A segunda mais importante das invenções do Nobel foi a dinamite, em 1867. Ele cunhou o nome da dinamite grega, “poder”. A base da invenção foi a sua descoberta de que o kieselguhr, uma terra siliciosa porosa, absorveria grandes quantidades de nitroglicerina, dando um produto muito mais seguro de manusear e mais fácil de usar do que apenas a nitroglicerina.
Dinamite Nº 1, como lhe chamava o Nobel, era 75% de nitroglicerina e 25% de guhr. Pouco depois da sua invenção, Nobel percebeu que guhr, uma substância inerte, não só não contribuía nada para o poder do explosivo, como na realidade o detraía porque absorvia calor que de outra forma teria melhorado a acção do detonador. Voltou-se, portanto, para ingredientes activos tais como polpa de madeira para um absorvente e nitrato de sódio para um agente oxidante. Ao variar a proporção de nitroglicerina para estes “dopes”, como vieram a ser chamados, Nobel não só melhorou a eficiência da dinamite como também foi capaz de a preparar em resistências variáveis, denominadas dinamites rectas. Assim, 40% da dinamite simples continha 40% de nitroglicerina e 60% de doping.
Nobel patenteou a utilização de ingredientes activos na dinamite em 1869. Vários outros obtiveram patentes semelhantes aproximadamente ao mesmo tempo, no entanto, e o resultado foi que ninguém podia estabelecer uma reivindicação clara sobre a invenção.
A próxima contribuição notável de Nobel foi a sua invenção de dinamites gelatinosas em 1875. Há uma lenda que diz que ele feriu um dedo e usou colódio, uma solução de nitrocelulose com teor relativamente baixo de nitrogénio numa mistura de éter e álcool, para cobrir a ferida. Mais tarde, incapaz de dormir devido à dor, Nobel foi ao laboratório para descobrir que efeito teria o colódio sobre a nitroglicerina. Para sua grande satisfação, descobriu que, após a evaporação dos solventes, permaneceu um material duro, de plástico. Descobriu que podia duplicar isto através da adição directa de 7 a 8% de nitrocotton do tipo colódio à nitroglicerina e que quantidades menores de nitrocotton diminuíam a viscosidade e permitiam-lhe adicionar outros ingredientes activos. Chamou ao material original gelatina de jacto e às misturas de droga dinamites de gelatina. As principais vantagens destes produtos eram a sua elevada resistência à água e o seu maior poder de acção explosiva do que as dinamites comparáveis. Este poder acrescido resultou de uma combinação de maior densidade e um grau de plasticidade que permitiu o preenchimento completo do furo (o buraco que estava furado na costura do carvão ou noutro local para a implantação do explosivo).
O primeiro fabrico em grande escala de nitroglicerina nos Estados Unidos é atribuído a George Mowbray, um químico de considerável capacidade que tinha acompanhado com grande interesse o trabalho de Sobrero e outros na Europa. Mowbray publicou uma oferta publicitária para o fornecimento de nitroglicerina. Isto levou a um convite para fabricá-la para a conclusão do túnel Hoosac em North Adams, Massachusetts. A fábrica de Mowbray foi construída perto de North Adams, na última parte de 1867. A maior parte do seu produto foi para o túnel, mas uma quantidade substancial foi enviada, congelada, para todo o leste dos Estados Unidos e Canadá. A nitroglicerina pura, relativamente insensível na forma congelada, congela a cerca de 11° C (52° F) e é, portanto, fácil de manter congelada, embalando-a em gelo. Antes de encerrar a sua fábrica devido a dificuldades patentes, Mowbray fez cerca de 450.000 kg de nitroglicerina sem acidentes, quer no fabrico quer no envio.
Uma das primeiras utilizações principais da nitroglicerina nos Estados Unidos foi em poços de petróleo para aumentar o fluxo de petróleo. E.A.L. Roberts nesse país obteve uma patente cobrindo este procedimento e mais tarde adquiriu o direito de fabricar e utilizar nitroglicerina ao abrigo das patentes Nobel. Teoricamente, isto deu-lhe o monopólio de disparo de poços de petróleo, e a sua empresa dominou o campo, mas muitos dos seus concorrentes ignoraram os seus direitos de patente.
Após 1883, o uso de nitroglicerina foi, com algumas excepções sem importância, restrito ao disparo de poços de petróleo. Nos últimos anos, foram desenvolvidos meios mais eficientes para aumentar o fluxo de petróleo. A nitroglicerina ainda é utilizada ocasionalmente porque é mais económica em pequenos poços.
Três túneis destacam-se como referências na história do uso de explosivos: primeiro é o Mont Cenis, um túnel ferroviário de 13 quilómetros (8 milhas) conduzido através dos Alpes entre França e Itália em 1857-71, muito o maior trabalho de construção com pólvora negra até essa altura; segundo foi o 6.4 quilómetros (4 milhas) Hoosac, também um projecto ferroviário, durante a construção do qual (1855-66) a nitroglicerina substituiu pela primeira vez a pólvora negra na construção em grande escala; terceiro foi o túnel de desenvolvimento da mina de Sutro em Nevada (1864-74) onde se iniciou a mudança da nitroglicerina para a dinamite para este tipo de trabalho.
Nitrato de amónio
Após as dinamites rectas e gelatinas, o próximo avanço importante na dinamite foi a substituição do nitrato de amónio por parte da nitroglicerina para dar um produto mais seguro e menos dispendioso. A utilização de nitrato de amónio em explosivos tinha sido patenteada por outros na Suécia em 1867, mas foi o Nobel que tornou as novas “dinamites extra” bem sucedidas ao conceber gelatinas que continham entre 20 a 60% de nitrato de amónio.
Durante o período 1867-84, muitas pessoas trabalharam para desenvolver misturas não gelatinosas de nitrato de amónio, mas nada de valor resultou, em grande parte porque o nitrato de amónio é demasiado higroscópico; ou seja, capta a humidade com demasiada facilidade. Em 1885, R.S. Penniman, um americano, encontrou uma solução para o problema ao revestir o nitrato de amónio com uma pequena percentagem de parafina, ou alguma substância semelhante, antes da sua utilização. Com este desenvolvimento, uma série de dinamites de amoníaco depressa se tornou popular. O revestimento foi interrompido quando outros meios mais seguros foram desenvolvidos para lidar com o problema da humidade.
Todos os principais países de mineração subterrânea de carvão têm explosivos e regulamentos semelhantes. Nos Estados Unidos, os explosivos que foram aprovados pelo U.S. Bureau of Mines para utilização em minas subterrâneas de carvão são chamados permissíveis. Para além de passarem nos testes de segurança do Bureau, estes explosivos devem ser utilizados da forma especificada pelo Bureau. Em Inglaterra, os explosivos são conhecidos como permitidos; em França, explosifs antigrisouteux; na Bélgica, explosifs S. G. P. (sécurité, grisou, poussière); e na Alemanha, schlagwettersichere Sprengstoffe. Quase sem excepção, o ingrediente principal destes explosivos é o nitrato de amónio, escolhido devido à sua baixa temperatura de explosão, e quase todos eles contêm um agente refrigerante como o cloreto de sódio (sal comum) ou cloreto de amónio para evitar que o calor da sua explosão numa mina inflame gases subterrâneos como o metano, ou uma combinação deles e pó de carvão, e cause um incêndio ou uma explosão secundária desastrosa. O sensibilizador é normalmente uma pequena quantidade de nitroglicerina, mas em alguns casos é TNT, trinitrotolueno (discutido mais tarde); por exemplo, diz-se que um típico permitido russo seria 68 por cento de nitrato de amónio, 10 TNT, 20 cloreto de sódio, e 2 cascas em pó.
Como a amónia sintética se tornou menos cara devido a melhorias no fabrico e a uma mudança de matéria-prima do carvão para o gás natural, a indústria dos explosivos concentrou os seus esforços na substituição do nitrato de amónio por nitroglicerina. Dois produtos importantes foram (1) dinamites de amoníaco de baixa densidade e (2) semigelatinas. Antes do seu desenvolvimento, a densidade da maioria das dinamites era aproximadamente a mesma e era bastante elevada. A força foi alterada nos diferentes graus, variando a quantidade de explosivos utilizados. O novo conceito era o de empregar a fórmula mais forte possível, com um mínimo de nitroglicerina e um máximo de nitrato de amónio, e diluí-la sistematicamente com ingredientes adequados de baixa densidade como o bagaço (a polpa restante após a extracção do açúcar da cana) para que um pau do novo produto desse a mesma acção dinamitadora que um dos antigos. Isto proporcionou uma poupança substancial ao utilizador porque o custo por bastão do novo produto era muito mais baixo.
A única diferença entre as dinamites de amoníaco de baixa densidade e as semigelatinas é que estas últimas são parcialmente gelatinizadas através da utilização de nitrocelulose e de um teor mais elevado de nitroglicerina. Esta gelatinização proporciona uma boa resistência à água e um grau de plasticidade desejável nos orifícios de carga antes do jacto.
Estão disponíveis meios para obter uma quantidade moderada de resistência à água nas dinamites de amónia sem recorrer à gelatinização da nitroglicerina. O mais comum envolve o uso de repelentes de água, tais como estearato de cálcio, e ingredientes que formam um gel de água na superfície da dinamite que retarda a maior penetração da água. Exemplos destes últimos são produtos de amido pré-gelatinizados e farinha de centeio.
Dinamite de baixa congelação
Tentativas para reduzir o ponto de congelação da nitroglicerina começaram pouco depois de os Nobels a introduzirem comercialmente. A dinamite congelada é muito insensível, por vezes de tal forma que não dará um desempenho fiável, e é difícil de usar, uma vez que não pode ser perfurada para a inserção de uma tampa de jacto ou de uma fenda e tampada num orifício de perfuração. Consequentemente, quase tudo teve de ser descongelado para ser utilizado, e métodos de descongelamento descuidados causaram muitos acidentes. Só em 1907 se desenvolveu um procedimento razoavelmente bem sucedido para a produção de dinamite de baixa congelação. Isto envolveu a adição de 20 a 25 por cento dos isómeros líquidos (moléculas com fórmulas idênticas mas estrutura diferente) de TNT à nitroglicerina. Isto foi substituído por um curto período de tempo por uma solução nitratada de açúcar em glicerina. Em 1911 foi descoberta uma forma prática de fabrico de diglicerina (um polímero de glicerina). O seu produto de nitração, tetranitrodiglicerina, quando misturado com nitroglicerina, reduziu materialmente o seu ponto de congelação.
p> A solução final para o problema de congelação foi encontrada em 1925, quando o etilenoglicol sintético se tornou disponível. As propriedades explosivas do dinitrato de etilenoglicol são praticamente idênticas às da nitroglicerina, e as suas qualidades de baixas temperaturas de congelação são extremamente boas. A dinamite contendo uma mistura do mesmo e nitroglicerina foi armazenada ao ar livre em Point Barrow, Alasca, durante quatro anos sem congelação.