1902-1924
A BASF inicia as primeiras pesquisas com nitrogênio por volta da virada do século. O estudo de Fritz Haber na Universidade Técnica de Karlsruhe levanta a possibilidade de sintetizar a amônia, um composto de nitrogênio e hidrogênio, e aponta o caminho a seguir. Na BASF, Carl Bosch assume a tarefa de desenvolver o processo em escala industrial.
O carvão não era apenas uma fonte de energia, naquela época, era também a matéria-prima mais importante da indústria química. A fim de proteger sua base de matéria-prima, a BASF, junto com a Bayer e a AGFA, adquiriram em 1907 a mina Auguste Victoria em Marl, na Alemanha.
Em 1908, o estudo de Fritz Haber (1868-1934), professor de química nas universidades de Karlsruhe e Berlim, sugeriu que a síntese técnica da amônia a partir do nitrogênio e do hidrogênio era possível, a partir de um processo que requeria altas temperaturas, alta pressão e catalisadores. Foi então que a BASF iniciou uma intensa pesquisa sobre a técnica, sob a direção de Carl Bosch (1874 - 1940). Mas apenas em 1911, após extensos experimentos, Alwin Mittasch (1869-1953) descobriu o catalisador ideal para a síntese da amônia: o ferro com uma pequena percentagem de alumina e uma pequena quantidade de potassa. A partir desse momento, a empresa compreendeu que produção industrial da amônia requereria um grande trabalho pioneiro: novos tipos de aço precisavam ser desenvolvidos e testados, assim como novos modelos de reatores, máquinas e compressores de gás especiais. Daí, nasceu o primeiro laboratório de testes de materiais da indústria química, em 1912.
Um ano após a inovação, em 1913, a primeira fábrica de síntese da amônia começou a funcionar em Oppau, três quilômetros ao norte do site de Ludwigshafen, com produção anual de 9 mil toneladas de amônia a serem transformadas em 36 mil toneladas de sulfato de amônio. A segunda grande fábrica de síntese da amônia, da BASF, começou a operar em abril de 1917, em Leuna, próximo a Merseburg. A necessidade de ampliação da produção veio em decorrência da Primeira Guerra Mundial e do entendimento de que muitos produtos tinham duas funções, incluindo os produtos químicos: a amônia sintética, desenvolvida para garantir o abastecimento de alimentos para a população, também poderia ser convertida em salitre para a indústria de explosivos; o cloro e o fosgênio, usados para a fabricação de corantes e medicamentos, passaram a ser utilizados como gás venenoso pelos exércitos de ambos os lados. Cem anos depois, a BASF já chegava a uma capacidade anual de 875 mil toneladas métricas de amônia em Ludwigshafen.
Durante o período em que dirigia a área de pesquisas da BASF, Carl Bosch tinha a intensão de testar os fertilizantes de maneira tão completa quanto os corantes, com estudos que se determinassem seu efeito no solo e nas plantas a fim de dar aos clientes instruções adequadas de uso. Então, em 1914, a empresa abriu a Estação de Pesquisa Agrícola em Limburgerhof, perto de Ludwigshafen, para examinar fertilizantes e a fisiologia vegetal, abrindo o caminho para as atividades mundiais da BASF no campo da química agrícola.
1919 é o ano que marca o primeiro acordo coletivo da indústria química. Assinado em julho, garante a jornada de trabalho de oito horas exigida pelos sindicatos. O primeiro conselho de funcionários da BASF é eleito em 1920; seus representantes são aceitos pelo Conselho de Administração da empresa em 1922.
Os investimentos da BASF em pesquisa levaram a descoberta, por Fritz Günther (1877 - 1957), do Nekal, o primeiro surfactante sintético, em 1916. Este auxiliar têxtil reduz a tensão da superfície e supera o desempenho de lavagem dos sabões comuns. E em 1922, a BASF também foi bem sucedida na produção de ureia em escala industrial a partir da amônia e do dióxido de carbono - 100 anos depois de Friedrich Wöhler ter sintetizado pela primeira vez a ureia em laboratório.
Com o final da guerra veio, também a inflação na Alemanha, fazendo com que um dólar norte-americano valesse 4,2 trilhões de marcos. No auge da crise, em 1923, os ativos da BASF totalizavam 65.733.583.748 milhões de marcos, e para tentar proteger sua força de trabalho a partir dos efeitos da desvalorização, a empresa introduz uma nova forma de moeda, o "dólar anilina." Por um curto período de tempo, foi a nota mais procurada na região.
Apesar das intercorrências, o processo Haber-Bosch possibilitou à BASF se tornar a primeira empresa a começar a trabalhar com base nas oportunidades oferecidas pela tecnologia de alta pressão,o que agora define as operações químicas em grande escala. Em função disso, Matthias Pier (1882-1965) sintetizou, em 1923, o metanol, quebrando outro monopólio de matérias-primas da natureza: o álcool da madeira.
Na sua tentativa de melhorar a produção de gás de síntese na produção de amônia, Fritz Winkler (1888 – 1950) descobriu o princípio do leito fluidizado, em 1924, que produz um excelente gás combustível durante o processo de cozimento do linhito de grão fino. O princípio de Winkler é também a base para o processo desenvolvido pela BASF em 1950, na qual a pirita é torrada em fornos de leito fluidizado para a produção de ácido sulfúrico.