Perché c'è una crisi di acido solforico?

28/09/2022

L'acido solforico è un componente chiave in molti processi chimici industriali, dalla produzione di fertilizzanti al trattamento delle acque reflue fino alla sintesi chimica. 

La maggior parte dello zolfo del mondo si trova nel terreno, da minerali come la pirite (solfuro di ferro) e altri composti di solfuro o disolfuro. Tuttavia, anziché l'estrazione diretta dalla terra, più dell'80% dello zolfo utilizzato industrialmente è un prodotto di scarto, rimosso durante la raffinazione dei combustibili fossili per prevenire le emissioni di anidride solforosa. 

Lo zolfo è il quinto elemento più abbondante sulla terra.

Con la tendenza verso fonti di energia pulite e rinnovabili che incombe sull'industria dei combustibili fossili, c'è un futuro per l'acido solforico come lo conosciamo?

Cos'è l'acido solforico?

Oltre l'85% dello zolfo che utilizziamo viene convertito in acido solforico, un acido ampiamente utilizzato nell'industria chimica nella lavorazione e produzione di centinaia di composti diversi. È un acido minerale altamente corrosivo con formula molecolare H2SO4, noto anche come 'olio di vetriolo'. 

È un liquido viscoso da incolore a leggermente giallo, solubile in acqua a tutte le concentrazioni. A volte, potresti trovarlo marrone scuro, poiché è stato spesso tinto durante i processi di produzione industriale per avvisare le persone della sua natura pericolosa. L'acido solforico è un acido diprotico e può mostrare proprietà diverse a seconda della sua concentrazione. Essendo un acido forte, l'acido solforico è corrosivo per metalli, pietre, pelle, occhi, carne e altri materiali. Può anche carbonizzare il legno (ma non provoca un incendio). Questi effetti sono principalmente riconducibili alla sua forte natura acida e, se concentrata, alle sue spiccate proprietà disidratanti e ossidanti.

L'acido solforico può essere trovato in una serie di situazioni: è un componente delle piogge acide e dell'acido della batteria e può anche formarsi quando alcuni detergenti per WC si mescolano con l'acqua. L'acido solforico è più spesso utilizzato nella produzione di fertilizzanti fosfatici. Trova anche usi nella produzione di esplosivi, altri acidi, coloranti, colla, conservanti per legno e batterie per auto. Viene anche utilizzato nella purificazione del petrolio, nel decapaggio dei metalli, nella fusione del rame, nella galvanica, nella lavorazione dei metalli e nella produzione di rayon e film.

Qual è l'impatto delle tecnologie verdi?

Con la crescente crisi del cambiamento climatico e la spinta a sostituire i combustibili fossili con fonti di energia rinnovabile, l'industria come la conosciamo dovrà cambiare. L'industria si è adattata alla domanda di petrolio e gas cercando di ridurre gli sprechi e massimizzare l'efficienza, compreso il riutilizzo di sottoprodotti e impurità, come lo zolfo, che altrimenti causerebbero danni ambientali.

La desolforazione dei combustibili fossili non solo è diventata un metodo praticabile di produzione di zolfo, ma ha anche rimosso gli inquinanti nocivi e corrosivi dall'ingresso nell'aria, nel suolo e nei sistemi idrici. 

Lo zolfo è solitamente presente nei combustibili fossili a circa l'1-3% in peso, che rappresenta l'80% degli oltre 80 milioni di tonnellate di fornitura globale annuale di zolfo. Il passaggio alle energie rinnovabili è imminente, tuttavia, e con esso una revisione di processi chimici cruciali e una perdita di reagenti chiave come l'acido solforico nelle scale che abbiamo attualmente. Si prevede che la domanda supererà l'offerta di zolfo dal 40 al 130% entro il 2040, a seconda dell'estensione delle infrastrutture di energia rinnovabile.

Cosa si può fare?

Una delle soluzioni più ovvie è estrarre zolfo dagli ampi giacimenti di minerali di solfuro e solfato all'interno della superficie terrestre, come era la principale fonte di zolfo a metà del XX secolo. Tuttavia, l'attività mineraria nel suo stato attuale comporta anche ingenti costi per l'ambiente e per le persone, a causa dell'esposizione al particolato e ai metalli pesanti che dovrebbe idealmente essere evitata. 

La riduzione della quantità totale di zolfo necessaria a livello di settore potrebbe essere ottenuta attraverso pratiche di riciclaggio più attente ed è una potenziale opzione per frenare la domanda. Il riciclaggio dei rifiuti di fertilizzanti contribuirebbe notevolmente a ridurre la quantità di roccia fosfatica grezza che deve essere trattata con acido per creare nuovo fertilizzante. Inoltre, il riciclaggio dei sottoprodotti del sale solfato determinato dai processi chimici dell'acido solforico potrebbe aiutare a recuperare porzioni significative di zolfo. Tuttavia, il prodotto più praticabile di questo processo di riciclaggio è il gas tossico di idrogeno solforato, quindi sono necessarie ulteriori ricerche per concretizzare questa idea. 

La sostituzione dell'acido solforico con alternative potrebbe essere possibile per alcuni aspetti. L'acido nitrico è stato suggerito come un acido in grado di elaborare rocce a un livello simile all'acido solforico, tuttavia le acque reflue prodotte specificamente nell'estrazione di fosfati per fertilizzanti sono radioattive. L'acido solforico viene utilizzato anche nelle batterie agli ioni di litio, quindi una migliore infrastruttura per il riciclaggio delle batterie o la ricerca di forme alternative di accumulo di energia potrebbero fare molto.

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