Het tijdperk van de stoommachine De patenten van James Watt

De toepassing van stoom als bron van energie is vele eeuwen oud. De Griekse geleerde Heron van Alexandrië (ca.10-ca.70 n.Chr.) zag al kans om door middel van verhitting van een luchtdichte bol met pijpjes, waaruit stoom kon ontsnappen, de bol te laten draaien.

Heron noemde het apparaat aeolipile, naar Aeolus, de god van de wind en het woord pila, dat bal betekent. Velen na hem experimenteerden verder. Thomas Savery vroeg in 1698 patent aan op een toestel dat werkte met onderdruk. Hij liet stoom condenseren, waardoor onderdruk ontstond zodat een kolom water negen meter kon worden opgestuwd. Thomas Newcomen introduceerde een stoommachine met een zuiger en een hefboom. De machine werd gebruikt om water uit de mijnen te pompen. Nadeel was het enorme brandstofverbruik. James Watt verbeterde het toestel van Newcomen door met een condensor te werken en stoomdruk te gebruiken in plaats van atmosferische druk. In 1769 vroeg hij patent aan op zijn verbeterde machine. In 2019 is het 250 jaar geleden dat Watt patent vroeg en kreeg op zijn machine, bovendien wordt dan zijn tweehonderdste sterfdag herdacht.

Zwak gestel, heldere geest

Vanaf 1908 schreef D. de Vries van tijd tot tijd een artikel in het maandblad De Industrieele Gids, voor de klanten van het Rotterdamse bedrijf R.S. Stokvis en Zonen. De Vries had grote belangstelling voor stoommachines en hij besloot omstreeks 1910 naar Birmingham te reizen om te zien wat er te vinden was over het leven van James Watt. De Vries won het vertrouwen van de fabriekseigenaren en hij werd uitgenodigd in het voormalige woonhuis van Watt in Soho, bij Birmingham. Hij werd door de keuken geleid en moest een trap op naar de zolder waar voor hem een deur werd geopend die bijna honderd jaar gesloten was geweest. Hij betrad als het ware een tijdcapsule. Onder een dikke laag stof lagen papieren, tekeningen, modellen en werktuigen van Watt onaangeroerd. De Vries maakte aantekeningen en foto’s en werkte het materiaal uit tot een boekje. Een bron van informatie uit de eerste hand.

Het leven van James Watt (1736-1819) liep niet van een leien dakje. De uitvinder had veel last van inbreuk op zijn octrooien. Hij had een zwakke gezondheid en leed vaak dagenlang aan barstende hoofdpijn. Hij zweefde vele malen op de rand van een faillissement. ‘Ik heb zelfs geen geld voor spek op mijn brood’, schreef hij eens. Hij had te kampen met onbekwame werklui, wanbetalers en oplichters. Gelukkig ontmoette hij op cruciale momenten geldschieters die in hem geloofden en trouwde hij een opgewekte vrouw. Ondanks ziekte en tegenslag, maalden oplossingen voor allerlei technische problemen voortdurend door zijn hoofd. Tijdens een zondagse wandeling of midden in een slapeloze nacht had hij zijn ‘Eureka’- momenten. Na een niet al te gelukkige jeugd, met een moeder die stierf toen hij zeventien was en een vader die niet met geld om kon gaan, vond hij een baantje als instrumentenmaker aan de Hogeschool van Glasgow. Hier kwam hij in aanraking met geleerden, die veel waardering hadden voor de vindingrijkheid van de jonge James. Op een keer werd hem gevraagd om een stoompomp van Newcomen te repareren. Watt zag de tekortkomingen van deze machine en bedacht de condensor waardoor de machine niet meer bij iedere beweging van de zuiger veel warmte verloor.

Op en neer wordt in het rond

Het probleem van Watt was het ontbreken van vaklui, geschikt gereedschap en de juiste grondstoffen. Het bouwen van stoommachines stond nog in de kinderschoenen. Vooral het goed afsluiten van de zuiger gaf problemen. Watt werkte met kurk, lappen en zelfs met paardenmest, maar de machines voldeden niet. Er gloorde hoop toen hij ijzergieter dr. John Roebuck ontmoette, die zijn compagnon en geldschieter werd. Er werden stoompompen geplaatst in de mijnen van Cornwall, maar ook die werkten niet goed, en gingen stuk waarop de mijneigenaren de rekening niet betaalden. John Roebuck ging eraan failliet en Watt zag het somber in. Zijn schulden groeiden met de dag, zijn patenten werden ontdoken en tot overmaat van ramp overleed zijn vrouw in het kraambed.

Het uitvinden kon Watt echter niet laten. Hij ging na contact met Josiah Wedgwood die, net als hij, lid was van de Lunar Society, zelfs aan de slag met kaolien in een poging om porselein te maken. De Lunar Society was niet, zoals de naam doet vermoeden, een geheim genootschap van maankijkers, maar een club van geleerden en fabrikanten uit Birmingham en omgeving die met volle maan bij elkaar kwamen, om de eenvoudige reden dat ze bij het licht van de volle maan makkelijker de weg naar huis konden vinden. Een ander, belangrijk lid van de Lunar Society, was fabrikant Matthew Boulton. De man had een heilig geloof in de kundigheid van Watt. De twee gingen in 1775 samenwerken onder de naam ‘Boulton & Watt’ en eindelijk kon Watt beschikken over goede werklui en werkten zijn pompen steeds beter. Boulton wist hem te overtuigen om de stoomkracht niet alleen te gebruiken voor de op- en neergaande beweging van pompen, maar ook om een draaiende beweging te construeren, waardoor allerlei machines en voertuigen in beweging konden worden gebracht. Watt hertrouwde, vond een bekwame technicus en uitvinder in de persoon van William Murdock en langzamerhand begon er geld binnen te komen. Het tijdperk van spinnerijen op stoom, graanmolens op stoom en, in de volgende eeuw, stoomboten, stoomtreinen, stoomauto’s en motoren op stoom was aangebroken.

Smokkel naar Gent

Niet alleen Engelse fabrikanten volgden met argusogen de ontwikkelingen op stoomgebied. Ook op het vasteland van Europa was veel belangstelling. Stoompompen waren er al in 1734 en na 1766 had de familie Dorzée uit de Borinage al tientallen in de Henegouwse mijnen staan. Eind 18de eeuw werd de Gentse leerlooierszoon Lieven Bauwens door zijn vader naar Engeland gestuurd om alle aspecten van het leerlooien onder de knie te krijgen en Bauwens zette het bedrijf met succes voort. Hij leverde bijvoorbeeld leer voor de legers van Napoleon. Bauwens breidde zijn assortiment uit met de handel in koloniale waren en het opzetten van textielbedrijven. Bauwens wist bij Boulton & Watt een stoomketel te kopen en smokkelde onderdelen van de spinmachine naar Hamburg. Hij liep tegen de lamp bij het ingewikkelde transport van onderdelen en vakmensen, maar had al genoeg onderdelen om een machine in elkaar te zetten, waarmee hij de basis legde voor de Gentse textielindustrie.

Het Bataafsch Genootschap in Rotterdam, een gezelschap van voornamelijk patriottisch gezinde heren, ‘Keezen’, geloofde in de vooruitgang van de mens met behulp van stoommachines. Ze benaderden James Watt per brief met de vraag of het waar was dat hij een verbeterde ‘vuurmachine’ had uitgevonden. Ze waren namelijk van plan in de polder Blijdorp een stoomgemaal te bouwen. Men werd het eens over de kosten en Watt stuurde zijn meesterknecht Malcolm Logan. De machine, spottend ‘het Keezending’ genoemd, werd in 1786 gemonteerd maar de boeren vonden het maar een gevaarlijk ding, zo midden tussen de koeien. Dat veranderde toen een naburige polder onder water liep en de molens bij gebrek aan wind niet werkten. De boeren staken de dijken door naar Blijdorp en met de stoommachine werd de hele zaak drooggemalen. Gaandeweg raakten de mensen gewend aan de helse machine; in Aalst kwam in 1819 de eerste stoommaalderij met een machine van Watt van veertien PK.

Verzet van concurrenten: kabaal en vuil

De Engelse smid William Cockerill kwam na avontuurlijke omzwervingen in Verviers terecht en daarna in Luik, waar hij begon met het opzetten van een textielindustrie, met behulp van een stoommachine die hij bij Boulton & Watt kocht. Zijn zoon John zette het bedrijf voort dat zich ontwikkelde tot een groot industrieel complex. Victor Hugo schreef, diep onder de indruk bij het zien van Cockerills fabrieken bij Luik; ‘…..draaikolken van rode stoom, doorschoten met flitsende vonken’.

Stoommachines werden vooral gezien als een vervanging van windmolens, onderhoudsgevoelige ondingen, waarbij men afhankelijk was van de wind. In het industriegebied De Zaan stonden de molens soms weken stil, om dan bij voldoende wind dag en nacht door te draaien waardoor de omwonenden uit hun slaap werden gehouden. In de Zaanstreek zagen de heren Van Gelder en Schouten kans om een papiermolen op stoomkracht te laten werken, ondanks het felle verzet van omliggende papiermolenaars, die bang waren dat hun papier zou worden bedorven door het roet. De heren waren van plan bij Boulton & Watt een machine te kopen, maar onder druk van de minister van Nijverheid zagen zij zich genoodzaakt om zaken te doen met de Rotterdamse machinefabriek Feyenoord. Daar had men nog geen kennis van zaken op stoomgebied en met moeite wist men een tweedehands machine op gang te krijgen.

Toen men ontdekte dat met stoomkracht locomotieven op rails een lange rij wagens met steenkool uit de mijnen konden rijden, was de volgende stap de aanleg van spoorlijnen op het land voor passagiers en vracht. Eerst in Engeland, met een bruikbaar model van George Stephenson, daarna in België, waar in mei 1835 de eerste stoomtrein op het Europese vasteland vertrok, op het traject Brussel-Mechelen. Vier jaar later reed een stampvolle trein, toegejuicht door massa’s publiek, over de lijn Amsterdam-Haarlem, met een snelheid van maar liefst 28 kilometer per uur.

‘Ik heb geen tijd voor zulke flauwekul’

Nog in 1807 had Robert Fulton, die Napoleon plannen voor een stoomboot presenteerde, van de keizer als antwoord gekregen: ‘Jij zou een schip tegen de winden en stromingen in laten varen door een vreugdevuur aan te steken onder haar dek? Ik heb geen tijd voor zulke flauwekul’.

Ondanks alle tegenwerking en technische problemen ontwikkelde de stoomkracht zich razendsnel waardoor mijnen op steeds grotere diepte ontgonnen konden worden door kwelen regenwater weg te pompen. Het begin van de Industriële Revolutie werd gekenmerkt door slechte sociale omstandigheden, met vrouwen -en kinderarbeid en een gebrek aan zorg en goede woningen. Bovendien werd de kiem gelegd voor de inmiddels beruchte uitstoot van CO2. Maar daar had James Watt geen notie van.