademi årbok 2005

Litteratur

Opfindelsernes Bog. Gyldendalske Boghandel Nordisk Forlag. 1912-14. Opfindernes Liv. Gyldendalske Boghandel Nordisk Forlag. 1914. Sam Eyde: Mitt liv og mitt livsverk. Gyldendal Norsk Forlag. 1939.

Lucy Jago: Nordlysets gåte. Beretningen om Kristian Birkeland. Gyldendal. 2002.

Norsk Biografisk Leksikon. Kunnskapsforlaget. 2005.