Redigerer Kristian Birkeland (avsnitt)

== Industriutvikling ==
Birkelands bakgrunn og interesse for eksperimentelt arbeid, ledet til at han deltok i industriell utvikling. Han følte stor glede i å utvikle tekniske innretninger som kunne gjøre livet lettere. En annen motivasjon var at landet på denne tiden sårt trengte industriell utvikling og vekst. Enda en årsak var utsiktene til å kunne få inntekter for å finansiere nordlysforskningen.<ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 101.]]</ref>

=== Utvikling av en elektrisk bryter ===
[[Fil:Generatorer i Hammeren karftstasjon.jpg|mini|Generatorer i [[Hammeren kraftstasjon]] hvor Birkeland eksprimenterte med elektriske brytere.]]

Etter at Birkeland kom tilbake til Kristiania etter nordlysekspedisjonen i 1900, hadde regjeringen henvendt seg til ham og spurt om han ville delta i en komité for industrireising. Komiteen skulle særlig se på mulighetene for å utvikle industri basert på vannkraft. Han takket ivrig ja til å være med i dette arbeidet, og reiste deretter rundt i landet på befaring i vannkraftverk.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side  73.]]</ref> På grunn av dette engasjementet oppstod vennskap med elektroingeniør og direktør ved [[E-CO Energi|Christiania Elektricitetsværk]], [[Thomas Norberg Schulz]] (1866–1950). Disse to utførte mange eksperimenter sammen, der Schulz' praktiske kunnskap ble forent med Birkelands teoretiske innsikt. En stor utfordring som Birkeland hadde blitt oppmerksom på, var vanskene med å bryte store [[elektrisk strøm|elektriske strømmer]]. Han begynte derfor å tenke på ideer for hvordan bedre elektriske brytere kunne konstrueres.<ref name="Jago74"/>

Høsten 1901 mente Birkeland at han hadde greid å lage en elektrisk bryter med kapasitet til å bryte store strømmer. En komité som han ledet for å finne løsninger på utfordringer i forbindelse med kraftproduksjon, ble invitert for å overvære et eksperiment i [[Hammeren kraftverk]] i [[Maridalen]]. Imidlertid eksploderte bryteren og en stor lysbue oppstod, spaken som Birkeland holdt i ble spenningssatt slik at han selv fikk et elektrisk sjokk som kastet ham av gårde. I tillegg ble kraftstasjonen mørklagt og det oppstod brann. Komitemedlemmene løp for livet ut av kraftstasjonen, mens Birkeland selv satt igjen på gulvet og lo. Til sin venn Sæland sa han dagen etter at «det var det gledeligste øyeblikk i mitt liv».<ref name="Jago77"/><ref name="EgBu101102"/>

Med denne uttalelsen mente Birkeland at han hadde funnet svaret på sine spørsmål. Han innså at mekanismen bak bryteren kunne ha helt andre bruksmuligheter. I sin konstruksjon hadde han anvendt en [[solenoid]]e, altså en vikling av en elektrisk leder. Han la merke til at da strømmen ble skrudd på ble to skruer av stål trukket inn i solenoiden, og da strømretningen ble snudd ble disse kastet ut med stor kraft. Skruene ble slynget ut så kraftig at han hadde fått blåmerker på hendene.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side  78.]]</ref> I 1902 tok han ut en patent på en elektrisk brytermekanisme og stiftet selskapet ''Strømbryterkompaniet'' .<ref name=EgBu102>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 102.]]</ref>

=== Den elektriske kanonen ===
[[Fil:Prototype of Kristian Birkeland's electric cannon.jpg|mini|Birkelands prototype for en elektrisk kanon (engelsk: railgun). Den ble produsert ved N. Jacobsens Elektriske Verksted A/S i 1902 og tilhører i dag [[Norsk Teknisk Museum]]. {{byline|Norsk Teknisk Museum}}]]

Etter det mislykkede forsøket med strømbryteren, hadde Birkeland fått en idé om at solenoidene kunne benyttes til å slynge ut prosjektiler i stor fart, med andre ord kunne dette utnyttes i en elektromagnetisk kanon. Han gikk i gang med eksperimenter med dette på sitt kontor. Med Sæland som assistent arbeidet han i ti intense dager. Han sa ikke et ord om hva slags hensikt han hadde med sin oppfinnelse, før han en ettermiddag i midten av september 1901 gikk til [[Alfred J. Bryn|Alfred Bryns]] patentkontor med en patentsøknad. Birkelands patent på en elektrisk kanon ble registrert den 16. september 1901 med patentnummer 11201, og med tittelen «Birkelands Elektromagnetiske Kanon». Med dette øynet han store muligheter for å utvikle en industri som ville gi ham alle de inntekter nordlysforskningen kunne trenge.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side  79–80.]]</ref><ref name=EgBu102/>

Prinsippet bak den elektriske kanonen var at prosjektilet selv på sin vei gjennom løpet skulle slutte strømmen i solenoiden foran det, og bryte strømmen i solenioden bak. Dermed ville prosjektilet selv virke som en bevegelig bryter slik at det fikk en akselererende kraft forover. Imidlertid var det flere utfordringer med å bryte strømmen, slik at flere nye konstruksjoner måtte gjøres.<ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 102–103.]]</ref>

Etter at patentet var registrert gikk Birkeland tilbake til kontoret og skrev fire invitasjoner til deltagelse på en hemmelig demonstrasjon. De som ble invitert var to høyere militære offiserer, samt Nordberg-Schultz og politikeren og industrimannen [[Gunnar Knudsen]] (1848–1928). Knudsen meldte forfall, men de andre innfant seg på Birkelands kontor etter at studentene hadde gått hjem for kvelden. Strømmen ble slått på og Birkeland avfyrte en kanon som sendte et prosjektil tvers over gulvet og inn i en planke oppstilt på en stol. Planken og stolen ble slengt i veggen med stor kraft da prosjektilet traff. Birkeland forklarte at dette våpenet kunne ha stor rekkevidde, potensielt større enn andre våpen, at det kunne betjenes kun ved å skru på en bryter, at det var lydløst og kunne koordineres med andre kanoner koblet til samme generator. De inviterte gjestene gratulerte med den vellykkede demonstrasjonen, og ville garantere for finansiell støtte.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 81.]]</ref> 

Aksjeselskapet ''Birkeland Skydevaaben'' ble dannet i november 1901. Forskjellige prototyper ble demonstrert for interesserte fra inn- og utland det neste året. I 1902 ble det  konstruert en utgave som kunne avfyre et prosjektil på 10 kg med en mulig rekkevidde på 100 km. Denne utgaven hadde det kostet 10 000 kr å få utviklet, nærmere to ganger Birkelands årslønn. Den ble demonstrert i Berlin for en rekke våpeneksperter, og omtalt i utenlandske aviser. Birkeland fikk her flere tilbud om salg av rettighetene. Tidsskriftet ''English Mechanics'' mente at oppfinnelsen ville revolusjonere moderne krigføring. Styret i selskapet besluttet imidlertid at det skulle settes av midler for videre utvikling.<ref name=jago8283/>

På ettermiddagen den 6. mars 1903 innkalte Birkeland et stort publikum fra næringsliv, finansinstitusjoner, politikk og statsforvaltning til en gallaforestilling i universitetets [[Gamle Festsal]]. Blant gjestene var Gunnar Knudsen og Nansen, samt representanter fra våpenprodusentene [[Krupp (konsern)|Krupp]] og Armstrong. Dette var første gang den elektriske kanonen ble demonstrert for et stort publikum.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 105.]]</ref> Han håpet å få samlet inn en kapital på 50&nbsp;000 kr for å utvikle et enda større våpen som kunne sende ut missiler på opptil to tonn. Den ville da fungere som en torpedo som kunne installeres på skip der det var mulig med tilgang på store generatorer til å drive den. Med bakgrunn i det stadig mer intense våpenkappløpet mellom stormaktene, spesielt Storbritannia og Tyskland, anså han at interessentene ville være mange.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 106.]]</ref> 

Birkeland så ut over forsamlingen og forsikret om at det ville være totalt lydløst, men da han ga signal om avfyring oppstod et øredøvende smell. En stor flamme stod ut av kanonens munning, det oppstod en sterk visling,og en lysbue stod ut mot publikum. Den panikkslagne forsamlingen løp ut fra salen, selv om Birkeland prøvde å si at det ikke var noen grunn til panikk. Som han senere sa: «Det var det mest dramatiske øyeblikket i mitt liv – med det ene skuddet skjøt jeg mine aksjer fra 300 kroner ned til null. Men prosjektilet satt midt i blinken!» På grunn av Norges kamp for å komme ut av unionen med Sverige, var det høyst upassende med en slik skandale som kunne utsette landet for spott og spe.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 107.]]</ref><ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 105.]]</ref>

Birkeland kunne etter dette ha gjort noe modifikasjoner av kanonen for å unngå kortslutninger, men han begynte istedenfor å tenke på en annen bruksmulighet, nemlig elektrokjemisk industri. Ulempen var at utvikling innenfor dette feltet ville være mer tidkrevende.<ref name=jago108>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 108.]]</ref>

=== Kunstgjødselproduksjon ===
==== Møte med Sam Eyde ====
[[Fil:Sam Eyde photographed 1910.jpg|mini|Generaldirektør [[Sam Eyde]] fotografert rundt 1910. {{byline|Norsk Hydro history gallery}}]]

I februar 1903 hadde Birkeland vært gjest i et middagsselskap hos statsminister Knudsen, her hadde han møtt ingeniøren og forretningsmannen [[Sam Eyde]]. Eyde hadde stiftet et selskap som kjøpte opp fossefall sammen med svenske finansfolk. Hensikten var å utvikle elektrokjemisk industri med vannkraft som billig innsatsfaktor. Blant annet hadde han kjøpt [[Rjukanfossen]] og [[Vamma kraftverk|Vammafossen]]. Eyde hadde i forbindelse med dette drevet en del med elektriske ovner for foredling av jern og aluminium.<ref name=jago108/>

Under middagen oppstod en diskusjon mellom industrilederne og politikerne, om den forestående gjødselkrisen i Europa. Ved begynnelsen av 1900-tallet hadde den engelske fysikeren og kjemikeren [[William Crookes]] (1832–1919) forutsett «en nært forestående uttømming av verdens ressurser av fiksert nitrogen». Kun et naturlig [[natriumnitrat]] som ble utvunnet i Chile var tilgjengelig, den såkalte ''chilesalpeteren''. Forskere mente på slutten av 1800-tallet at verden snart kom til å bruke opp sine reserver av bundet nitrogen: Crookes hadde estimert at salpeterreservene bare ville vare i ytterligere 30 år. Dermed ville det bli vanskelig å fø verdens økende befolkning.<ref name=jago108/><ref name=EgBu109>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 109.]]</ref> 

På grunn av disse prognosene hadde forskere verden over gjort eksperimenter med å fremstille kunstig gjødsel. Det var kjent at det i luft finnes [[nitrogen]] og [[oksygen]], som ved svært høye temperaturer kunne reagere sammen og danne hovedbestanddelen i [[kunstgjødsel]]. Birkeland var interessert i temaet, dermed kunne han fortelle at alle forsøk på industriell fremstilling hadde feilet. Da han nevnte at en spesiell type ovner var nødvendig for slik produksjon, fikk Eyde interesse for diskusjonen. Birkeland forklarte da at det var behov for en spesiell ovn som kunne etterligne lyn, slik at oksidering av nitrogen kunne finne sted. Eyde skjønte straks at en løsning på gjødselkrisen ville gi enorm økonomisk suksess. Senere på kvelden fortalte Birkeland at han hadde løsningen: Dersom den store lysbuen i den elektriske kanonen ble kortsluttet, kunne den utnyttes sammen med sterke magnetiske felter for å lage en ovn for produksjon av kunstgjødsel.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 109.]]</ref>

Etter diskusjonen med Eyde gikk Birkeland i gang med å tenke ut hvordan en slik ovn kunne konstrueres. Rundt en elektrisk lysbueovn ville han plassere sterke elektromagneter for å få lysbuen til å utvides i halvsirkelform. Han måtte også tenke ut en mekanisme for å slippe luft inn og ut av ovnen. De britiske fysikerne [[Joseph Priestley]] (1733–1804) og [[Henry Cavendish]] (1731–1810) hadde allerede i 1780 greid å produsere små mengder [[salpetersyrling]] ved hjelp av elektriske gnister. Senere i 1902 hadde amerikanerne Bradly og Lovejoy forsøkt å bygge en fabrikk ved Niagara for å produsere salpeter, men mislyktes på grunn av lav produktivitet.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 110.]]</ref> 

Eyde og Birkeland inngikk kontrakt om å samarbeide om utvikling av en metode for «fremstilling av nitrogenforbindelser eller andre kjemiske forbindelser av luft eller andre gassblandinger, ved hjelp av flate elektriske lysbuer.» Denne metoden skulle det tas patent på, noe som ble gjort i februar 1903. Eyde hadde sine grunner til å få inngått dette samarbeidet så raskt som mulig, for hans bygningsfirma var i krise. Han hadde bygget opp et ingeniørfirma med 30 ansatte ingeniører, men etter [[Kristianiakrakket]] i 1899 måtte han si opp alle ansatte. Imidlertid var de to partene skeptiske til hverandre. Birkeland var spesielt skuffet over at Eyde ville at de to skulle ha delte patentrettigheter. På den ene siden visste Birkeland at Eyde var i stand til å finansiere utviklingen, men Birkeland visste også at han lett kunne bli satt ut på sidelinjen når hans ekspertise ikke lenger var nødvendig.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 111–112.]]</ref>

==== Utvikling av en lysbueovn ====
[[Fil:Research plant for fertilizer production in Frognerkilen (cropped).jpg|mini|Fra forsøksfabrikken i [[Frognerkilen]] hvor de første forsøkene som ledet frem mot [[Birkeland-Eyde-prosessen]] ble utviklet. Sannsynligvis er det Eivind Boys Næss som står midt i bildet og Birkeland til høyre.]]

Etter at samarbeidet med Eyde ble innledet i februar, arbeidet Birkeland intenst med utviklingen av en prototyp for en gjødselovn. Fra før arbeidet Birkeland dag og natt med å utvikle den elektriske kanonen og en effektiv strømbryter, samt at han også skulle undervise sine studenter. I slutten av februar ble selskapet ''Birkelands Interessentskab'' stiftet. Eyde tok seg av finansene, og Birkeland startet de første eksperimentene på sitt kontor. Da kontoret utpå våren ble for lite og varmt å arbeide i, flyttet han utstyret til et enkelt lokale på en skraphandlertomt i Frognerkilen. Med seg fikk han ingeniøren Eivind Bødtker Næss, en av Eydes tidligere ansatte.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 115.]]</ref><ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 111.]]</ref>

Virkemåten til ovnen var at den skulle tilknyttes 50 [[Hz]] [[vekselstrøm]] for å få en hurtig varierende lysbue. Mellom to elektroder inne i ovnen, ble det dannet en [[lysbue]] som ved hjelp av kraftige [[elektromagnet]]er ble dratt ut i en halvsirkel. Fordi elektrodene ble tilknyttet vekselstrøm ble lysbuene hurtig dannet og spredd ut til siden, før de ble brutt. Men på grunn av den raske vekslingen så det for det blotte øyet ut som en jevnt, lysende skive. Lysbuen oppnådde en temperatur på 3000 °C. Disse forholdene fikk luftens nitrogenmolekyler (N<sub>2</sub>) til å hurtig kollidere og binde seg til oksygenmolekyler (O<sub>2</sub>), slik at nitrogenoksid (NO<sub>2</sub>) ble dannet. Videre ble denne gassen ledet ut for å reagere med vann, slik at [[salpetersyre]] (HNO<sub>3</sub>) oppsto; i neste trinn ble syren ledet over på kalkstein for å danne kalsiumnitrat (Ca(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>) eller salpeter.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 116.]]</ref><ref name=EgBu113>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 113.]]</ref> 

Næss arbeidet systematisk og testet nøye ut hver eneste idé for ovnens oppbygging. Dette førte han inn i laboratorieprotokollen. Birkeland på sin side var mer entusiastisk, og hadde hver morgen nye ideer han ville ha testet ut. Mens de arbeidet med utviklingen, la Eyde stort press på Birkeland om å arbeide raskt. Eyde hadde nemlig via sine kontakter fått rede på at det tyske storkonsernet [[BASF|Badische Annilin und Soda Fabrikk]] (BASF) også holdt på med utvikling av en lignende prosess. Dette hadde ingeniøren [[Otto Schönherr]] (1861–1926) holdt på med helt siden 1897.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 117.]]</ref> Birkeland arbeidet så intenst med utviklingen av ovnen at han ikke hadde tid til å ta i mot ekspedisjonsmedlemmene som kom tilbake fra nordlysobservasjonene i juli. Det ble til at Sæland selv oppsøkte Birkeland for å fortelle at alle var kommet hjem i godt behold. Den 7. august 1903 kom Birkeland inn i laboratoriet, der så han Næss som satt og rørte rundt i en melkehvit oppløsning i en kjele. Han skjønte da at de for første gang hadde greid å produsere salpeter, hvoretter han utbrøt: «Godt! Nå blir vi rike.»<ref name=jago118>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 118.]]</ref>

<div style="text-align:center">'''Utvikling av lysbueovnen''':</div>
<gallery class="center">
Den første eksprimentalovn - no-nb digifoto 20160414 00478 bldsa EYDE 5 04 035 (cropped).jpg|<small>Tidlig prototype.</small>
Den første Forsøksovn, Frognerkilen - no-nb digifoto 20160414 00477 bldsa EYDE 5 04 034 (cropped).jpg|<small>Tidlig prototype med [[elektromagnet]]er påmontert.</small>
Ankerløkken 60-80 kw jernovn og messingovn - no-nb digifoto 20160414 00442 bldsa EYDE 5 04 030b (cropped).jpg|<small>To ovner og utstyr på Ankerløkken</small>
Ankerløkken - no-nb digifoto 20160414 00463 bldsa EYDE 5 04 019 (cropped).jpg|<small>Forsøksfabrikken på Ankerløkken</small>
</gallery>

==== Finansiering og videre utvikling ====
[[Fil:MarcusWallenberg3.jpg|mini|[[Marcus Wallenberg (1864–1943)|Marcus Wallenberg]], direktør i Stockholms Enskilda Bank, var viktig i finansieringen av [[Norsk Hydro]]. Birkeland tok senere kontakt med Wallenberg for finansiering av andre forsøksprosjekter, blant annet utvikling av [[kjernekraft]] i 1906.]]

[[Fil:Kong Chulalongkorn ved Representasjonsboligen på Notodden - no-nb digifoto 20160422 00184 bldsa EYDE 5 10 010 (cropped).jpg|mini|Mange prominente personer kom til [[Norsk Hydro]] og representasjonsboligen på Notodden. Her er det Kong [[Rama V|Chulalongkorn]] av [[Thailand|Siam]] med følge som er gjest hos [[Sam Eyde]].]]

Det første Eyde gjorde da han fikk nyheten om at Birkeland hadde lyktes med å fremstille salpeter, var å kontakte sine bekjentskaper innenfor finansmiljøene.Han var særlig interessert i å få direktør i [[Skandinaviska Enskilda Banken|Stockholms Enskilda Bank]], [[Marcus Wallenberg (1864–1943)|Marcus Wallenberg]] (1864–1943) til å fatte interesse for utviklingen. Ingen var imidlertid særlig interessert, heller ikke BASF i Tyskland.<ref name=jago118/>

I begynnelsen av september 1903 hadde Eyde greid å få etablert et selskap med navn Det Norske Kvælstofkompagni. Her hadde svenske investorer, inkludert Wallenberg, kjøpt aksjer. Birkeland hadde ikke sitt navn i selskapet, men eide 1/5-del av aksjene. For å få bygget en ny og større prototyp, ble forsøkene flyttet til transformatorstasjonen ved Ankerløkken, nordvest i Kristiania. Nå hadde de enda større press på seg for å få ferdig en fungerende ovn, for også de tyske konkurrentene var kommet langt i sin utvikling. Med seg hadde Birkeland kjemikeren [[Claus Riiber]] (1867–1936), i tillegg til Næss. De arbeidet alle dager i uken, også søndager. Hele høsten 1903 holdt de på slik, uten annen fri enn to dager i forbindelse med julen.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 120.]]</ref><ref name=EgBu113/>

Birkeland ble under dette arbeidspresset plaget med søvnløshet, migrene og rastløshet. I tillegg måtte han tåle Eydes stadige utålmodige kritikk. Eyde forhørte seg om Birkelands helsetilstand og fikk høre at han var belemret med «nervøse fryseanfall». Dermed begynte Eyde å planlegge hvordan Birkeland kunne presses ut på sidelinjen når de mest teoretiske delene av utviklingen var utført. Han kontaktet sin samarbeidspartner i Sverige for å finne en ingeniør som kunne ta over utviklingen, dersom Birkeland måtte erstattes. Det gikk heller ikke så bra med samarbeidet mellom Næss og Birkeland. Deres arbeidsmetoder og tilnærming til oppgaven var svært forskjellig. Birkeland begynte å forestille seg at Næss var en «spion» for Eyde.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 121.]]</ref> 

Ved Wallenbergs hjelp, ble den svenske ingeniøren Arvid Lindström (1866–1944) involvert i utviklingen i februar 1904. Birkeland ble svært oppbrakt over at en ukjent ingeniør var engasjert, uten hans samtykke. Wallenberg og Lindström kom sammen med Eyde for å inspisere utviklingen av anlegget, uten at Birkeland kunne annet enn svare høflig på spørsmålene som ble stilt. To dager etter dette besøket kollapset Birkeland. Han ble sengeliggende og snakket i villelse. I henhold til biografen Jago var det nå at hans bror, Tønnes, fikk tak i den nye medisinen Veronal. Veronal frembrakte søvn og dempet depresjon. Birkeland inntok medisinen sammen med whisky.<ref name=jago122123>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 122–123.]]</ref> 

Eyde tok nyheten om Birkelands sammenbrudd som en lettelse. Han tenkte at da kunne ikke Birkeland stå i veien for den svenske ingeniøren. Birkeland fikk også mistanke om at dette var Eydes plan. Eyde skrev til Wallenbergs bror at Birkelands medvirking i utviklingen etter dette var helt overflødig.<ref name=jago122123/> Utpå våren 1904 var Birkeland blitt frisk nok til å delta videre med utviklingen av ovnen. Han hadde innsett at han måtte finne seg i å arbeide sammen med Eydes ansatte. Samtidig fikk han mer tid til overs, som han benyttet til å se på resultatene fra nordlysmålingene.<ref name=jago125>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 125.]]</ref> 

I april 1904 ble selskapet ''[[Elkem|Det Norske Aktieselskap for Elektrokemisk Industri]]'' (ELKEM) stiftet. Dette ble stiftet med Wallenbergbrødrene som garantister, med en kapital på fem millioner kroner. ELKEM overtok aksjemajoriteten i Det norske Kvælstofkompagni, samt rettighetene til Eydes vannkraftressurser. Det nye selskapet besluttet at en ny prøvefabrikk skulle bygges på [[Notodden]]. Birkeland fikk det overordnede ansvar for planleggingen av denne fabrikken.<ref name=jago125/>

Eyde la igjen stort press på sine ingeniører og arbeidsfolk, for å få fabrikken på Notodden ferdig raskest mulig. Den franske storbanken [[BNP Paribas|Paribas]] var blitt forespurt om å investere i foretaket, men hadde meldt at de bare var interessert dersom en ekspertkomité ville uttale at produksjonsmetoden var effektiv nok til å gi overskudd. Om det skulle vise seg at den ovnen som BASF utviklet, produserte mer salpeter per tilført energimengde, ville det bety at metoden til Birkeland ville bli lagt til side. Dette ville bety at det norske selskapet gikk konkurs. Eyde bestemte seg for at en dag i juni 1905 skulle settes av til inspeksjon av en ekspertkomité. Birkeland på sin side var redd for noe annet, nemlig at konfliktene rundt [[unionsoppløsningen]] skulle utløse krig. I så fall ville de svenske investorene ikke kunne overføre penger til prosjektet.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 126.]]</ref>

==== Ekspertkomiteens vurdering ====
[[Fil:Ovnshus gl. Fabr. Not. - no-nb digifoto 20160411 00224 bldsa EYDE 5 5 og 6 095 (cropped).jpg|mini|Store lysbueovner i forsøksfabrikken på Notodden.]]

[[File:Kjemisk prosess - no-nb digifoto 20160414 00482 bldsa EYDE 5 04 040 (cropped).jpg|mini|Bilde fra innsiden av lysbueovnen.]]

Utover våren ble ingeniørene på testfabrikken mer og mer desperate jo nærmere datoen for ekspertkomiteens besøk kom. For et elektrisitetsforbruk på 1 kWår (8760 kWh) produserte ikke prosessen mer enn 450 kg kunstgjødsel. Dette betydde at dersom ovnen gikk under kontinuerlig drift i et helt år, ville den bare produsere nok gjødsel til noen få hundre gårdsbruk. Eyde hadde på sin side lovet investorene i Paribas at den var i stand til å produsere 600 kg per kWår. Dessuten hadde han lovet at produksjonen etter forbedringer, skulle økes til 900 kg per kWår.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 130.]]</ref> Et annet forhold som gjorde seg gjeldende, var frykten for krig med Sverige. Dette ville både bety problemer med å få overført utstyr fra kontinentet, samt at både norske og svenske ingeniører ville bli utskrevet som soldater.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 131.]]</ref>

Ekspertkomiteen ankom Notodden den 20. juni 1905 og ble ledet av den britiske fysikeren [[Silvanus Thompson]] (1851–1916). For øvrig var Wallenberg, direktøren for utenlandske lån i Paribas, samt kjemikerne [[Otto Nikolaus Witt]] (1853–1915) og [[Alphonse Theophile Schloesing]] (1856–1930) med.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 132.]]</ref> Da komiteen så på anlegget, var produksjonen på 500 kg per 1 kWår, men de ville ikke gi noen endelig beskjed om dette var tilstrekkelig.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 133.]]</ref>

Ekspertkomiteen ga senere på året en sjenerøs omtale av produksjonsmetoden. De mente videre at en produksjon på 500 kg kunstgjødsel per kWår var godt nok. Paribas støttet da foretaket, og flere internasjonale patenter på metoden ble tatt ut. Dermed ble selskapet ''[[Norsk Hydro|Norsk Hydro-Elektrisk Kvælstofaktieselskab]]'' stiftet den [[2. desember]] [[1905]].<ref name=EgBu117>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 117.]]</ref> 

At Norge, gjennom Birkeland–Eyde-prosessen, spilte en avgjørende rolle i å avverge en verdensomspennende hungerkatastrofe, ble en populær fremstilling i samtiden.<ref name=EgBu117/>

Før stiftelsen av selskapet var det heftig krangling mellom Birkeland og Eyde, om patentrettigheter og sammensetning av det nye selskapets styre. Det ble til at Birkeland fikk eierskap til tolv patenter. Han ble fornærmet over å ikke være med i selskapet styre, men etter en stund tenkte han at det var det beste, fordi han da ikke trengte å se så mye til Eyde.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 135.]]</ref>

==== Birkeland trekker seg ut av industriforetaket ====
I juni 1906 reiste Birkeland til [[Berlin]] for å holde et foredrag om gjødselovnen for BASF. Schönherr som nå var blitt direktør i BASF, så for seg at et samarbeid med Norsk Hydro ville gi god tilgang til vannkraft. Denne billige krafttilgangen hadde de ikke i Tyskland. Dessuten var [[konsesjonslovene]] innført i Norge, slik at et utenlandsk selskap ikke lenger ville ha noen enkel mulighet for selv å kjøpe norske fossefall. Det ble også vurdert samarbeid om den tekniske utviklingen.<ref name=jago139140>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 139–140.]]</ref>

Birkeland fikk en avtale med Eyde, der han skulle få en engangsutbetaling på 135&nbsp;000 kroner for å gi fra seg aksjene i ELKEM, Norsk Hydro og Det Norske Kvælstofkompagni. Han skulle videre få et årlig konsulenthonorar på til sammen 10&nbsp;000 kr, fra ELKEM og Norsk Hydro. I avtalen skulle han heller ikke starte noe eget konkurrerende selskap, men han skulle være tilgjengelig for konsulentbistand. Selv om utviklingen av [[Birkeland-Eyde-prosessen]] hadde tappet ham for krefter de siste tre årene, måtte han finne seg i å se at han ikke lenger ville få noen innflytelse over selskapet. Imidlertid innså han at «makt kom av rikdom og eierskap. Intelligens var nødvendig, men ble alltid utmanøvrert av den innflytelsen som penger ga.»<ref name=jago139140/>

I desember 1906 inngikk Norsk Hydro en kontrakt med BASF om utbygging av Rjukanfossen. Nå var derimot Eyde svært interessert i å knytte til seg Birkeland. Det ble inngått en avtale om at han skulle være konsulent, med et årlig honorar på 12&nbsp;000 kroner på livstid.<ref name=jago146/>

==== Enda en ny konkurranse for Birkeland–Eyde-prosessen ====
[[Fil:Rjukan fabriker. 90. (9456211189).jpg|mini|Rjukan som tidligere bare bestod av noen husmannsplasser hadde vokst til å bli et industristed med {{nowrap|10 000}} innbyggere fra 1905 til 1910. Det hadde blitt investert hundre millioner kroner i salpeterverket og [[Vemork|Rjukanfossen kraftverk]] var under bygging på denne tiden. Mye på grunn av virksomheten til [[Sam Eyde]] hadde Stortinget innført [[konsesjonslovene]].<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 153.]]</ref> Her fra Rjukan fabrikker.]]

Birkeland hadde etter 1906 flere rolige år da han arbeidet med nordlysforsking. Våren 1910, mens Birkeland arbeidet i sitt laboratorium, kom Eyde overraskende og uanmeldt på besøk.<ref name=jago150151>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 150–151.]]</ref>

Eyde fortalte at BASF var misfornøyd med ovnen Birkeland hadde utviklet, og heller ville satse på sin egen ovn. Aksjonærene på sin side hadde bare interesse av at den mest effektive ovnen ble brukt. Det var derfor bestemt at det skulle settes opp en konkurranse om hvilken ovn som kunne produsere mest salpeter i løpet av 24 timer. Før konkurransen kunne hver av partene, altså Hydro og BASF, optimalisere utforming av sine respektive ovner. Den beste ovnstypen skulle velges til den nye fabrikken på Rjukan. For Birkeland ville det bety at han ville miste sitt konsulenthonorar, om hans ovnstype ble vraket. Dermed ville hans nordlysforsking miste sin viktigste finansieringskilde. Et annet moment var at om dette skjedde, ville ikke Norsk Hydro ha noe annet norsk i seg enn selve navnet.<ref name=jago150151/> Birkeland bestemte seg raskt for at han ikke hadde noe annet valg enn å reise opp til forsøksfabrikken på Notodden.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 152.]]</ref> Der måtte han og Eydes ingeniører på nytt arbeide dag og natt med å utvikle prosessen.<ref name=jago150151/>

Birkeland og Eydes unge ingeniører arbeidet i én måned med forbedring av ovnskonstruksjonen, uten å komme noen vei. På slutten av disse dagene orket Birkeland ikke å forlate sengen, eller han ble bare sittende og se ut i luften. En slik dag satt han inntil peisen i Hydros administrasjonsbygning, og  la på en stor vedkubbe i glørne.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 154.]]</ref> Da slo en tanke ned i ham: Ovnen måtte skaleres opp for å bli mer effektiv, kanskje to til tre ganger større enn den konstruksjonen de til da hadde benyttet. Etter dette satt han oppe hele resten av dagen og natten med sine regnestykker for prosessen. Da han neste dag møtte ingeniørene i fabrikken, sa han at det de måtte gjøre var å øke størrelsen på ovnen fra 1000 kW til 3000 kW. Ingeniørene var til å begynne med avventende, de kjente til at Næss var svært skeptisk til Birkelands eksentriske ideer. Men de lot de seg overtale av Birkelands entusiasme og innsikt, selv om det bare var seks uker til den måtte være ferdig.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 155.]]</ref>

Under testen var også de tyske ingeniørene ankommet for å teste sin ovnskonstruksjon. De to gruppene av ingeniører holdt seg for seg selv, også under måltidene. Slik som konkurransen var satt opp, var det tillatt at maskinene ble justert eller reparert under testen. Konkurransen startet klokken fire på ettermiddagen og det var alltid noen til stede, av frykt for sabotasje fra det konkurrerende laget. Neste morgen ankom Eyde med noen aksjonærer og styremedlemmer, samt to uavhengige observatører. Observatørene stilte tekniske spørsmål, men var ellers avmålte. Klokken fire ble testen avsluttet, deretter ble mengden salpeter målt og elektrisitetsforbruket avlest. Senere på kvelden kom resultatet fra observatørene, deres vurdering var at testen var uavgjort. Birkelands ovn var litt mer effektiv enn den tyske, men den tyske ovnens såkalte ''absorberingssystem'' var noe bedre.<ref name=jago158>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 158.]]</ref>

Imidlertid viste det seg at de tyske ingeniørene var rasende over at Birkeland hadde økt størrelsen på ovnen. Birkeland på sin side mente at dette var det ikke satt noen regler for.<ref name=jago158/> Avgjørelsen ble at 4/5-deler av ovnene i den nye salpeterfabrikken skulle være av den tyske typen, og de resterende av Birkelands type. Birkeland ble svært forbauset og krevde en forklaring. Eydes forklaring var at Birkeland ikke hadde gjort noen feil med å øke ovnsstørrelsen i siste liten, men at dette var en etisk feil. Birkeland forstod etter dette at Eyde hele tiden hadde forventet at den norske ovnen ville gå tapende ut av konkurransen. At Eyde hadde valgt å la Birkeland lede forsøket, og ikke Næss, betydde at han ville gi Birkeland skammen over at hans ovn ble utkonkurrert. Birkeland ble nedslått da han forstod at han egentlig var blitt tilkalt for å arbeide dag og natt, bare for å bli syndebukk for Eyde.<ref name=jago159>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 159.]]</ref>

[[Fil:Såheim hydropower station in Rjukan.jpg|mini|Birkeland fikk sin oppreisning da hans ovnskonsept ble valgt til den nye fabrikken [[Såheim kraftverk|Rjukan II]] i forbindelse med [[Såheim kraftverk]]. Denne avgjørelsen var tatt mer på storpolitisk grunnlag. På grunn av konflikten mellom Frankrike og Tyskland rundt innflytelse i Marokko ([[Agadirkrisen]]), hadde den franske regjeringen lagt press på banken [[Paribas]] om å skyve de tyske eierne ut av [[Norsk Hydro]]. Dette for at de ikke skulle få lett tilgang til [[salpeter]], som var en hovedkomponent i sprengstoff.<ref name=Jago165>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 165.]]</ref>]]

På grunn av de storpolitiske forholdene ble Birkeland–Eyde-prosessen valgt til de nye produksjonsanleggene på Rjukan. Birkeland visste derfor at han ikke kunne ta så stor personlig ære for valget, men han fikk uansett sitt konsulenthonorar øket til 22&nbsp;000 kroner per år. Han fikk også over 200&nbsp;000 kroner etter at han solgte aksjene i Norsk Hydro. Dette utgjorde mer enn 40 ganger hans årlige professorgasje. Uansett kunne han glede seg over at valget av Birkeland-ovnen ble omtalt i avisene og forsterket æresfølelsen til den unge norske nasjonen. Samtidig med at [[Roald Amundsen]] (1872–1928) vant kappløpet om Sørpolen, var også Birkeland en fremtredende figur nasjonalt.<ref name=Jago165/><ref name=EgBu119>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 119.]]</ref>

Norsk Hydro hadde innen 1912 investert over 100 millioner kroner i sine fabrikker i Telemark, like mye som Norges statsbudsjett på denne tiden. Gjødselen ble kalt [[norgessalpeter]] og takket være store vannkraftressurser kunne dette produseres i store mengder og eksporteres.<ref>[[#PB|Brekke: ''Nordlysets far'' side 58.]]</ref>

Birkeland–Eyde-prosessen var relativt ineffektiv med hensyn til energiforbruk. Derfor ble den gradvis erstattet i Norge av [[Haber–Bosch-prosessen]], og rundt 1940 var Birkeland–Eyde-prosessen ikke lenger i bruk.<ref name=EgBu119/>

=== Andre ideer og oppfinnelser ===
Selv om Birkeland arbeidet svært mye, fortalte assistentene hans om at han kunne returnere til laboratoriet etter en luftetur, med hatten bak i nakken og oppglødd over nye ideer eller oppfinnelser. Spesielt under uttesting av fettherding klaget de andre professorene på den grusomme stanken som spredde seg ut over universitetet. Dessuten var de ikke fornøyd med at han hadde tatt en halv forelesningssal til sin forskningsvirksomhet.<ref>[[#Jago|Jago: ''Nordlysets gåte'' side 164–165.]]</ref>

Birkeland sendte i 1906 to brev til Wallenberg-brødrene, hvor han foreslo at de skulle investere i et forsøksprosjekt som skulle lede til praktisk bruk av [[kjernekraft]]. Dette var før den newzealandske fysikeren [[Ernest Rutherford]] (1871–1937) hadde vist at atomer består av en kjerne med elektroner som kretser rundt den. Det var også flere år før [[Niels Bohr]] (1885–1962) hadde kommet frem til sin teori om atomenergi, og før [[Albert Einstein]] (1879–1955) hadde publisert sin teori om sammenhengen mellom energi og [[masse]]. Birkeland håpet at Wallenberg-brødrene ville finansiere hans prosjekt med {{nowrap|100 000}} kroner, i tillegg til en årlig lønn på 20 000 kroner til ham selv. Marcus Wallenberg innså at Birkelands idé var gigantisk, men han avslo å gi noen finansiell støtte til dette, før han fikk noen avkastning fra prosjektet med kunstgjødselproduksjon.<ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 127.]]</ref>

[[Fil:Ion Engine Test Firing - GPN-2000-000482.jpg|mini|Testoppsett for akselerasjon av ioner for fremdrift av [[romfartøy]]er. {{byline|NASA}}]]

Birkeland og Olav Devik gjorde noen forsøk sommeren 1912, med et mulig system for fremdrift av [[romfartøy]]er. I franske aviser var det på denne tiden artikler om hvordan fremtidige romfartøyer kunne drives frem i det tomme verdensrommet, når det ikke finnes noe som kan skyves på. Birkeland mente at dette ikke kunne være noe problem, det var bare å anvende reaksjonskraften fra en elektrode som sender ut en katodestråle. Han var fornøyd med eksperimentet, og mente at fremtidige romfartøyer ville bruke dette konseptet. I dag er det kjent som [[ionemotor]]er.<ref>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 128.]]</ref>

Rundt 1906 ble Birkelands interessert i [[telegraf|telegraf-]] og [[Telekommunikasjon|telefonsystemer]]. Han mente at den elektriske lysbueovnenen som han hadde utviklet, kunne benyttes som del av en senderkrets for [[radiobølger]]. Han tok ut syv patenter relatert til dette, og fikk tillatelse til å montere en [[antenne]] på 15 meter på taket av universitetet. En mottager som ble montert opp i Frognerkilen, tok imot signaler. Eksperimentene ble omtalt i utenlandsk presse, men Birkeland var misfornøyd med resultatene. Han ville fortsette eksperimentene, men døde innen det var mulig.<ref name=EgBu129>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 129.]]</ref>

[[Margarin]] kan produseres med utgangspunkt i hvalolje, noe som Norge hadde rikelig tilgang til via hvalfangst. En stor fabrikk ble planlagt i Sandefjord, men en utenlandsk investor kjøpte opp selskapets aksjer før byggingen skulle startes; han nektet bruk av Birkelands patent for produksjon.<ref name=EgBu129/>

Birkeland hadde fra 30-årsalderen alvorlig hørselstap som utviklet seg til det verre. Han hadde eksperimentert med utvikling av høreapparater, og søkt om patent.<ref name=EgBu129/>

Vinteren 1915–1916, da han var i Egypt, fikk han en idé om at torskeegg kunne brukes til å fremstille [[kaviar]]. Han fikk ideen da han fikk en oppskrift på tyrkisk kaviar som han modifiserte. Et norsk firma ble interessert i ideen, men på grunn av første verdenskrig ble videre samarbeid vanskelig.<ref name=EgBu130>[[#EgBu|Egeland og Burke: ''The First Space Scientist'' side 130.]]</ref> 

Under sitt opphold i Egypt la Birkeland merke til turister som solte seg, og mente at solstrålene var helsebringende. Han tenkte at stråling fra radioaktive materialer ville være enda mer effektivt. Dermed kontaktet han kjemikeren [[Ellen Gleditsch]] (1879–1968) som hadde arbeidet med den polske kjemikeren og fysikeren [[Marie Curie]] (1867–1934) i Paris. Gleditsch var ekspert på radioaktiv stråling, og tidligere hadde Birkeland arbeidet for at hun skulle få et professorat i Norge, noe hun også fikk. Birkeland sendte brev til henne om et samarbeid om mulige metoder for strålebehandling i medisinsk sammenheng, men på grunn av verdenskrigen ble kommunikasjonen dem imellom nærmest umulig.<ref name=EgBu130/>