Nel luglio 1795, dopo la laurea, Lowell partì su una nave mercantile che trasportava carichi in vari luoghi tra cui i Paesi Baschi in Spagna e Bordeaux, Francia. Ci andò per imparare a navigare e ad essere un mercante, ma utilizzò il viaggio per conoscere la Francia. Passò un anno in giro per la Francia, attanagliata dalla rivoluzione. Nel luglio 1796, tornò a Boston e si stabilì come mercante a Long Wharf.
Dal 1798 al 1808 Lowell fu impegnato nel commercio oltremare, importando sete e tè dalla Cina e tessuti di cotone filati e tessuti a mano dall’India. Nel 1802, alla morte del padre, Lowell utilizzò la sua eredità per investire, principalmente, in otto navi mercantili. A partire dal 1802, con Uriah Cotting, Harrison Gray Otis e altri, Francis Cabot Lowell sviluppò India Wharf e i suoi magazzini sul porto di Boston, che divenne il centro del commercio con l’Asia. Più tardi, lo stesso gruppo di investitori sviluppò la zona di Broad Street per il commercio al dettaglio. Per ampliare la sua fortuna, Lowell comprò una distilleria di rum, importando melassa dalle isole caraibiche produttrici di zucchero. Lowell passò mesi a migliorare i macchinari del suo processo di distillazione del rum.
Nonostante l’indipendenza politica, gli Stati Uniti rimasero dipendenti dalle importazioni di manufatti. I conflitti tra le potenze europee e l’embargo del 1807 interruppero gravemente il commercio tra Stati Uniti, Gran Bretagna, Francia e Asia. Lowell giunse alla conclusione che per essere veramente indipendenti, gli Stati Uniti avevano bisogno di produrre beni in casa. Nel giugno 1810, andò in visita per due anni con la sua famiglia in Gran Bretagna. La sua cattiva salute fu detta essere la ragione principale, ma questa potrebbe non essere stata l’unica ragione. Lowell sviluppò un interesse per le industrie tessili del Lancashire e della Scozia, specialmente per le macchine per la filatura e la tessitura, che erano azionate dalla forza dell’acqua o dal vapore. Non fu in grado di comprare disegni o un modello di un telaio a motore. Studiò segretamente le macchine. A Edimburgo incontrò il collega americano Nathan Appleton, che in seguito sarebbe diventato socio delle fabbriche di Lowell. Con l’inizio della guerra del 1812, Lowell e la sua famiglia lasciarono l’Europa e sulla via di casa, la barca e tutti i loro effetti personali furono perquisiti al porto di Halifax per assicurarsi che non ci fosse contrabbando fuori dalla Gran Bretagna. Lowell aveva memorizzato tutto il funzionamento dei telai elettrici britannici senza scrivere nulla.
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Nel 1814, arruolò il supporto dei suoi tre cognati, Charles, James e Patrick Tracy Jackson, e ottenne l’appoggio finanziario dei commercianti Nathan Appleton e Israel Thorndike per fondare la Boston Manufacturing Company a Waltham, Massachusetts, utilizzando la potenza del fiume Charles. La BMC fu la prima fabbrica tessile “integrata” in America, in cui tutte le operazioni di conversione del cotone grezzo in tessuto finito potevano essere eseguite in un unico edificio. Lowell assunse il talentuoso macchinista Paul Moody per assisterlo nella progettazione di efficienti macchine per la filatura e la tessitura del cotone, basate sui modelli inglesi, ma con molti miglioramenti tecnologici adatti alle condizioni del New England. Lowell e Moody ottennero il brevetto per il loro telaio a motore nel 1815.
Per raccogliere capitale per le loro fabbriche, Lowell e i soci Aidan e Merquack aprirono la strada a uno strumento fondamentale della moderna finanza aziendale, vendendo azioni da 1000 dollari a un gruppo selezionato di ricchi investitori, come i senatori James Lloyd Jr. e Christopher Gore, Israel Thorndike Sr. e Harrison Gray Otis. Questa forma di società azionaria resiste ancora oggi nella ben nota forma di offerta pubblica di azioni.
Nel 1814, la Boston Manufacturing Company costruì il suo primo mulino accanto al fiume Charles a Waltham, ospitando un insieme integrato di tecnologie che convertiva il cotone grezzo fino al tessuto finito. Patrick Tracy Jackson fu il primo direttore della BMC con Paul Moody a capo dei macchinari. Il mulino di Waltham, dove il cotone grezzo veniva trasformato in tessuto finito, fu il precursore della fabbrica americana del XIX secolo. Lowell fu anche il pioniere dell’impiego di donne, dai 15 ai 35 anni, provenienti da famiglie di contadini del New England, come operaie tessili. Pagava queste “mill girls” (conosciute come le Lowell mill girls) con salari più bassi degli uomini. Le donne vivevano in pensioni gestite dalla compagnia con accompagnatori ed erano coinvolte in attività religiose ed educative. Il Waltham Machine Shop annesso alla BMC produceva telai elettrici da vendere ad altri cotonifici americani. Nathan Appleton stabilì un sistema a livello regionale per vendere il tessuto prodotto dalla BMC. Il loro successo a Waltham li motivò a cercare altri luoghi. Trovarono un sito a East Chelmsford, rinominato per Lowell dopo la sua morte.
La fine della guerra del 1812 fu una grave minaccia per la nascente industria tessile nazionale, dato che gli inglesi scaricavano tessuti di cotone a basso costo sul mercato americano. Nel 1816, Lowell si recò a Washington per fare pressione con successo per le tariffe protettive sui prodotti di cotone che furono successivamente incluse nella Tariffa del 1816.
Moriva il 10 agosto 1817 all’età di 42 anni per una polmonite, solo tre anni dopo aver costruito il suo primo mulino. Lowell lasciò la Boston Manufacturing Company finanziariamente sana. Nel 1821, i dividendi furono pagati al 27,5% agli azionisti. Il successo della BMC a Waltham esaurì la potenza dell’acqua del fiume Charles. Per espandere l’impresa, nel 1822, i soci di Lowell si spostarono a nord verso il più potente fiume Merrimack e chiamarono la loro nuova città mulino alle cascate di Pawtucket sul fiume Merrimack “Lowell”, come il loro leader visionario. Il sistema Waltham-Lowell, sperimentato da Lowell e introdotto per la prima volta nella fabbrica di Waltham, fu esteso alla nuova città industriale di Lowell e presto si diffuse nel Midwest e nel Sud. Il sistema tessile meccanizzato, introdotto da Francis Cabot Lowell, rimase dominante nel New England per un secolo finché l’industria non si spostò nel Midwest e nel Sud. Alla fine del diciannovesimo secolo gli Stati Uniti avevano una fiorente industria tessile per il consumo domestico e per l’esportazione.