Thomas Midgley Jr. (1889-1944) est un ingénieur américain formé à la mécanique mais rapidement devenu chimiste et inventeur dans le domaine de l'automobile, des carburants et des caoutchoucs synthétiques.
Il a cofondé et codirigé Ethyl Gasoline Corp. qui a été et reste le premier producteur mondial d'additifs de carburants, et en particulier du plomb tétraéthyle. Membre actif durant plus de 30 ans de l'American Chemical Society, il a aussi été nommé membre de l'académie des sciences américaine peu avant sa mort accidentelle.
Il s'est principalement fait connaître pour avoir développé deux inventions qui ont marqué le : le plomb tétraéthyle, un additif antidétonant pour carburants, et les chlorofluorocarbures (CFC), utilisés durant la Seconde Guerre mondiale comme diffuseur atmosphérique de répulsifs chimiques contre les insectes (et tant demandés par les armées, qu'on en a manqué pour la réfrigération et la climatisation), mais surtout massivement utilisés dans le monde durant plusieurs décennies dans les aérosols et systèmes de climatisation.
Malgré leur utilité apparente, ces deux produits se sont révélés gravement nocifs pour l'environnement et pour la santé, le plomb tétraéthyle causant une pollution durable et non dégradable de l'environnement et source de saturnisme humain et animal ; les CFC étant des gaz à effet de serre, détruisant la couche d'ozone et participant aux changements climatiques causés par l'être humain.
Thomas Midgley Jr. est considéré comme l'une des personnes ayant causé le plus de dommages à la couche d'ozone dans l'Histoire humaine..
Biographie Enfance et études Thomas Midgley Jr. est né à Beaver Falls en Pennsylvanie (États-Unis) le . Son enfance a baigné dans un climat de créativité : son père Thomas Midgley était un inventeur prolifique. Certaines de ses inventions portaient sur l'automobile. Sa mère, Hattie (Emerson) Midgley était la fille de James E. Emerson, inventeur d'une scie à dents insérables (), qu'il a fait breveter en 1884Brevet ; Insertible saw-tooth ; (brevet déposé en 1884 et publié le 27 janvier 1885. et qui habitait également Beaver Falls. L'un de ses ancêtres aurait été un employé de James Watt.
À l'âge de 4 ans, il déménage avec sa famille à Trenton dans le New Jersey et deux ans plus tard à Columbus dans l'Ohio. Il y habitera à plusieurs reprises, ou dans les environs.
En 1905 il étudie à la Betts Academy de Stamford dans le Connecticut pour préparer des études supérieures. Selon son professeur de chimie H. M. Robert, il y est fasciné par la classification périodique des éléments. Selon Charles Franklin Kettering, durant ses années de recherche, Midgley avait toujours un tableau périodique sur lui.
Il entre ensuite à l’Université Cornell, située près de la ville d’Ithaca (État de New York), pour des études de mécanique. Il en sort diplômé en 1911.
Carrière professionnelle Son premier emploi au sein d'une société productrice de caisses enregistreuses, la National Cash Register Company située à Dayton dans l'Ohio, qui deviendra la NCR Corporation, valorisera ses compétences en mécanique. Il est designer et élabore des prototypes de nouveaux modèles (au département des inventions de l'entreprise) et où son futur associé Kettering a également fait ses débuts professionnels quelques années plus tôt. Midgley y travaillera un an avant de partir pour aller assister son père a améliorer la conception de pneus, ce qui le conduit à devenir ingénieur et surintendant de l'entreprise créée pour fabriquer les pneus qu'il a améliorés. Durant cette période qui le rapproche du monde de l'automobile, il invente aussi un hydromètre destiné à permettre aux automobilistes de vérifier le niveau d'alcool antigel du radiateur en hiver (il s'agissait de deux boules de caoutchouc de densité différente dont l'une doit flotter et l'autre couler quand le taux d'alcool dans l'eau est ajusté).
L'entreprise de fabrique de pneus qu'il gère fait rapidement faillite. Il cherche alors un nouveau travail et décide de proposer ses services à Kettering dont il a entendu parler quand il travaillait dans le département des inventions de l'entreprise de caisses enregistreuses. Entre-temps Kettering avait créé une nouvelle société d'ingénierie (la Dayton Engineering Laboratories Company, qui deviendra DELCO puis Delco Electronics) avec et l'un de ses anciens collègues W. A. Chryst, débauché de l'entreprise de caisses enregistreuses. En 1916, il embauche Midgley, âgé de 27 ans, dans son "équipe de recherche".
Son premier travail est de terminer un prototype en cours d'hydromètre devant indiquer le degré de charge d'une batterie destinée à apporter de la lumière dans les fermes (pour l'entreprise Delco).
Kettering (dont l'entreprise Delco maîtrise déjà l'allumage par batterie et le ) a ensuite suggéré à Midgley de comprendre au moyen d'un manographe ce qui se passait dans un moteur lors du cliquetis. Il constate que le choc ne se fait pas au moment de la pré-ignition, mais après l'ignition. Ils ont l'idée de colorer l'essence en rouge pour lui faire absorber les infrarouges et limiter la détonation (le noir n'eut-il pas été plus intéressant ? ; selon Kettering devant l'académie des sciences américaines : ). Sur le moment ils ne trouvent pas d'autre colorant que de l'iode de pharmacie. Ils en mettent dans l'essence, et à leur grande surprise, le moteur ne fait plus de cliquetis, mais ils ne savent pas si cela est dû à la couleur ou à une autre propriété de l'iode. Ils testent une encre rouge (colorant à base d'aniline) mais cela ne fonctionne pas. Ils testent alors de l'iode éthylé (aussi dit « iodoéthane »), peu coloré mais qui fonctionne comme anti-cliquetis. C'était donc l'iode et non la couleur qui agissait. Midgley décide alors de faire des tests pour savoir si le cliquetis a une cause physique ou chimique.
La période de la guerre
Ses activités sont provisoirement interrompues par la Première Guerre mondiale. .
Midgley travaille aussi avec le à mettre au point un meilleur carburant pour les avions, capable d'alimenter des moteurs plus puissants, mais le nouveau moteur Liberty connait aussi des problèmes de cliquetis. On entend dire que les Allemands n'utilisent que du cyclohexane comme carburant dans leurs avions de combat. Même si cela n'est pas vrai, les tests faits par Midgley et son groupe montrent que le cyclohexane peut effectivement améliorer le taux de compression dans le moteur des kérosènes disponibles en 1916. Il produit plusieurs barils de benzène hydrogéné (par catalyse) mélangé avec 30 % de benzène. Ce carburant est hautement toxique et fumant (peut être le premier carburant entièrement synthétique selon Kettering), mais selon les tests faits au sol et en l'air, la puissance du moteur en est améliorée. Il ne sera cependant pas utilisé car, en 1918, la guerre se termine. Midgley a compris durant cette période que le cliquetis n'avait pas une cause physique, mais chimique.
Entre les deux guerres
Midgley se passionne alors pour la chimie et intègre comme ingénieur chimiste l’un des laboratoires de recherche de la compagnie multinationale General Motors. Celle-ci vient d'inventer un moteur potentiellement plus puissant que celui de ses concurrents, mais qui ne supporte pas l'essence normale dont l'explosion dans la chambre de compression provoque un cliquetis et une dégradation prématurée des soupapes. Son premier travail sera de trouver une solution - industriellement et économiquement intéressante - à ce problème. Il découvre et teste plusieurs antidétonants à base d'iode, d'azote, de phosphore, d'arsenic, d'antimoine, de sélénium ou de tellure, plusieurs de ces éléments chimiques étant largement disponibles car industriellement produits pour les besoins de la guerre, mais ils présentaient tous un ou plusieurs inconvénients par rapport au plomb selon Kettering. Un autre problème est à résoudre : le plomb se dépose dans le moteur et l'endommage. Il faut donc d'autres additifs pour empêcher qu'il se dépose et pour l'évacuer sous forme de vapeur avec les vapeurs de combustion via le pot d'échappement. Le brome parait un bon candidat et s'avère utile pour cela, mais il est à cette époque très rare. Midgley s'emploie donc à développer une méthode pour l'extraire de l'eau de mer (où il est présent à la très faible dose de 65 parties par million) ou de résidus salins. Il s'emploie ensuite à convaincre de gros investisseurs de le suivre et à convaincre le public de l’innocuité et des grands progrès que représentent le plomb tétraéthyle en dépit de sa toxicité.
Deux inventions majeures Un additif plombé pour l'essence
Très vite, sous la direction d'un autre chimiste et inventeur, Charles Franklin Kettering, dans le Secteur Carburant du Laboratoire de la , en lien avec le laboratoire de chimie appliquée du MIT, Midgley découvre les propriétés de l’essence plombée et sa capacité à empêcher le phénomène de cliquetis dans les moteurs à combustion interne.
Il dépose (en son nom propre) un brevet (U.S. Patent No. 1,592,954 Midgley Thomas (1926), U.S. Patent No. 1,592,954, Washington, DC : U.S. Patent and Trademark Office.) sur la fabrication de la molécule organométallique (le plomb tétraéthyle qu'il a testé comme antidétonant). Il publie avec T. A. Boyd en 1922 un article sur le de la détonation instantanée de la vapeur d'essence dans un moteur à explosion mise en évidence dès 1881 par Bertholet et LeChatellier. Cet article était intitulé Midgley Thomas & T. A. Boyd (1922). The Chemical Control of Gaseous Detonation with Particular Reference to the Internal-Combustion Engine, Industrial & Engineering Chemistry, 14(10), p. 894-898.. Il publie au mois de mai de l'année suivante (1923), avec deux autres chimistes (Carroll. A Hochwalt et George Calingaert, et dans la même revue) un second article intitulé Midgley Jr, Thomas, Hochwalt, C. A., & Calingaert, G. (1923). A new metallo-organic compound : diplumbic hexaethyl 1., Journal of the American Chemical Society, 45(7), p 1821-1823..
Avec Kettering, il devient dirigeant d'une entreprise (Ethyl Gasoline Corporation) fondée par General Motors et Exxon qui en sont alors seuls propriétaires à parts égales) qui doit fabriquer et vendre de grandes quantités de cet additif.
Mais un problème grave survient avec la mort de plusieurs personnes payées pour préparer un prototype industriel.