硫酸は、肥料製造から廃水処理、化学合成に至るまで、多くの工業化学プロセスの重要な要素です。
世界の硫黄のほとんどは、黄鉄鉱 (硫化鉄) やその他の硫化物または二硫化物化合物などの鉱物から、地中にあります。 しかし、地球から直接抽出されるのではなく、工業的に使用される硫黄の 80% 以上が廃棄物であり、二酸化硫黄の排出を防ぐために化石燃料の精製中に除去されます。
クリーンで再生可能なエネルギー源へのトレンドが化石燃料産業に迫っていますが、私たちが知っている硫酸の未来はありますか?
私たちが使用する硫黄の 85% 以上が硫酸に変換されます。硫酸は、化学産業全体で何百もの異なる化合物の処理と製造に広く使用されている酸です。 分子式Hの非常に腐食性の鉱酸です。2SO4、「ビトリオールの油」としても知られています。
無色からわずかに黄色の粘性液体で、すべての濃度で水に溶けます。 危険な性質を人々に警告するために、工業生産プロセス中に染色されることが多いため、ダークブラウンに見えることもあります. 硫酸はジプロトン酸であり、その濃度に応じて異なる特性を示す場合があります。 強酸であるため、硫酸は金属、石、皮膚、目、肉、その他の物質を腐食します。 また、木を焦がすこともできます (ただし、火災にはなりません)。 これらの効果は、主にその強い酸性の性質と、濃縮された場合、その強力な脱水および酸化特性に帰することができます.
硫酸はさまざまな状況で見られます。硫酸は酸性雨やバッテリーの酸の成分であり、一部のトイレクリーナーが水と混ざると生成されることさえあります. 硫酸は、リン酸塩肥料の製造に最もよく使用されます。 また、爆発物、その他の酸、染料、接着剤、木材防腐剤、自動車のバッテリーの製造にも使用されます。 また、石油の精製、金属の酸洗い、銅の製錬、電気めっき、金属加工、レーヨンやフィルムの製造にも使用されます。
気候変動の危機が拡大し、化石燃料を再生可能エネルギー源に置き換えようとする動きに伴い、私たちが知っている業界は変化する必要があります。 産業界は、廃棄物を減らして効率を最大化することで、石油とガスの需要に対応してきました。これには、環境破壊の原因となる副産物や硫黄などの不純物の再利用が含まれます。
硫黄は通常、化石燃料中に重量で約 1 ～ 3% 存在します。これは、年間 80 万トンを超える世界の硫黄供給量の 80% を占めています。 しかし、再生可能エネルギーへの切り替えは差し迫っており、それに伴い、重要な化学プロセスのオーバーホールや、現在使用されているはかりの硫酸などの重要な試薬が失われています。 再生可能エネルギー インフラストラクチャの程度にもよりますが、需要は 40 年までに硫黄の供給を 130 ～ 2040% 上回ると予測されています。
最も明白な解決策の XNUMX つは、XNUMX 世紀半ばの硫黄の主要な供給源であったように、地表内の豊富な硫化物と硫酸塩の鉱物鉱床から硫黄を採掘することです。 しかし、現在の状態での採掘は、理想的には避けるべき粒子状物質や重金属への暴露により、環境や人々に多大なコストをもたらします。
業界全体で必要な硫黄の総量を削減することは、より慎重なリサイクル慣行によって達成でき、需要を抑制する潜在的なオプションです。 肥料の廃棄物をリサイクルすることは、新しい肥料を作るために酸処理が必要な未加工のリン鉱石の量を減らすのに大いに役立ちます。 さらに、硫酸化学プロセスによってもたらされる硫酸塩副生成物のリサイクルは、硫黄のかなりの部分を回収するのに役立つ可能性があります。 ただし、このリサイクル プロセスで最も実現可能な製品は有毒な硫化水素ガスであるため、このアイデアを具体化するにはさらに研究が必要です。
硫酸を代替物に置き換えることは、いくつかの点で可能かもしれません。 硝酸は、硫酸と同程度のレベルで岩石を処理できる酸として提案されていますが、特に肥料のためのリン酸抽出で生成される廃水は放射性です。 硫酸はリチウムイオン電池にも使用されているため、電池のリサイクルインフラを改善したり、エネルギー貯蔵の代替形態を見つけたりすることは、大いに役立つ可能性があります。
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