L'acide sulfurique est un composant clé dans de nombreux procédés chimiques industriels, de la fabrication d'engrais au traitement des eaux usées en passant par la synthèse chimique.
La majeure partie du soufre mondial se trouve dans le sol, à partir de minéraux tels que la pyrite (sulfure de fer) et d'autres composés sulfurés ou disulfurés. Cependant, plutôt que l'extraction directe de la terre, plus de 80 % du soufre utilisé industriellement est un déchet, éliminé lors du raffinage des combustibles fossiles pour éviter les émissions de dioxyde de soufre.
Avec la tendance vers des sources d'énergie propres et renouvelables qui se profile dans l'industrie des combustibles fossiles, y a-t-il un avenir pour l'acide sulfurique tel que nous le connaissons ?
Plus de 85 % du soufre que nous utilisons est converti en acide sulfurique, un acide largement utilisé dans l'industrie chimique dans le traitement et la production de centaines de composés différents. C'est un acide minéral hautement corrosif de formule moléculaire H2SO4, également appelée «huile de vitriol».
C'est un liquide visqueux incolore à légèrement jaune, soluble dans l'eau à toutes les concentrations. Parfois, vous pourriez le trouver brun foncé, car il a souvent été teint pendant les processus de production industrielle pour alerter les gens sur sa nature dangereuse. L'acide sulfurique est un acide diprotique et peut présenter différentes propriétés en fonction de sa concentration. Étant un acide fort, l'acide sulfurique est corrosif pour les métaux, les pierres, la peau, les yeux, la chair et d'autres matériaux. Il peut également carboniser le bois (mais ne provoquera pas d'incendie). Ces effets sont principalement imputables à sa forte acidité et, s'il est concentré, à ses fortes propriétés déshydratantes et oxydantes.
L'acide sulfurique peut être trouvé dans un certain nombre de situations - c'est un composant des pluies acides et de l'acide de batterie, et peut même se former lorsque certains nettoyants pour toilettes se mélangent à l'eau. L'acide sulfurique est le plus souvent utilisé dans la production d'engrais phosphatés. Il trouve également des utilisations dans la fabrication d'explosifs, d'autres acides, de colorants, de colle, de produits de préservation du bois et de batteries de voiture. Il est également utilisé dans la purification du pétrole, le décapage du métal, la fusion du cuivre, la galvanoplastie, le travail des métaux et la production de rayonne et de film.
Avec la crise croissante du changement climatique et la volonté de remplacer les combustibles fossiles par des sources d'énergie renouvelables, l'industrie telle que nous la connaissons devra changer. L'industrie s'est adaptée aux exigences du pétrole et du gaz en essayant de réduire les déchets et de maximiser l'efficacité, y compris en réutilisant les sous-produits et les impuretés, comme le soufre, qui autrement causeraient des dommages à l'environnement.
Le soufre est généralement présent dans les combustibles fossiles à environ 1 à 3 % en poids, ce qui représente 80 % des plus de 80 millions de tonnes d'approvisionnement mondial annuel en soufre. Le passage aux énergies renouvelables est cependant imminent, et avec lui une refonte des processus chimiques cruciaux et une perte de réactifs clés tels que l'acide sulfurique dans les échelles que nous avons actuellement. On prévoit que la demande dépassera l'offre de soufre de 40 à 130 % d'ici 2040, selon l'étendue des infrastructures d'énergie renouvelable.
L'une des solutions les plus évidentes consiste à extraire le soufre des vastes gisements de sulfures et de sulfates à la surface de la Terre, comme c'était la principale source de soufre au milieu du XXe siècle. Cependant, l'exploitation minière dans son état actuel entraîne également des coûts importants pour l'environnement et les personnes, en raison de l'exposition aux particules et aux métaux lourds qui devrait idéalement être évitée.
La réduction de la quantité totale de soufre nécessaire à l'échelle de l'industrie pourrait être obtenue grâce à des pratiques de recyclage plus prudentes et constitue une option potentielle pour réduire la demande. Le recyclage des déchets d'engrais contribuerait grandement à réduire la quantité de roche phosphatée brute qui doit être traitée à l'acide pour créer un nouvel engrais. De plus, le recyclage des sous-produits de sel de sulfate provoqué par les procédés chimiques à l'acide sulfurique pourrait aider à récupérer des portions importantes de soufre. Cependant, le produit le plus viable de ce processus de recyclage est le sulfure d'hydrogène gazeux toxique. Des recherches supplémentaires sont donc nécessaires pour étoffer cette idée.
Le remplacement de l'acide sulfurique par des alternatives pourrait être possible à certains égards. L'acide nitrique a été suggéré comme un acide capable de traiter les roches à un niveau similaire à l'acide sulfurique, mais les eaux usées produites spécifiquement lors de l'extraction du phosphate pour les engrais sont radioactives. L'acide sulfurique est également utilisé dans les batteries lithium-ion, de sorte qu'une meilleure infrastructure de recyclage des batteries ou la recherche de formes alternatives de stockage d'énergie pourraient faire beaucoup.
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