Nejhorší vědec v historii

31. 12. 2024 (mai) - Thomas Midgely - inženýr, chemik a vynálezce, který svými třemi vynálezy nepřímo zabil miliony lidí po celém světě, včetně sebe, způsobil dvě ekologické katastrofy, se kterými se potýkáme dodnes, zapříčinil značné snížení inteligence celé lidské populace a dokonce celosvětově zvýšil míru kriminality. Jak to dokázal?

Aby byl příběh úplný, je třeba začít u jiné osoby, Claira Pattersona. Ten v roce 1944 pracoval na projektu Manhatan, kde měl na starosti oddělování uranu 235 od běžného U238. Tato práce jej hluboce ovlivnila a po II. sv. válce, když se vrátil na školu k doktorandskému studiu, vybral si výzkumný projekt, kde by využil své zkušenosti s hmotnostním spektrometrem, nabyté právě v rámci projektu Manhatan - určit stáří Země.

Radioaktivní horniny lze využít jako hodiny. Například U238 se rozpadá na Thorium, pak na protaktinium a rozpadá se ještě 12x, než skončí jako stabilní olovo (Pb206). Rychlost tohoto rozpadu je konzistentní a lze jí měřit. Polovině vzorku U238 trvá přesně 4,5 mld. let, než se přemění na Pb206. Patterson v rámci svého doktorandského výzkum tedy chtěl určit stáří země měřením poměru uranu a olova v primordiálních horninách.

Pro kalibraci měření si vybral zirkon. Je ideální, protože když se tvoří, obsahuje stopová množství uranu, ale absolutně žádné olovo. Pokud tedy naleznete v zirkonu olovo, musí být produktem rozpadu uranu. Patterson však při svých měřeních zjistil, že množství olova mnohonásobně překračuje množství původního uranu. Kde se vzalo? Pattersona záhada těchto měření doslova pohltila a tak zasvětil jejímu odhalení následující roky života.

Ale nyní zpět k Midgelymu. V první polovině 20. století čelil automobilový průmysl závažnému problému: motory na benzín měly tendenci k samovznícení paliva během stlačování ve válci, což vedlo k tzv. klepání motoru. Tento jev snižoval výkon motoru a podstatně zkracoval jeho životnost.

Ochotu nebo neochotu paliva k samovznícení tlakem vyjadřují heptanové a octanové číslo (octan, heptan). Zvýšit u benzínu jeho octanové číslo lze přidáním různých aditiv. Byl to právě Thomas Midgely, kterého najala firma Dayton research laboratories (dceřiná firma General Motors), aby vyvinul vhodné aditivum pro motory jejich vozů. Midgely zkouší různé druhy sloučenin od rozpuštěného másla, kafru, až po ethylacetát. Vše k ničemu, až na jednu výjimku - ethanol.

Ethanol dovedl zastavit klepání motoru, problematické je však potřebné množství - cca 10% palivové směsi. To je příliš drahé řešení, Midgely však hledá aditivum, které bude levné, snadno vyrobitelné a účinné i při nízkých koncentracích. Nachází tellur, který tyto vlastnosti má. Plus jednu navíc - neskutečně zapáchá (zeptejte se jeho ženy, která Midgelyho kvůli tomuto zápachu prý vyhnala na dva měsíce z bytu). Nakonec objevuje "dokonalé" řešení: tetraethylolovo.

Teraethylolovo je atom olova přímo uprostřed molekul ethylenu. Je levný a snadný na výrobu a stačí poměr směsi pouze 1 : 1000. Když svůj objev Midgely prezentoval svému nadřízenému, pronesl: "Umíte si představit, kolik vyděláme? Vyděláme 200 mil., možná víc!" (pro představu jde o cca 3 mld. USD dnes). Midgely a jeho šéf zcela vynechávají firmu GM a aditivum sami patentují (sic!) a nazývají jej obchodní značkou "Ethyl". Následovalo spojení s giganty GM (sic!), Dupont a Standard oil company a vzniká tak Ethyl corporation.

Do propagace tetraethylolova byly vloženy obrovské prostředky. Poptávka po olovnatém benzínu nakonec prudce stoupla v roce 1923, kdy jej použili právě tři nejlepší jezdci v automobilovém závodě Indianapolis 500. Marketing svou úlohu sehrál dokonale.

Aby Ethyl corporation udržela s poptávkou krok, musela rychle vybudovat novou velkou továrnu v New Jersey. A přichází první problém - během prvních dvou měsíců provozu se otrávily olovem desítky zaměstnanců, z nichž pět nakonec zemřelo.

Midgely musel na pobouření veřejnosti reagovat. Vše svedl na dělníky. Sám si pak na veřejné tiskové konferenci nalil tetraethylolovo na ruku a celou minutu vdechoval výpary. Tvrdil u toho, že to může "bez újmy dělat každý den." Celý zbytek roku pak ale nebyl pro veřejnost k zastižení. Léčil se na Floridě z otravy olovem.

Olovo je vysoce toxické. Je nebezpečné i v malých dávkách - napodobuje vápník a zabuduje se do kostí a zubů. Rozkládá myelinový obal axonu neuronů, čímž je vyřazuje z provozu. Zdravotními riziky jsou nervové poruchy, slepota, demence, kardiovaskulární choroby nebo cévní mozková příhoda.

Toxicita olova je známa již stovky let. Tak i úředníkům americké zdravotní služby, lékařům, vědcům z MIT, Yalle, Harvardu. Všichni tito se kolektivně i jednotlivě obraceli na Midgelyho a Ethyl corp. a varovali je před pokračováním výroby. Olovo označili za zákeřný jed a vážnou hrozbu pro veřejné zdraví. Marně.

V 50. letech minulého století již miliony motoristů vypouští do vzduchu z výfuků automobilů olovo. Jeho část kontaminovala vzorky zirkonu, které Pattersonovi znemožňuje určit jejich stáří. Když se Patterson v roce 1952 stěhuje na Caltech, pod heslem "hlavně žádné olovo" postavil pro svůj výzkum od základu novou laboratoř, kde by zabránil kontaminaci vzorků. Zbavil se všech letovaných vodičů, potrubí a další olověné infrastruktury, rok laboratoř čistil čpavkem a zajistil uvnitř přetlak. Vstup byl povolen pouze ve speciální plastovém obleku. Tím jako první postavil zcela nový druh laboratoře - čistý prostor.

Svou pozornost pak obrátil na nejstarší horniny sluneční soustavy - meteority. Všechny původní vzorky na Zemi totiž byly již olovem nenávratně kontaminovány. Patterson důkladně změřil pět různých vzorků meteoritů třemi různými metodami. Všechny shodně ukazovaly na stáří 4,55 mld. let (toto číslo se liší jen o 0,15% od dnešních odhadů). Před jeho měřeními byl odhad stáří Země "jen" 3 mld. let. To byl Pattersonův obrovský úspěch.

Ve stejnou dobu pokračoval nárůst obav veřejnosti z dopadů olova na zdraví. Prezident Standard oil se však bránil tím, že olovo je přirozenou součástí prostředí, odkud se jen těží a následně vrací zpět. Jakýsi koloběh olova v přírodě skrze benzín. Ale Patterson uvažoval, jaký je opravdu přirozený výskyt olova a hlavně - měl prostředky, jak to zjistit.

Patterson tedy nejprve uskutečnil měření koncentrace olova v oceánech. Očekával, že pokud by byl výskyt olova v prostředí konzistentní, bude i koncentrace olova stejná bez ohledu na hloubku. Pokud by se však znečištění olovem zvýšilo, koncentrace olova by byla vyšší při hladině a s klesající hloubkou by se snižovala.

Koncentrace olova byla u hladiny cca 10x vyšší, než v hloubce 4 km. Znečištění tedy bylo nedávné. Zbývalo tedy datovat, kdy přesně k němu došlo.

Za tím účelem odjel Patterson do Grónska a na Antarktidu. Ledovcová jádra při svém vzniku uzavírají vzduch do bublin a stávají se tak vzorky koncentrace olova ve vzduchu v průběhu času.

Když Patterson uviděl výsledky, položil si otázku míry kontaminace lidí. Porovnal tedy množství olova k kostech a zubech čerstvě zesnulých lidí s koncentrací olova v egyptských a peruánských mumiích. Sám očekával, že se koncentrace olova u moderních lidí zvýšila asi 100x oproti lidem, žijícím před 1600 a více lety. Ve skutečnosti

výsledky ukázaly, že se blíží faktoru 1000. Jaké jsou dopady takové kontaminace?

Studie mléčných zubů dětí odhalily, že expozice olova hluboko pod úrovní, která je považována za bezpečnou, má za následek opožděné učení, snížení IQ a zvýšené problémy s chováním nebo významně vyšší pravděpodobnost, že neuspějí na střední škole.

Zajímavé a zároveň alarmující studie Proceedings of the National Academy of Sciences z roku 2022 o dopadech olovnatého benzínu na americkou populaci přinesla šokující zjištění:

"Spotřeba olovnatého benzínu byla použita k odhadu hladin olova v krvi (BLL) od roku 1940 do roku 1975. Odhadli jsme počet a podíl lidí, kteří spadají do sedmi kategorií hladin olova v krvi (<4,99; 5 až 9,99; 10 až 14,9; 15 až 19,9; 20 až 24,9; 25 až 29,9; a ≥30 μg/dL) podle roku narození a vypočítali jsme ztrátu IQ bodů způsobenou expozicí olovu. V roce 2015 mělo více než 170 milionů lidí (>53 %) hladiny olova v krvi nad 5 μg/dL v raném věku (±2,84 milionu [80% CI]), přes 54 milionů lidí (>17 %) mělo hladiny nad 15 μg/dL a více než 4,5 milionu (>1 %) mělo hladiny nad 30 μg/dL (±0,28 milionu [80% CI]). Hladiny olova v krvi vyšší než 5 μg/dL byly téměř univerzální (>90 %) mezi těmi, kdo se narodili v letech 1951 až 1980, zatímco hladiny olova byly výrazně nižší než 5 μg/dL u těch, kteří se narodili po roce 2001. Průměrná ztráta IQ bodů způsobená expozicí olovu byla v roce 2015 2,6 bodu na osobu. To činilo celkovou ztrátu 824 097 690 IQ bodů, která byla nepřiměřeně vyšší u osob narozených mezi lety 1951 a 1980."

Od 70. do 90. let rostla v USA trvale kriminalita. Po té došlo k jejímu ústupu (viz. grafy). Křivka grafu je velmi podobná grafu hladin olova v krvi dětí předškolního věku, jen posunutý o 20 let. Legitimní otázkou je, zda děti, které byly více kontaminovány olovem, vyrostly, aby spáchaly více zločinů, než by spáchaly, pokud by kontaminovány nebyly? Jde o pouhou korelaci nebo je zde kauzalita?

Velmi podobné je to v Británii, Austrálii nebo třeba Kanadě. Existují znepokojivější souvislosti - Studie Western psychiatric institute and clinic, University of Pitsburg na 340 teenagerech zjistila, že ti, kteří byli zatčeni, měli 4x častěji zvýšenou hladinu olova v krvi oproti těm, kteří neměli problém se zákonem.

Jsou i další důsledky kontaminace olovem, které ještě plně neznáme. Naštěstí je dnes díky zákazu olovnatých benzínů situace o mnoho lepší. První olovnatý benzín zakázalo Japonsko v roce 1972. Následovali Rakousko a Kanada. Poslední upustily od olovnatého benzínu Afgánistán, Severní Korea a poslední v roce 2021

Alžírsko. Od 70. let tedy kontaminace olovem opět pozvolna klesá, přičemž dnes je na úrovni doby, kdy Patterson poprvé začínal určovat stáří Země.

Tnomas Midgely má na svědomí ještě jeden vynález, který zásadně ovlivnil ekosystém naší planety - freony. Freon je lehký netečný plyn. Díky tomu vypadal bezpečně a na rozdíl od tetraethylolova nikdo neznal možné negativní dopady. Proto se bezuzdně používal jako médium do chladniček, sprejů atd.

Velkým problémem je, že dokáže vystoupat až do stratosféry, kde jej snadno rozloží UV záření na dva radikály, z nichž chlor agresivně reaguje s ozonem a rozkládá jej na dvojatomární a jednoatomární kyslík, který s chlorem ihned reaguje. Tak freon ničí ozonovou vrstvu, která je důležitou ochranou před UV-C zářením. Ale to je jiný příběh, který začíná počítáním slepých oveček. Využití freonu byl omyl, který těžko Midgelymu zazlívat. Tetraethylolovo byl úmysl a za ten mu právem náleží titul NEJHORŠÍ VĚDEC V HISTORII.

- mai