Поль Луї Туссе́н Еру́ (; 10 квітня 1863, Тюрі-Аркур, Нормандія — 9 травня 1914, Антіб) — французький інженер, хімік, металург, промисловець, винахідник методу промислового виробництва алюмінію електролізом кріолітно-глиноземного розплаву, названого процесом Голла — Еру, творець успішної електродугової печі для виплавлення сталі.
Життєпис
Дитинство Поль Еру народився 10 квітня 1863 року в передмісті Сент-Бенін маленького містечка Тюрі-Аркур — на той час муніципалітету французького департаменту Кальвадос в Нормандії. Його батько Патріс Еру, як і дід, займався чинбарством. У Сент-Беніні родина Еру володіла заводом з оброблення шкіри. Його мати, Еліз Лепетіт Десоне, була дочкою керівника поштової станції муніципалітету Аркур.
Коли Полю було сім років, батько, щоб уберегти від небезпек французько-пруської війни (1870—1871), відправив його з матір'ю в Лондон до дідуся, батька матері. Перебуваючи там кілька років, Поль добре вивчив англійську мову, знання якої стало йому в пригоді в професійній діяльності.
Освіта Після повернення з Англії батько послав Поля вчитися в середню школу в Кані з пансіоном. У школі застосовували суворий ригористичний підхід до навчання, який пригнічував Поля, котрий був розумним і жвавим хлопчиком з незалежним способом мислення. Тому ця школа сформувала в нього відразу до класичної освіти.
1875 року Патріс Еру розширив свій бізнес та перемістив чинбарню поблизу Парижу, розмістивши її біля самих воріт столиці, в Порт-де-Жантілі, і відкрив у Парижі крамницю шкіри. Поль Еру продовжив навчання в паризькому коледжі Сент-Барб, заснованому ще 1460 року. Коледж з його ліберальною системою освіти був прихильніший до незалежного характеру Поля. Саме там у нього розвинулося зацікавлення природничими науками: фізикою, хімією, механікою. Можливо не останню роль у цьому відіграла його випадкова зустріч зі старим другом батька, мсьє Белліотом, адвокатом за фахом і високоерудованою людиною з розкішною особистою бібліотекою, у якій Поль годинами проводив свій вільний час після занять.
У віці п'ятнадцяти років він мав нагоду прочитати книгу про алюміній французького хіміка Анрі Сент-Клера Девіля, який 1854 року розробив перший промисловий спосіб отримання алюмінію. Ймовірно, саме з цієї книги, у якій Сент-Клер Девіль передбачив успішні перспективи використання алюмінію, Поль захопився ідеєю удосконалення виробництва й застосування цього металу, яка супроводжувала його протягом життя, й реалізація якої принесла йому світове визнання. Ця ідея поглинула Поля настільки, що він відразу захотів проводити експерименти з її втілення на батьковому заводі з обробки шкіри. Проте батько наполіг на тому, щоб син спочатку здобув фахову освіту. 1881 року Поль Еру писав матері:
Після завершення навчання в коледжі Сент-Барб та отримання ступеня бакалавра в жовтні 1881 року його прийняли до школи Жана-Батіста Сея в підготовчий клас для вступу до престижної Вищої гірничої школи в Парижі (). У липні 1882 року Поль став її студентом (за номером дванадцять із двадцяти шести місць). Там його викладачем загальної й технічної хімії був відомий професор Анрі Луї ле Шательє, який добре знався на проблемі виробництва алюмінію, оскільки відвідував лабораторію Сент-Клера Девіля у Вищій нормальній школі в Парижі й співпрацював з ним над промисловим розвитком цього хімічного процесу. Еру, поглинутий ідеєю алюмінію, розробляв одне припущення за іншим, ескіз за ескізом, нехтуючи іншими навчальними дисциплінами. Як наслідок, він провчився у Вищій гірничій школі лише один рік, і після першого курсу його відрахували через невиконання навчального графіка. Таким чином, він не отримав диплома гірничого інженера, і добровільно записався на службу в 20-й артилерійський полк у Пуатьє. 1884 року був звільнений зі служби в полку. Невдовзі помер його батько, і Полю довелося замінити його на чинбарній фабриці в Жантілі.
Професійні здобутки Поль Еру був талановитим новатором з практичною інтуїцією, готовим до подолання складних технологічних проблем. Його професійна діяльність реалізувалася низкою визначних проривних винаходів.
Електролітичний процес виробництва алюмінію
До 1886 року єдиним способом виробництва алюмінію був метод, створений Сент-Клером Девілем 1854 року, який полягав у хімічному відновленні алюмінію з його хлориду металічними калієм чи натрієм. Метод був удосконалений спочатку змішуванням хлоридів натрію та алюмінію, пізніше, застосовуванням кріоліту — Na3AlF6. 1854 року Анрі Девіль зробив перше повідомлення про виробництво алюмінію на засіданні Французької академії наук, а 18 липня 1855 року в заводських умовах за цим удосконаленим методом був отриманий перший зливок алюмінію. Виробництво алюмінію не перевищувало 175 тонн на рік, і ціна сягала 1 250 франків за кілограм (1860 рік).
На той час уже був відомий метод розкладання деяких солей електролізом. Сам Девіль, як і Роберт Бунзен, отримав алюміній шляхом електролізу розплавленого безводного хлориду ще 1854 року. Але електрообладнання на той час не забезпечувало необхідної промислової потужності, та й ідея електролізу здавалася дуже складною з промислової точки зору. Відновлення оксиду алюмінію (глинозему) вуглецем в електричній печі давало результати лише за присутності металу — заліза чи міді, тому кінцевим продуктом міг бути лише їх сплав з алюмінієм.
Оскільки виробництво алюмінію за способом Девіля було надто дорогим, Еру вирішив створити продуктивніший дешевший метод виробництва алюмінію на основі електролізу. Ще під час короткого перебування на підготовчих курсах у Вищій гірничій школі в двадцятирічного Поля Еру виникла перша ідея щодо винаходу: в його конспекті того часу містився ескіз установки, разюче подібний до рисунка в поданні до першого патенту, отриманого винахідником 1886 року в 23-річному віці. Загальний принцип методу Еру відтворений коротким описом у його заявці на патент на цей винахід, поданій в Бюро патентів і товарних знаків () 23 квітня 1886 року й зареєстрованій за № 175711 під назвою «Електролітичний процес виробництва алюмінію»:
Патент був виданий 1 вересня 1886 року за № 175711 на 15 років.
Коли після смерті батька фабрика з оброблення шкіри в Жантілі перейшла в підпорядкування Поля Еру, її чинбарна діяльність згодом була призупинена, й Поль розпочав там свої експерименти з виробництва алюмінію. Парова машина фабрики залишалася в доброму стані, і він міг використовувати її для експериментів, які розпочав у липні 1885 року. Для початку йому необхідно було розробити чи створити усі інші засоби, такі як електричні печі зі способом подачі струму, склад електроліту, оптимальний температурний режим електролізу тощо. Мати передала йому на придбання устаткування свої заощадження — 50 000 франків. Як джерело електричної енергії на той час у його розпорядженні була лише малопотужна динамо-машина Грамма, тому він був дуже обмежений у своїх перших спробах електролізу глинозему, експериментуючи з різними флюсами та зупинившись врешті на кріоліті. Перша ідея Еру, яку він згодом визнав невірною, полягала в тому, що електроліз необхідно проводити за високої температури. Він побудував цегляну піч, яку під'єднав до фабричного димаря, щоб отримати добру тягу при спалюванні вугілля. Проте, за високої температури алюміній повторно окиснювався, а залізний електрод плавився, утворюючи сплав алюмінію із залізом. Тому, як зазначено в його першому патенті, надалі він використовував тигель з центральним вугільним електродом. Також він пробував знизити температуру плавлення, додаючи в кріоліт хлориди алюмінію та натрію. Під час експериментів він виявив, що глинозем може безпосередньо розчинятися в кріоліті.
На початку 1886 року до експериментів на фабриці долучилися його друзі: Кергвістель () й Луї Мерль (), з якими він заприятелював ще у Вищій гірничій школі, та які переїхали в Жантілі, щоб допомагати йому. Найперше Поль Еру отримав від друзів додаткову фінансову допомогу для експериментів, які надали в його розпорядження кілька тисяч франків, яких йому не вистачало для придбання потужнішої динамо-машини Бреґе () на 30 вольтів і 400 амперів. Встановлення на фабриці такої потужної на той час динамо-машини дозволило проводити випробування з більшою ефективністю. Складніше було вирішити проблеми з виготовленням вугільних тигля, який виточували з цільного шматка графіту, й грубих електродів (тоді знали лише вугільні стрижні для дугових ламп). Інженер Леон Гюлін () допоміг розв'язати ці проблеми.
Друзі попарно працювали біля печі, третій відпочивав. Змінюючись що три години, вони підтримували нагрівання тигля від 48 до 56 годин поспіль, проте в результаті не отримували в тиглі чистого металу. За високої температури краплі алюмінію, щойно утворившись, відразу перетворювалися знову на глинозем. Згодом Еру з'ясував, що за низьких напруги та температури мідь більше не потрібна для збирання та накопичення алюмінію. А втім, фінансові ресурси та й наукові знання з хімії на рівні студента в Еру були обмежені. Тому після отримання першого патенту для продовження експериментів йому довелося звернутися за підтримкою та порадою до компетентного фахівця — — директора фабрики в Салендрі (Гар), заснованої батьком Луї Мерля, і яка випускала алюміній за методом Девіля. Пешіне, якому Еру запропонував долучитися до свого бізнесу, відмовився, аргументуючи тим, що виробництво алюмінію є малоперспективним з погляду обмежених застосування та збуту маловідомого у Франції алюмінію, на противагу, зокрема, алюмінієвій бронзі, здешевлення виробництва якої було б прибутковим. Пізніше Поль Еру так згадував про зміст цієї розмови:
Під впливом такого аргументу Пешіне Еру відмовився від дослідження технології виробництва чистого алюмінію й провів серію дослідів з одержання сплавів. Так, Еру помістив на дно тигля оксид міді, який відновлювався у ванні в процесі електролізу. У розплаві алюміній розчинявся в міді, і на дні ванни утворювався сплав цих компонентів. За результатами цих дослідів 15 квітня 1887 року Еру подав у Бюро патентів і товарних знаків описовий меморандум-заявку на доповнення до патенту № 175711 (сертифікат на доповнення був виданий 14 вересня 1887 року), де описав конструкцію електричної печі, процес електролізу розплавленого оксиду алюмінію для виробництва сплавів алюмінію не тільки з міддю, але й залізом чи кремнієм, а також чітко вказав, що нема потреби в зовнішньому нагріванні, оскільки електричний струм забезпечує достатньо тепла для збереження ванни в розплавленому стані. Основною відмінністю доповнення до першого патенту на чистий алюміній була відсутність в електролітичній ванні кріоліту: виробництво алюмінієвої бронзи досягається під час електролізу суміші міді та глинозему в тиглі з утворенням однорідного розплаву двох металів. Ще одна важлива відмінність стосувалася використаної печі: якщо в першому патенті катод занурювався у ванну так само, як і анод, то тигель для алюмінієвої бронзи розміщувався безпосередньо на негативному полюсі.