Chaim Weizmann en paardenkastanjes

Chemische problemen bij de Britse munitieproductie tijdens de Eerste Wereldoorlog door ir. Eric R.J. Wils1

Paardenkastanjes

Bovendien leidde Weizmann een uitermate druk leven dus van wandelen in parken zal wel niet veel gekomen zijn. Het antwoord op de vraag moet echter gezocht worden in het feit dat de zionist Weizmann, chemicus van beroep was en dat het Britse Rijk tijdens de Eerste Wereldoorlog kampte met een specifiek chemisch probleem bij het maken van munitie. En oorlog voeren zonder munitie is nu eenmaal onmogelijk.

Chaim Weizmann in zijn laboratorium in Manchester in 1912

In 1910 had hij de Britse nationaliteit verkregen. Groot-Brittannië was dan wel niet het beloofde joodse land, maar Weizmann geeft er in zijn autobiografie hoog over op. Hij prefereerde het land duidelijk boven Duitsland waar hij een afkeer van had, om maar niet te spreken van Rusland. Voor vooraanstaande Duitse joden zoals de industrieel Walther Rathenau bedacht bij zelfs het scheldwoord Kaiserjuden.

Al vanaf zijn komst naar Manchester groeide zijn bemoeienis met het zionisme in Engeland leidend tot het voorzitterschap van de Engelse Zionistische Federatie. In 1920 werd hij gekozen als de eerste leider van de Zionistische Wereldorganisatie en hij zou vanaf 1949 tot zijn dood in 1952 de eerste president van de nieuwe staat Israël zijn.
 
Buskruit en cordiet
In de tweede helft van de negentiende eeuw vond er een technologische revolutie plaats in het vervaardigen van explosieve stoffen door de ontdekking van de zogenoemde organische nitraten zoals nitroglycerine en nitrocellulose. Tot die tijd had men eeuwenlang gebruik gemaakt van zwart buskruit bestaande uit een mengsel van drie vaste stoffen: salpeter, zwavel en houtskool. Deze drie ingrediënten moeten goed gemengd worden voor een optimale werking.

In een explosief dient een snelle reactie op te treden waarbij de vaste stof omgezet wordt in gasvormige producten die in een afgesloten kamer voor voldoende druk zorgen om een kogel of granaat weg te schieten. Die snelle reactie treedt op als een oxiderende stof – salpeter oftewel kaliumnitraat – wordt gemengd met reducerende stoffen – zwavel en houtskool – en dit mengsel vervolgens wordt aangestoken.

In de organische nitraten zoals nitroglycerine en nitrocellulose – ook wel schietkatoen genoemd – wordt in één en dezelfde stof de oxiderende en reducerende werking gecombineerd en dit levert een veel krachtiger explosief op. Deze nitraten worden gemaakt door glycerine en cellulose te nitreren met een mengsel van salpeterzuur en zwavelzuur; een overigens niet ongevaarlijke bezigheid.

Bij een explosie worden de organische nitraten vrijwel volledig omgezet in gasvormige producten en veroorzaken daardoor veel minder rook, d.w.z. niet omgezet vast materiaal, dan het oude buskruit vandaar dat deze explosieven als rookzwak kruit bekend staan. Met het bijkomend grote voordeel dat een kanon niet zo snel door zijn rookpluim gelokaliseerd kan worden.

Omdat nitroglycerine veel te schokgevoelig is om als zodanig te gebruiken werd het gemengd met schietkatoen. Dit werd voor het eerst gedaan door de Zweed Alfred Nobel die zijn mengsel als ballistiet rond 1890 in de handel bracht. Voor een goede menging van de bestanddelen werd gebruik gemaakt van geschikte oplosmiddelen.

De Fransen ontwikkelden een rookzwak kruit uitsluitend gebaseerd op schietkatoen onder de naam Poudre B (Poudre blanche), terwijl de Britten weer voor een ander mengsel van nitroglycerine en schietkatoen kozen dat onder de naam cordiet werd geproduceerd. Daarvoor werd ook nog een chemisch oplosmiddel gebruikt, dat echter in grote hoeveelheden op de wereldmarkt te koop was.

Het Britse leger en de marine hadden elk hun eigen fabriek voor het maken van cordiet respectievelijk de HM Factory in Gretna op de grens met Schotland en de Royal Navy Cordite Factory in Holton Heath te Dorset.

De Royal Navy Cordite Factory in Holton Heath in 1917. Onderdelen van de cordietfabriek zijn geplaatst tussen aarden wallen om het effect van eventuele explosies te verminderen. Op de voorgrond de installatie voor het maken van nitroglycerine die  in 1931 zou ontploffen.

Soms worden er echter beslissingen genomen die achteraf gezien niet zo gelukkig zijn en blijken ogenschijnlijk minder belangrijke onderdelen van een productieproces, zoals een gangbaar chemisch oplosmiddel, ineens essentieel voor de gehele fabricage.

Dat was het geval met de productie van het Britse cordiet tijdens de Eerste Wereldoorlog waarvoor het oplosmiddel aceton werd gebruikt. Aceton zou daardoor een plaats in de geschiedenis van de Eerste Wereldoorlog gaan innemen.2
 
Het Britse munitieprobleem
De artillerie was tijdens de Eerste Wereldoorlog het belangrijkste wapen op het slagveld en de hoeveelheden geproduceerde munitie en granaten door de strijdende partijen waren gigantisch. The Oxford Companion to Military History vermeldt de volgende aantallen afgeschoten granaten tijdens de Eerste Wereldoorlog: Duitsland 275 miljoen, Frankrijk 200 miljoen, Groot-Brittannië 170 miljoen, Oostenrijk-Hongarije 70 miljoen en Rusland 50 miljoen.

Het was aan de munitie-industrie om deze artillerieoorlog continu te blijven voeden, iets waar geen van de landen vooraf duidelijk rekening mee had gehouden. Tegen het einde van de oorlog hadden de Britten de grote hoeveelheid van 2300 ton cordiet per week nodig om de benodigde bommen en granaten te vullen.

Staafjes cordiet in een 4-inch granaat.

Tijdens de oorlog hadden de Britten net als de Duitsers een probleem met de munitieproductie. Hadden de Duitsers aanvankelijk een gebrek aan nitraten voor het maken van salpeterzuur, de Britten hadden gebrek aan een ogenschijnlijk doodgewoon chemisch oplosmiddel. In 1891 hadden de Britse militairen gekozen voor cordiet als rookzwak kruit voor hun geschut.

Vullen van een granaat met staafjes cordiet.

De oorspronkelijke formule voor cordiet (later Cordite Mark I genoemd) bestond uit 58% nitroglycerine, 37% schietkatoen en 5% vaseline. Na de ervaringen in de oorlog tegen de Boeren, tussen 1899 en 1902, werden de verhoudingen aangepast omdat er met deze samenstelling te snel slijtage aan de kanonlopen optrad. Het gemodificeerde cordiet (Cordite MD; MD: modified) bestond uit 65% schietkatoen, 30% nitroglycerine en 5% vaseline.

Het mengsel van nitroglycerine en schietkatoen werd met het oplosmiddel aceton tot een homogene pasta gekneed, vervolgens door een mal met gaten geperst waarbij staafjes, cords, gevormd werden. Sir Arthur Conan Doyle, de bedenker van de detective Sherlock Holmes, omschreef tijdens een bezoek aan een cordietfabriek in 1918 de pasta als de devil's porridge.

Cartoon over het maken van cordiet bij de Royal Naval Cordite Factory (RNCF) door het mengen van schietkatoen (gun cotton) en nitroglycerine (NG).

De staafjes cordiet werden in de vereiste lengten gesneden en gedroogd, waarbij het aceton zoveel mogelijk werd afgevangen en opnieuw gebruikt. Maar de Britten hadden voor de productie van steeds grotere hoeveelheden cordiet toch ook steeds grotere hoeveelheden van het oplosmiddel aceton nodig. Dit betrokken ze voor de oorlog onder meer van de Duitse en Amerikaanse chemische industrie, maar met Duitsland was men in oorlog en de scheepvaartroute naar Amerika werd belaagd door de onderzeeboten.

Het gangbare proces om aceton te maken door de zogenoemde droge destillatie van hout was wel in Groot-Brittannië bekend, maar tot 1914 was dat proces in Groot-Brittannië dermate inefficiënt dat het goedkoper was aceton te importeren.

Hoewel aceton niet primair bepalend was voor de explosieve eigenschappen van cordiet, kon het niet eenvoudig vervangen worden door een ander gangbaar oplosmiddel zoals ether of alcohol. En wanneer een proces om kruit te maken eenmaal geoptimaliseerd is laat zich dat niet eenvoudig wijzigen omdat het eindproduct van het fabricageproces altijd een kruit moet opleveren met precies dezelfde eigenschappen.

Overstappen op een ander rookzwak kruit zoals ballistiet of Poudre B was ook geen optie omdat men dan al het geschut – en allerlei ballistische procedures en tabellen – zou moeten aanpassen. Er moest dus gezorgd worden dat er voldoende aceton kwam. De droge destillatie van hout werd weer met verbeterde efficiëntie ter hand genomen, maar er dienden nog andere bronnen gevonden te worden om aan aceton te komen.
 
Weizmann en aceton
De chemicus Chaim Weizmann had in de jaren voor de Eerste Wereldoorlog aan de Universiteit van Manchester op laboratoriumschaal een biochemisch proces ontwikkeld om butylalcohol te maken op basis van de bacterie Clostridium acetobutylicum die zetmeel, verkregen uit maïs of aardappelen, kon omzetten in butylalcohol en aceton. Weizmanns voornaamste interesse ging uit naar butylalcohol omdat dit een grondstof kon zijn voor de productie van synthetische rubber. Aceton was eigenlijk een bijproduct.

Kort na het uitbreken van de oorlog had het Britse ministerie van Oorlog een circulaire rondgestuurd waarin iedere wetenschapper, die over een ontdekking van militair belang beschikte werd uitgenodigd daarvan kennis te geven. Weizmann had vervolgens het ministerie keurig op de hoogte gebracht van zijn ontdekking om butylalcohol en aceton te maken uit zetmeel.

Begin 1915 was Winston Churchill, toen minister van Marine, ijverig op zoek naar aceton voor de cordietproductie in de Royal Navy Cordite Factory. Via de adviseur van de Royal Navy Cordite Factory, kolonel Sir Frederick Nathan, kwam Weizmann in contact met de marine. In zijn biografie refereerde hij naar een gesprek met Churchill die naar 30.000 ton aceton gevraagd zou hebben.

Jehuda Reinharz, de biograaf van Weizmann, betwijfelde of dit gesprek ooit heeft plaats gehad en 30.000 ton lijkt ook een erg groot getal gezien de hoeveelheden die uiteindelijk werden gemaakt. Hoe dan ook nadat Churchill vernomen had van het onderzoek van Weizmann werd dit met overheidsgeld verder ontwikkeld tot een industrieel proces.

De bacteriële vorming van aceton uit maïs kwam enigszins overeen met de fermentatie van granen voor de productie van alcohol, zodat het proces om op grote schaal aceton te maken verder werd uitgewerkt in een gin-stokerij van de firma Nicholson te Bromley-by-Bow. Weizmann werd door de Universiteit van Manchester uitgeleend aan het ministerie van Marine en verhuisde naar Londen om voor de regering te gaan werken.

Het proces bleek uiteindelijk lonend te zijn na overwinning van de gebruikelijke problemen, die zich voordoen bij het opschalen van een laboratoriumexperiment, op grammenschaal, tot een industriële fabricage op tonnenschaal. Het was een van de eerste industriële biotechnologische processen, buiten de alcoholproductie, ter wereld.3  

De marine startte vervolgens een fabriek voor de acetonproductie in de buurt van de Royal Navy Cordite Factory in Holton Heath in 1917. Aceton werd vervaardigd in grote ketels van 12 m diameter en in totaal zouden er gedurende de oorlog enkele duizenden tonnen worden geproduceerd. De productie liep door tot het begin van de jaren 1930, toen men overging op een nieuw type cordiet gemaakt zonder oplosmiddelen (Cordite SC; SC: solventless cordite). In 1934 werd besloten de acetonfabriek en de loods voor de graanopslag te ontmantelen.

De ketels voor het vervaardigen van aceton van de Royal Navy Cordite Factory tijdens de ontmanteling van de acetonfabriek in 1934.

Naast de marine was ook het, in april 1915 opgerichte, nieuwe ministerie voor Munitie onder leiding van David Lloyd George sterk in de acetonproductie geïnteresseerd. Met als gevolg dat Weizmann op een gegeven moment als technisch adviseur voor twee ministeries werkte.

Het werd duidelijk dat Weizmann assistentie nodig had. Jonge chemici werden door hem opgeleid in deze tak van de chemie en de uiteindelijke productie van aceton onder de vlag van het ministerie voor Munitie werd in zes Britse distilleerderijen gestart in maart 1916.

De bij de productie van aceton betrokken chemische medewerkers deelden in de lof die alle chemici aan het eind van de oorlog ten deel viel. ‘Als we de chemici niet hadden gehad om de benodigde explosieven te maken dan had zelfs de edelste geest ons niet gered van de vernietiging’ was in november 1918 te lezen in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Nature.4 Een oorlog wordt nu eenmaal niet gewonnen met dichters hoe edel van geest die ook moge zijn.

Cartoon uit Punch van 21 april 1915 na de benoeming van David Lloyd George tot minister voor Munitie.

Toen Weizmann zijn acetonproces aanbood aan de Britse regering in 1915, werden er geen financiële afspraken gemaakt. Weizmann had het proces gratis aangeboden, maar realiseerde zich daarbij heel goed dat hij door de Britse regering in staat werd gesteld zijn laboratoriumonderzoek uit te breiden tot een industrieel proces. Bovendien bezat Weizmann het patent en bij succes kon dit een toekomstige bron van inkomen betekenen.

In september 1917 besloot de Britse regering na lang beraad, aan Weizmann een honorarium van ₤ 4 per ton geproduceerde aceton te verstrekken. Volgens Jehuda Reinharz, de biograaf van Weizmann, zou er tot december 1918 in totaal 3849 ton aceton zijn geproduceerd op basis van de methode van Weizmann.
 
Aceton uit kastanjes
Nadat het proces om aceton uit maïs te vervaardigen uiteindelijk goed draaide diende zich het volgende probleem aan in de vorm van een gebrek aan maïs dat voornamelijk uit Amerika werd ingevoerd. Door de onbeperkte onderzeebootoorlog die begin 1917 door de Duitse marine was gestart daalde de invoer van maïs sterk. Het biotechnologische proces om aceton uit het zetmeel uit maïs verliep met een rendement van slechts ongeveer 7%, d.w.z. uit 100 ton maïs wordt slechts zeven ton aceton verkregen.

Begin 1917 verbruikte het proces van Weizmann 500 ton maïs per maand en daar stak het ministerie voor Voedsel een stokje voor. Niet alleen Duitsland leed honger, maar de voedselvoorraad in Groot-Brittannië werd eveneens schaars.

In de zoektocht naar een vervanger van maïs kwam het idee naar voren om aceton te maken op basis van het zetmeel verkregen uit kastanjes. Inleidende experimenten wezen uit dat dit mogelijk moest zijn. Dit leidde tot een nationale inzamelactie van paardenkastanjes door schoolkinderen die uiteraard niet mochten weten waar die kastanjes nu voor moesten dienen.

In de Britse krant The Times van 26 juli 1917 wordt het omschreven als dat de kastanjes nodig waren voor een product van groot belang voor de voortzetting van de oorlog. In de herfst van 1917 werden grote hoeveelheden kastanjes verzameld – met een geschat gewicht van 3000 ton – en opgeslagen in silo’s. Een aparte fabriek in King’s Lynn in Norfolk werd opgetuigd voor de verwerking van de kastanjes, maar slechts een deel van de kastanjes bereikte ooit de fabriek.

Lokaal verzamelen door schoolkinderen was één ding, maar vanaf vele locaties die kastanjes versturen naar een centraal punt was een heel andere zaak. Er moest tenslotte nog wel wat meer vervoerd worden per spoor dan kastanjes. Stapels rottende kastanjes bij spoorwegstations waren het resultaat wat weer werd gevolgd door ingezonden stukken in kranten met vragen waarvoor die kastanjes dienden tot vragen in het parlement aan toe. In april 1918 begon de King’s Lynn fabriek uiteindelijk met de vervaardiging van aceton, maar kastanjes waren toch niet zo goed als maïs en in juli 1918 werd de productie al weer gestopt.

Vaten aceton geproduceerd bij British Acetones in Toronto, Canada op basis van de omzetting van maïs.

Inmiddels waren fabrieken in Canada en de Verenigde Staten opgezet en werd de acetonproductie op basis van maïs daar voortgezet. De dreiging van de onderzeebootoorlog was medio 1918 niet verdwenen, maar wel verminderd. Bovendien was het een stuk goedkoper aceton te produceren in de buurt van de Noord-Amerikaanse maïsvelden. In plaats van 100 ton maïs hoefde men dan slechts zeven ton aceton naar Groot-Brittannië verschepen.
 
Weizmann als zionist en politicus
Weizmann was naast natuurwetenschapper ook actief als zionist. Het produceren van aceton en het oplossen van een nijpend probleem voor de munitieproductie tijdens de Eerste Wereldoorlog bezorgde hem - een joodse, onbekende chemicus uit Manchester - nuttige contacten met leidende Britse politici voor zijn zionistische doelstellingen.

Na het aftreden van Churchill als minister van Marine ten gevolge van het Gallipoli debacle in 1915, werd de stuwende rol bij de marine overgenomen door diens opvolger Arthur Balfour tot de wisselingen in de Britse regering in december 1916. Toen Lloyd George eind 1916 premier werd, kwam Churchill in 1917 weer in de regering en nam de taak van Lloyd George als minister voor Munitie over en schoof Balfour door naar Buitenlandse Zaken. De mythe dat Groot-Brittannië de joden een nationaal tehuis heeft aanboden in Palestina - vastgelegd in de Balfour-verklaring - als dank voor de inzet van Weizmann bij de productie van aceton wordt door hem in zijn autobiografie nadrukkelijk tegengesproken. De mythe is door Lloyd George de wereld ingebracht. Weizmann kende Lloyd George en Balfour overigens al voordat de acetonkwestie speelde.

‘Aceton of geweten?’ schrijft de Amerikaanse historica Barbara Tuchman boven een passage in haar boek ‘De bijbel en het zwaard’ over de Balfour-verklaring en zij bedoelde daar niet het geweten van Weizmann mee voor zijn medewerking aan de fabricage van munitie. Mede door zijn bijdrage aan de Britse munitie-industrie zouden uiteindelijk 12 duizend Duitse joden op het slagveld omkomen tijdens de Eerste Wereldoorlog.

Nergens komt dat gegeven echter in zijn autobiografie naar voren. Wel dat hij fel anti-Duits was en een hekel aan Duitsers had. Ook de houding van de vele Duitse joden om te assimileren strookte niet met zijn zionistisch streven naar een joodse staat.

De biotechnologische problemen om aceton uit maïs of kastanjes te maken waren echter gering in vergelijking met de politieke problemen van de joodse zionistische organisatie tijdens de Eerste Wereldoorlog. Niet alleen vochten joden uit verschillende landen tegen elkaar, maar ook binnen een land waren er grote tegenstellingen tussen degenen die zich wilden assimileren met het land waar ze woonden en degenen die de joodse staat Palestina wilden stichten.

In zijn autobiografie spreekt Weizmann van een eierendans en daarbij breken wel eens eieren. In 1919 zou hij met een delegatie zionisten tijdens de vredesbesprekingen in Parijs pleiten voor de joodse staat.

Na de oorlog zou het contact met de Duitse joden weer geleidelijk hersteld worden te beginnen met Albert Einstein waarmee Weizmann een promotiereis maakte naar de Verenigde Staten in 1921 om gelden te verzamelen voor een Hebreeuwse universiteit in Jeruzalem.

Ook met Walther Rathenau, een van de voormalige Kaiserjuden en tot zijn liquidatie in 1922 de Duitse minister van Buitenlandse Zaken, volgden gespreken. In 1932 kwam Weizmann zelfs in contact met Fritz Haber, de joodse chemicus door wiens vinding om ammoniak te maken de Duitsers tijdens de Eerste Wereldoorlog munitie konden blijven produceren.

Dit contact sloot als het ware de driehoek tussen de zijden Weizmann-Einstein en Einstein-Haber. Juist aan personen als Haber, die zijn joodse achtergrond had opgegeven om volledig te kunnen assimileren in de Duitse samenleving, had Weizmann een hekel.

Nochtans konden ze het redelijk met elkaar vinden en Weizmann bood Haber een functie aan op de Hebreeuwse universiteit, maar Haber overleed in 1934 voordat het zover kwam. Of ze het tijdens hun contacten nog over de productie van munitie tijdens de Eerste Wereldoorlog of over aceton uit paardenkastanjes hebben gehad, is helaas niet vastgelegd maar technische botanie is wel besproken.

Weizmann zou zijn hele leven wetenschap en politiek combineren. Ook in de Tweede Wereldoorlog zou hij de Britse regering nog wetenschappelijk bijstaan, maar toen was de keuze tegen nazi-Duitsland evident. Behalve als eerste president van Israël werd hij de oprichter en naamgever van het Israëlische Weizmann instituut voor wetenschappen.

© Eric R.J. Wils – 2007 – e-mail

Geraadpleegde bronnen
• The Oxford Companion to Military History, Oxford, 2001.
• Imperial War Museum, How did horse chestnuts help the war effort during the First World War?
• Elizabeth Antébi en David Fishlock, Biotechnologie, Een nieuwe industriële revolutie, Maastricht - Brussel, 1987.
• M.R. Bowditch & L. Hayward, A Pictorial Record of the Royal Naval Cordite Factory - Holton Heath, Wareham, Dorset, 1996. Zie ook de website.
• G.I. Brown, The Big Bang, A History of Explosives, Thrupp – Stroud, Gloucestershire, 2005.
• Amos Elon, Duitsland en zijn joden, Geschiedenis van het Duitse jodendom van 1743 tot 1933, Amsterdam, 2002.
• René Litan, Kanonnen, springladingen en granaten, De ontwikkeling van de vuurkracht van de artillerie in de periode voorafgaand aan de Eerste Wereldoorlog
• Roy MacLeod, The Chemists go to War: The Mobilization of Civilian Chemists and the British War Effort, 1914-1918, Annals of Science, No. 50, p. 455-481, 1993.
• Margit Szöllösi-Janze, Fritz Haber 1868-1934. Eine Biographie, München, 1998.
• Jehuda Reinharz, Chaim Weizmann, The Making of a Zionist Leader, New York – Oxford, 1985.
• Jehuda Reinharz, Chaim Weizmann, The Making of a Statesman, New York – Oxford, 1993.
• Barbara Tuchman, De bijbel en het zwaard, Amsterdam – Brussel, 1983.
• Chaim Weizmann, In dienst van mijn volk. Autobiografie van Chaim Weizmann, Eerste President van Israël, Assen, 1949.
 
Noten
[1] De auteur dankt dr. ir. Maarten Nieuwenhuizen uit ’s-Gravenzande voor het kritisch doorlezen van dit artikel.
[2] Aceton kwam de afgelopen jaren weer in het nieuws in relatie tot explosieve stoffen gebruikt door terroristen. Aceton is te oxideren tot een peroxide (triaceton triperoxide, TATP) dat kan exploderen.
[3] Minder bekend is dat ook de Duitsers een biotechnologisch proces hadden ontwikkeld voor de munitieproductie. Dit werd gedaan door de joodse biochemicus Carl Neuberg (1877-1956). De voor de productie van nitroglycerine benodigde glycerine werd verkregen door een modificatie van het fermentatieproces van suikers zodat in plaats van alcohol voornamelijk glycerine werd gevormd.
[4] War and Peace, Nature No. 102, 14 November 1918, p. 201-202.

▬  © 2007 - Eric Wils. De auteursrechten van bovenstaand artikel berusten bij de auteur.
Voor gehele of gedeeltelijke overname is dan ook uitdrukkelijk toestemming vereist van de auteur.