Suomalainen synteettinen bensiini

Ensimmäisen maailmansodan jälkeen ilma-aseen merkitys modernin sodankäynnin osana korostui selvästi. Tämän seurauksena Euroopan pienten maiden sotilastekninen tutkimus keskittyi paljolti torjuntahävittäjien teknologiakompleksiin, sekä itse kaluston kehitykseen, että sen huoltokysymyksiin. Olennaiseksi kysymykseksi nousi lentokonebensiinin saatavuus kriisitilanteessa.

Jo vuonna 1918 lisäksi Gust. Komppa joutui Hartsi- ja kuivatislausosaston palveluksessa ratkomaan polttoainekysymyksen suuria ongelmia. Hänestä tehtiin myös itsenäisen Suomen puolustuslaitoksen tehtäviin insinööriesikunnan räjähdysosaston johtaja.

Sotilasteknologian kehittyessä itsenäisyyden ensimmäisen vuosikymmenen aikana hän joutui myös tekemisiin aikakauden huipputeknologiaa edustavan ilma-aseen kehityksen kanssa.

Vuonna 1927 Komppa aloitti tutkimuksen, joka tähtäsi polttoainekysymyksen ratkaisuun.

Gustaf Kompan tutkimusprojekti koskien nestemäisen polttoaineen valmistusta kotimaisista raaka-aineista alkoi 1927 Alfred Kordelinin yleisen edistys- ja sivistysrahaston rahoituksella. Osa säätiön rahoista oli sijoitettu ns. D-rahastoon, joka oli tarkoitettu suurten tutkimushankkeiden järjestämiseen tai tutkimuslaitosten perustamiseen. Kotimaisen bensiiniprojektin varat myönnettiin näistä jo inflaation puremista varoista, joiden käyttötarkoituksesta ei kymmenen vuoden kuluessa oltu päästy yksimielisyyteen.

Ajatuksen kotimaisen polttoaineen valmistusmenetelmän kehittämiseksi esitti Eero O. Erkko palattuaan Amerikan yhdysvalloista, jossa hän oli työskennellyt uudenaikaisessa hydrauslaitoksessa usean vuoden ajan. Moottorialkoholin käyttöä ei pidetty sopivana, koska 1920-luvun tekniikalla lentokonemoottoreissa ilmeni vakavaa syöpymistä alkoholia käytettäessä.

Kokeet kotimaisen nestemäisen polttoaineen valmistamiseksi tehtiin 1927–1928 Teknillisen korkeakoulun kemian laboratoriossa. Patentti menetelmälle turpeen muuttamiseksi nestemäisiksi aineiksi myönnettiin 30. maaliskuuta 1928 jätetyn hakemuksen perusteella.

1930-luvun alussa alkoivat kokeet menetelmän kehittämiseksi teollisessa mittakaavassa hyödynnettävään muotoon. Komppa varusti Lönnrotinkadulle oman turvebensiinilaboratorionsa, jonne sijoitettua hydrauskattilaa alettiin kansan suussa kutsua nimellä ”Kompan pommi”. 1930-luvun kuluessa Kompan assistenttina toimi G. A. Nyman. Myöhemmin turvebensiinilaboratoriota hoiti professorin oma poika, dipl. ins. Olavi Komppa.

Koska suomalaisen turveteollisuuden tuotanto ei ollut riittävän kehittynyttä suuren mittakaavan turvebensiinikokeilujen aloittamiseen, Gust. Komppa etsi 1930-luvun alkupuolella yhteistyökumppania Brasiliasta, jossa tunnettu suomalainen maantieteilijä ja geologi Väinö Auer oli tutkinut turvealueita tuotantoa silmällä pitäen. Hanke kuitenkin kariutui muutoksiin Brasilian sisäpolitiikassa.

1930-luvun puolivälissä kilpailu polttoainemarkkinoista alkoi selvästi kiristyä. Bensiininjalostuksesta oli tullut todella suurten pääomien teollisuutta samalla kun länsimaiden talous muuttui yhä riippuvaisemmaksi moottoripolttoaineista. Suomen valtio kiinnostui myös hankkeesta, mutta ei onnistunut saamaan aikaan sopimusta bensiinipatenttien ostamisesta keksijältä. Komppa odotti tähän aikaan saavansa edullisen sopimuksen englantilaisen öljyalan yrityksen kanssa menetelmän kehittämisestä laajaan teolliseen tuotantoon asti. Joka tapauksessa valtio myönsi 1937 valtiopäivillä määrärahan pienkoelaitoksen rakentamiseksi menetelmän jatkokokeita varten.

Koska englantilaisen yrityksen kanssa haettu yhteistyö muodostui katastrofiksi, Komppa etsiytyi yhteistyöhön vanhan tuttavansa, saksalaisen hydrausasiantuntijan Friedrich Bergiuksen kanssa juuri ennen toisen maailmansodan syttymistä. Komppa vieraili 1937 Bergiuksen luona ja tämä teki vastavierailun Helsinkiin alkuvuonna 1939. Ennen talvisodan alkamista Komppa ehti valmistella suuren luokan yhteistyön aloittamista I.G. Farbenindustrien kanssa, mutta tämä hanke kariutui muutoksiin ulkopoliittisessa tilanteessa.

Talvisodan syttyminen keskeytti turvebensiinikokeet Helsingissä. Seuranneen toisen maailmansodan aikana Komppa pystyi valmistamaan Lönnrotinkadun yksityislaboratoriossaan noin 50 litraa bensiiniä päivässä, tuotoksen hän käytti oman henkilöautonsa polttoaineeksi.

Kamferin totaalisynteesi

Muodollisen teoreettisen teknillisen opetuksen alkaessa Suomessa toiminnan pääpaino laitettiin konetekniikan ja kemian tekniikan tutkimukselle. Helsingin teknillisen reaalikoulun ensimmäiset johtajat olivat kaikki kemistejä, tämä ei suinkaan ole sattumaa, ja Suomeen rakennettiin sekä yliopiston että Polyteknillisen Opiston tarpeisiin huomattavat kemian laboratoriot 1900-luvun alkuun tultaessa.

Gustaf Komppa julkaisi 1903 kamferin totaalisynteesin osoittaen näin ensimmäisenä Oswaldin tunnetun teorian paikkansapitäväksi. Tässä onnistuminen edellytti sekä teoreettisen että käytännöllisen osaamisen hallintaa.

Kemian opettajina Polyteknillisessä opistossa Gustaf Kompan opiskeluaikana toimivat Henrik A. Wahlforss ja Ernst E. Qvist, jälkimmäinen heistä koulun pitkäaikainen johtaja. Molemmat kuuluivat 1800-luvun puolivälissä kiinteät yhteydet Keski-Eurooppaan luoneiden suomalaisten luonnontieteilijöiden eturiviin. Wahlforss, joka oli Adolf E. Arppen, Friedrich Wöhlerin ja Friedrich Conrad Beilsteinin oppilas, tunnettiin poikkeuksellisen innostavana opettajana.

Lähes kaikki Polyteknillisen opiston kemian opiskelijat, joita valmistui vuosittain noin viisi, lähtivät perusopintojensa jälkeen ulkomaille joko täydentämään opintojaan tai tutustumaan kemianteollisuuden uusimpiin tuotantolaitoksiin. Esimerkiksi Ossian Aschan, joka täydensi opintojaan August Wilhelm von Hofmannin laboratoriossa, päätyi lopulta yliopiston professoriksi; Johan Eichinger perehtyi pyrolyysilaitoksiin Yhdysvalloissa ja palasi johtajaksi Merikosken tervatehtaalle Ouluun.

Tammikuun alussa 1892 Gustaf Komppa suuntasi matkansa Hangon kautta Eurooppaan. Komppa kävi todennäköisesti opettajansa Edvard Hjeltin yllyttämänä tapaamassa Adolf von Baeyeria ja professori Alfred Einhornia, mutta jatkoi matkaansa pian Sveitsiin. Zürichissä Komppa ilmoittautui Arthur Hantzschin oppilaaksi. Hanzschin laboratoriossa hänen työnsä liittyi styrolin meta-, para- ja ortosubstituutiotulosten tutkimukseen. Hieman myöhemmin hän ryhtyi kuuntelemaan myös L. Goldschmidtin orgaanisen kemian ja Albert Heimin geologian luentoja. Kesällä 1895 Johannes Wiliscenus otti Kompan assistentikseen Leipzigissa sijaitsevaan laboratorioonsa.

Leipzigissa Komppa pyrki tutkimaan hiilen rakennetta. Kaupungissa oleskellessaan hänellä oli myös mahdollisuus kuunnella fysikaalisen kemian eturivin tutkijan Wilhelm Ostwaldin ja Friedrich Stohmannin luentoja. Saman Euroopan matkan aikana Komppa vieraili myös Heidelbergissä tapaamassa Victor Meyeria.

Vuonna 1899 valmistui vanhan kemian laboratorion kulmalle niin sanottu ”uusi kemian laboratorio”, jonka Komppa sai näin virkakautensa alkajaisiksi käyttöönsä.

Polyteknillisen Opiston opettajana Komppa sai apulaisikseen etevimmät nuoret kemistit. Kaikki polyteekkarikemistit joutuivat tietenkin tekemisiin hänen kanssaan. Varsinaisten assistenttien joukossa on kuitenkin huomattava määrä myöhemmin korkeaan asemaan nousseita teollisuudenharjoittajia ja tiedemiehiä. Vuosisadan vaihteen jälkeen hänen apulaisinaan laboratoriossa toimivat esimerkiksi insinööri Artturi Sipari, insinööri Roope Hormi ja tri-ins. Oskari Routala. Teknillisen korkeakoulun ensimmäisen tohtorin tutkinnon suorittanut diplomi-insinööri Sulo Viljo Hintikka oli myös Kompan varsinaisia oppilaita.

Gust. Komppa oli alusta pitäen sekä insinööri että tiedemies. Hänen tieteellinen työskentelynsä perustui kiinteisiin ja luottamuksellisiin suhteisiin suomalaisiin teollisuudenharjoittajiin. Toisaalta Komppa kykeni ohjaamaan Teknillisessä Korkeakoulussa tehtävää opetusta ja tutkimusta teollisuutta hyödyttävään suuntaan, vain kansalliset kysymykset nousivat hänen toimissaan tämän näkökulman edelle.

Sovellettaessa teoreettista tietämystä teollisuuteen, Kompan rooliksi muodostui uusien yritysten perustajan ja taustavaikuttajan osa. Hän oli 1900-luvun ensimmäisten vuosikymmenten aikana mukana useissa yrityksissä.

Kompan oma harrastus teollisuudenharjoittajana tuli esille orgaanisen kemian, erityisesti terpeenikemian tutkimuksen ja kemiallisen teollisuuden tuotannon yhteen liittämisessä. Jo 1800-luvun puolivälin jälkeen Suomessa oli pyritty kehittämään puuraaka-aineen tutkimusta ja käyttöä teollisuuden raaka-aineena. Helsingin Teknillisessä reaalikoulussa oli työskennelty puun hiiltoon liittyvien kysymysten kanssa jo 1850-luvulta lähtien. Varhaisimmat julkaistut asiaan liittyvät tutkimukset olivat Polyteknillisen Opiston Henrik A. Wahlforssin ja Ernst E. Qvistin Turengin tervatehtaan reteeniä käsittelevät tutkimukset 1860-luvulla sekä insinööri Endre Lekven senaatin manufaktuurijohtokunnan toimeksiannosta laatimat tervatehtaan tekniikkaan liittyvät kirjoitukset.

Jo lapsuudessaan puun hiiltoon ja tärpätin valmistukseen perehtynyt Komppa jatkoi nyt opettajiensa työtä 1800-luvun viimeisinä vuosikymmeninä jättiläisharppauksin edenneen orgaanisen kemian tieteellisin menetelmin tavoin, jotka hän oli oppinut Euroopan tutkimuslaboratorioissa.

Gustaf Komppa (Kuva: Orion)

Puun hiilto oli 1860-luvun ensimmäisen innostuksen aallon jälkeen taantunut raakaöljyyn perustuvien kemianteollisuuden tuotteiden vallattua maailmanmarkkinat. 1890-luvulla Suomessa kehittyi toinen, rautaisten retorttien käyttöön perustuvien hiiltämöiden kukoistuskausi. Vaikka Oulujärven ympäristöön keskittyneiden hiiltämöiden menestystä kestikin vain kymmenkunta vuotta, luonnonraaka-aineisiin liittyvä kemian perustutkimus sai vauhtia. Tavoitteena oli edelleen kotimaisten poltto- ja voiteluaineiden sekä hartsien valmistus. 1900-luvun alussa Suomessa tutkittiin jo myös selluloosatehtaiden sivutuotteiden jalostusta.

Imatran Tainionkosken varrelle kehittyi 1800-luvun lopulla huomattava teollisuuskeskittymä, jonka suurin teollisuuslaitos oli myöhemmin W. Hackman & Co:hon liitetty, veljekset Requel ja Eugen Wolffin perustama Aktiebolaget Tornator. Samaan yhteyteen perustettiin vuosisadan vaihteessa Suomalainen Elektrokemiallinen Osakeyhtiö, jonka kaliumkloraattiprosessia rakennettaessa Gust. Komppa toimi kemiallisena neuvonantajana. Samaan aikaan Komppa perehtyi synteettisen kamferin kysymyksiin.

Kamferin totaalisynteesin ratkaisu oli tärkeä teoreettisena ja synteettisenä ongelmana, mutta ennen keinoaineiden laajamittaista käyttöönottoa sillä oli myös suuri taloudellinen merkitys. Kamferia tarvittiin lääkeainekäytön lisäksi selluloidin valmistusprosessissa pehmentimenä. Suomalainen Elektrokemiallinen O.Y.:n tehtaan yhteyteen rakennettiin kemiallinen laboratorio, josta muodostui tärkeä Suomen kemiantutkimuksen historian kannalta, Komppa teki kamferin totaalisynteesiin liittyvät käytännölliset laboratoriokokeensa täällä. Hän julkaisi kamferin totaalisynteesin artikkelissa Die vollständige Synthese der Camphersäure und Dehydrocamphersäure saksalaisessa Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft -julkaisussa vuonna 1903.

Venäjän – Japanin sodan (1904–1905) seurauksena luontaisen kamferin hinta nousi Euroopassa pilviin. Tämä avasi uskomattomalta tuntuvan mahdollisuuden synteettisen kamferin valmistajille ryhtyä perustamaan teollisuuslaitosta. Kamferin teollista valmistusta varten perustettiin vuonna 1908 Suomalainen Kemiallinen Osakeyhtiö, jonka osakkaat olivat W. Hackman & Co, Eugen Wolff ja Gust. Komppa. Kompan apulaisena tarvittavissa soveltavissa kokeissa toimi insinööri Artturi Sipari ja tehtaan käyttöinsinööreinä tämän lisäksi Aleksanteri Lampén ja Wäinö Tammenoksa.

Synteettisen kamferin valmistuksen raaka-aine oli tärpätin sisältämä terpeenilaji, pineeni (C10H16). Raaka-aine jouduttiin tuomaan Yhdysvalloista, koska pineenipitoisuus suomalaisessa tärpätissä oli liian alhainen.

Kamferin valmistus muodostui kuitenkin nopeasti kannattamattomaksi varhaisten muovien vallatessa markkinat selluloidilta. Kamferin tuotanto loppui kokonaan jo vuonna 1912, mutta yhtiö jatkoi toimintaansa valmistamalla paperiteollisuuden tarvitsemia hartseja ja hyvälaatuista tärpättiä aina 1930-luvulle asti.