Γιατί υπάρχει κρίση θειικού οξέος;

28/09/2022

Το θειικό οξύ είναι βασικό συστατικό σε πολλές βιομηχανικές χημικές διεργασίες, από την παραγωγή λιπασμάτων έως την επεξεργασία λυμάτων έως τη χημική σύνθεση. 

Το μεγαλύτερο μέρος του θείου στον κόσμο βρίσκεται στο έδαφος, από ορυκτά όπως ο πυρίτης (θειούχος σίδηρος) και άλλες θειούχες ή δισουλφιδικές ενώσεις. Ωστόσο, αντί για την άμεση εξόρυξη από τη γη, περισσότερο από το 80% του θείου που χρησιμοποιείται βιομηχανικά είναι απόβλητο προϊόν, που αφαιρείται κατά τη διύλιση των ορυκτών καυσίμων για την πρόληψη των εκπομπών διοξειδίου του θείου. 

Το θείο είναι το πέμπτο πιο άφθονο στοιχείο στη γη.

Με την τάση προς καθαρές και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας να επικρατεί στη βιομηχανία ορυκτών καυσίμων, υπάρχει μέλλον για το θειικό οξύ όπως το ξέρουμε;

Τι είναι το θειικό οξύ;

Πάνω από το 85% του θείου που χρησιμοποιούμε μετατρέπεται σε θειικό οξύ, ένα οξύ που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία χημικών για την επεξεργασία και παραγωγή εκατοντάδων διαφορετικών ενώσεων. Είναι ένα εξαιρετικά διαβρωτικό ορυκτό οξύ με μοριακό τύπο Η2SO4, γνωστό και ως «έλαιο βιτριολίου». 

Είναι ένα άχρωμο έως ελαφρώς κίτρινο παχύρρευστο υγρό, διαλυτό στο νερό σε όλες τις συγκεντρώσεις. Κατά καιρούς, μπορεί να το βρείτε σκούρο καφέ, καθώς συχνά βάφεται κατά τη διάρκεια των βιομηχανικών διαδικασιών παραγωγής για να προειδοποιήσει τους ανθρώπους για την επικίνδυνη φύση του. Το θειικό οξύ είναι διπρωτικό οξύ και μπορεί να παρουσιάζει διαφορετικές ιδιότητες ανάλογα με τη συγκέντρωσή του. Ως ισχυρό οξύ, το θειικό οξύ είναι διαβρωτικό σε μέταλλα, πέτρες, δέρμα, μάτια, σάρκα και άλλα υλικά. Μπορεί επίσης να απανθρακώσει ξύλο (αλλά δεν θα προκαλέσει φωτιά). Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν κυρίως να αποδοθούν στην ισχυρή όξινη φύση του και, εάν συγκεντρωθούν, στις ισχυρές αφυδατωτικές και οξειδωτικές του ιδιότητες.

Το θειικό οξύ μπορεί να βρεθεί σε διάφορες καταστάσεις—είναι συστατικό της όξινης βροχής και του οξέος μπαταρίας και μπορεί ακόμη και να σχηματιστεί όταν μερικά καθαριστικά τουαλέτας αναμειγνύονται με νερό. Το θειικό οξύ χρησιμοποιείται συχνότερα στην παραγωγή φωσφορικών λιπασμάτων. Βρίσκει επίσης χρήσεις στην κατασκευή εκρηκτικών, άλλων οξέων, βαφών, κόλλας, συντηρητικών ξύλου και μπαταριών αυτοκινήτων. Χρησιμοποιείται επίσης στον καθαρισμό του πετρελαίου, στην αποξήρανση μετάλλων, στην τήξη χαλκού, στην ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, στην κατεργασία μετάλλων και στην παραγωγή ρεγιόν και φιλμ.

Ποιος είναι ο αντίκτυπος των πράσινων τεχνολογιών;

Με την αυξανόμενη κρίση της κλιματικής αλλαγής και την προσπάθεια αντικατάστασης των ορυκτών καυσίμων με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η βιομηχανία όπως γνωρίζουμε θα πρέπει να αλλάξει. Η βιομηχανία έχει προσαρμοστεί στις απαιτήσεις του πετρελαίου και του φυσικού αερίου προσπαθώντας να μειώσει τα απόβλητα και να μεγιστοποιήσει την απόδοση, συμπεριλαμβανομένης της επαναχρησιμοποίησης υποπροϊόντων και ακαθαρσιών, όπως το θείο, που διαφορετικά θα προκαλούσαν περιβαλλοντική ζημιά.

Η αποθείωση των ορυκτών καυσίμων όχι μόνο έγινε μια βιώσιμη μέθοδος παραγωγής θείου αλλά αφαίρεσε επίσης επιβλαβείς και διαβρωτικούς ρύπους από την είσοδο στα συστήματα του αέρα, του εδάφους και του νερού. 

Το θείο είναι συνήθως παρόν στα ορυκτά καύσιμα σε περίπου 1-3% κατά βάρος, το οποίο αντιπροσωπεύει το 80% των άνω των 80 εκατομμυρίων τόνων ετήσιας παγκόσμιας προσφοράς θείου. Η μετάβαση προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι επικείμενη, ωστόσο, και μαζί της μια αναθεώρηση κρίσιμων χημικών διεργασιών και η απώλεια βασικών αντιδραστηρίων όπως το θειικό οξύ στις κλίμακες που έχουμε αυτή τη στιγμή. Προβλέπεται ότι η ζήτηση θα ξεπεράσει την προσφορά θείου από 40 έως 130% έως το 2040, ανάλογα με την έκταση των υποδομών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Τί μπορεί να γίνει?

Μία από τις πιο προφανείς λύσεις είναι η εξόρυξη θείου από τα άφθονα θειούχα και θειικά ορυκτά κοιτάσματα στην επιφάνεια της Γης, όπως ήταν η κύρια πηγή θείου στα μέσα του εικοστού αιώνα. Ωστόσο, η εξόρυξη στην τρέχουσα κατάστασή της έχει επίσης μεγάλο κόστος για το περιβάλλον και τους ανθρώπους, λόγω της έκθεσης σε σωματίδια και βαρέα μέταλλα, τα οποία ιδανικά θα έπρεπε να αποφεύγονται. 

Η μείωση της συνολικής ποσότητας θείου που απαιτείται σε ολόκληρη τη βιομηχανία θα μπορούσε να επιτευχθεί μέσω πιο προσεκτικών πρακτικών ανακύκλωσης και είναι μια πιθανή επιλογή για τον περιορισμό της ζήτησης. Η ανακύκλωση των απορριμμάτων λιπασμάτων θα συμβάλει σημαντικά στη μείωση της ποσότητας ακατέργαστων φωσφορικών πετρωμάτων που πρέπει να υποβληθούν σε επεξεργασία με οξύ για τη δημιουργία νέου λιπάσματος. Επιπλέον, η ανακύκλωση των παραπροϊόντων θειικού αλατιού που προκαλείται από χημικές διεργασίες θειικού οξέος θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάκτηση σημαντικών μερίδων θείου. Ωστόσο, το πιο βιώσιμο προϊόν από αυτή τη διαδικασία ανακύκλωσης είναι το τοξικό αέριο υδρόθειο, επομένως απαιτείται περισσότερη έρευνα για να εμπεδωθεί αυτή η ιδέα. 

Η αντικατάσταση του θειικού οξέος με εναλλακτικές μπορεί να είναι δυνατή από ορισμένες απόψεις. Το νιτρικό οξύ έχει προταθεί ως οξύ ικανό να επεξεργάζεται πετρώματα σε παρόμοιο επίπεδο με το θειικό οξύ, ωστόσο τα λύματα που παράγονται ειδικά στην εξαγωγή φωσφορικών αλάτων για λίπασμα είναι ραδιενεργά. Το θειικό οξύ χρησιμοποιείται επίσης σε μπαταρίες ιόντων λιθίου, επομένως η καλύτερη υποδομή ανακύκλωσης μπαταριών ή η εύρεση εναλλακτικών μορφών αποθήκευσης ενέργειας θα μπορούσε να βοηθήσει πολύ.

Chemwatch είναι εδώ για να σας βοηθήσει

Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα σχετικά με την υγεία και την ασφάλεια των χημικών ή πώς να ελαχιστοποιήσετε τον κίνδυνο ενώ εργάζεστε με χημικά, είμαστε εδώ για να σας βοηθήσουμε. Έχουμε εργαλεία για να σας βοηθήσουμε με την υποχρεωτική αναφορά, καθώς και με τη δημιουργία SDS και Αξιολογήσεις Κινδύνων. Έχουμε επίσης μια βιβλιοθήκη του webinars που καλύπτουν παγκόσμιους κανονισμούς ασφάλειας, εκπαίδευση λογισμικού, διαπιστευμένα μαθήματα και απαιτήσεις επισήμανσης. Για περισσότερες πληροφορίες, επικοινωνήστε μαζί μας σήμερα στο sales @chemwatch. Καθαρά.

Πηγές: 

Γρήγορη διερεύνηση