Исключительный вклад в проблему получения и использования нехимического алюминия внес выдающийся русский физик и химик Н. Н. Бекетов (1828–1911). Именно он разработал теорию и технологию алюмотермии, имеющую широкое применение в металлургии всего мира до нынешнего дня. Его книга «О вытеснении одних элементов другими» стала бестселлером для европейской технической интеллигенции, и спустя несколько лет его способ производства алюминия был применен в Германии на заводе в г. Гмелингеме. В первый же год немцы по способу Бекетова получили 58 тонн алюминия. 30 % от всего количества произведенного химическим способом.
В 1883 г. русский электрохимик А. Тюрин предложил получать алюминий электролизом расплавленного криолита с солью. К сожалению, о судьбе предложения А. Тюрина никаких данных не найдено, кроме интереса к его способу у авторов английских газет. Но в 1886 г. одновременно во Франции и Северо-Американских Соединенных Штатах француз Эру и американец Холл заявили патенты на электролитическое получение алюминия в криолит-глиноземном расплаве. На этом закончился период производства алюминия химическим способом. Электролитический способ, как более дешевый, быстро вытеснил химический с производства.
В конце XIX — начале XX веков бурно развивалась как теория, так и техника получения алюминия электролизом во всем мире. Но самыми выдающимися стали открытия российского химика И. Байера о самопроизвольном разложении алюмината натрия (патент 1889 г.) и о растворении оксида алюминия бокситов под давлением (патент 1892 г.). Оба открытия послужили основой для производства глинозема по Байеру. Несколько способов переработки нефелиновых руд на глинозем изобрел в конце XIX века русский химик Д. А. Пеняков.
Но, как сетовал в 1910 г. профессор П. П. Федотьев: «Несмотря на то, что в мире существовало 25 алюминиевых заводов, теория электрометаллургии алюминия оставалась почти неразработанной и, что в ряде ее вопросов было много невыясненного и противоречивого». Он же по существу и выпустил первый в мире фундаментальный труд по электрометаллургии.
Не вдаваясь в подробности технологического процесса, скажем лишь, что за годы, прошедшие с момента получения первого «химического» алюминия до сегодняшнего дня, этот металл прошел серьезную эволюцию. В 1900 г. алюминий производили в 6 странах. Перед Первой мировой войной — уже в 16. Легкий (втрое легче стали), прочный, гибкий, ковкий, почти не подверженный коррозии металл получил чрезвычайно высокую оценку техников, особенно в военных ведомствах. Некогда безумно дорогой синтез химических соединений превратился в один из относительно дешевых, но крайне необходимых и наиболее потребляемых в промышленном производстве металлов.
Россия, перед Первой мировой войной, потребляя ежегодно около 1280 тонн алюминия, сама не производила его. Весь алюминий отечественная промышленность получала из-за границы. О ненормальности такого положения вещей еще в 1914 г. писали Н. А. Пушкин, Э. Э. Димлер и М. С. Максименко. Нельзя сказать, что правительство Российской империи ничего не предпринимало в этом направлении. В 1906 г. при военном министерстве была создана комиссия по алюминию. Но для практического производства алюминия не предпринималось никаких шагов вплоть до мировой войны, когда потребность в этом металле необычайно возросла.
Только на 1916 г. заявки на алюминий составили 9100 тонн, что было в 4 раза больше закупленного в предвоенном 1913 г. Получить такое количество металла в годы войны было практически невозможно, так как главный поставщик алюминия в Россию — Франция — сама использовала его для покрытия своих военных нужд. Другие западные страны, пользуясь безвыходным положением России, соглашались поставлять алюминий только в случае принятия кабальных условий.
Сложившаяся ситуация вынуждала русское правительство резко изменить свое отношение к производству отечественного алюминия. А. П. Асеев вспоминал: «Когда Пушкин впервые получил в ничтожном количестве алюминий (400 граммов) из русских материалов в лаборатории электротехнического института, мы обратились в Министерство торговли и промышленности дать на расширение работ 5000 руб., чтобы приготовить десятки пудов. Нам в этом отказали, а через полгода, когда началась война, военное министерство предложило деньги в неограниченном количестве — но только дайте алюминий».
В начале 1916 г. началась подготовка к строительству алюминиевого завода в России. Патронировало проект военное министерство. При Главном артиллерийском управлении было создано управление уполномоченного по строительству казенных алюминиевых заводов. Начальником управления стал профессор А. П. Курдюмов, главным инженером — Д. А. Пеняков.
Предусматривалось строить сразу комплекс заводов: глиноземный мощностью 3200 тонн глинозема в год, заводы фторсолей и угольных электродов и электролизный завод для самой плавки алюминия мощностью 1200 тонн алюминия в год. Особый упор делался на обеспечение производства из отечественных материалов. На завод предполагалось выделить колоссальную по тем временам сумму в 8 миллионов рублей. Причем 4 миллиона было выделено правительством до утверждения этих ассигнований Государственной Думой.
По проекту алюминиевый комбинат предполагалось строить на юге России на побережье Азовского моря, но позднее строительство глиноземного завода перенесли на экономически более выгодную площадку возле Казанского порохового завода. Оборудование заводов обеспечивалось реквизицией отдельных машин и аппаратов на отечественных заводах и заказами на отечественных машиностроительных заводах и закупкой его за границей. Строительство завода решено было обеспечить комиссионерским способом. Для этого было заключено соглашение с Д. А. Пеняковым, взявшим на себя выполнение всех работ.
Строительство электростанции мощностью 9 тыс. кВт было заказано акционерному обществу «Динамо», которое обязалось дать первый ток к 15 ноября 1917 г.
Примечателен следующий факт. Когда американская алюминиевая компания Alcoa узнала о намерении русских создать собственное алюминиевое производство, она предложила построить алюминиевый завод в России за свой счет. Американцы обусловили свое предложение условиями эксклюзивного потребления американских бокситов, освобождением от таможенной пошлины бокситов и продуктов их переработки, а также полного исключения возможности конкуренции в России с алюминием из других стран и монопольного права на поиск в России бокситов. Если бы Россия приняла американские условия, то Alcoa закабалила бы российский рынок и не дала бы развиваться национальной алюминиевой промышленности. В случае принятия этих условий вся алюминиевая промышленность России работала бы исключительно в пользу всего одной фирмы. Так что у толлинга предтечи были.
Кроме того, американские бокситы невыгодно было использовать из-за их низкого качества. Сами американские фирмы предпочитали для своих заводов ввозить бокситы из Франции. Кроме того, изобретения Пенякова позволяли производить глинозем из глины и нефелинов, совсем не прибегая к бокситам. Предложения Alcoa правительством Российской империи не были приняты.
После Февральской революции 1917 г. Временное правительство решило ограничить, а затем и вовсе прекратить финансирование работ, выполняемых за счет казны, по строительству алюминиевого завода. К строительству алюминиевых предприятий в России вернулись лишь в 1920-х годах.
Известный русский литератор и — по совместительству — революционер XIX века Николай Гаврилович Чернышевский, увидев однажды алюминиевую ложку, произнес пророческую фразу: «Этому материалу суждено великое будущее. Перед вами, друзья, металл социализма!».
К сожалению, он оказался прав. Быстрое заполнение советских лагерей и тюрем политическими заключенными в 20-х гг. прошлого века способствовало бурному развитию алюминиевой промышленности. Миллионы заключенных не только строили плотины, гидроэлектростанции и алюминиевые заводы, но еще каждый день хлебали баланду из алюминиевых мисок алюминиевыми ложками. Продукт высоких технологий стал востребован в государственном масштабе во многом благодаря массовым репрессиям.