Nuevas opciones para la obtención del ácido nítrico

Cosmos . Química y petroquímica 2922 Sin comentarios

Como previamente se explicó en el artículo “Industria Química Inorgánica: Productos no relacionados con la cadena de valor del ácido sulfúrico (segunda parte)” de este mismo blog, el ácido nítrico es un compuesto inorgánico de suma importancia para la industria, por ejemplo, es parte fundamental en la elaboración de los fertilizantes agrícolas que se utilizan en la producción de nuestros alimentos.

El método de obtención a nivel industrial del ácido nítrico se lleva a cabo principalmente por el proceso de Ostwald que consiste en tres pasos: inicia con la oxidación de amoniaco a monóxido de nitrógeno utilizando un catalizador de platino o de platino/rodio en forma de rejilla, seguida de la oxidación de este a dióxido de nitrógeno en presencia de oxígeno y, por último, la reacción de dióxido de nitrógeno con agua formando ácido nítrico y óxidos de nitrógeno que se emiten a la atmósfera; el monóxido de nitrógeno es el que se genera en mayor proporción.

La elaboración de ácido nítrico emite contaminantes al ambiente, principalmente de óxidos de nitrógeno que están clasificados como gases de efecto invernadero. La contaminación no solo es un problema ambiental sino que se ha convertido también en un problema de salud ya que algunas enfermedades –principalmente respiratorias- son causadas por la contaminación atmosférica.

Los óxidos de nitrógeno que se liberan al medio ambiente son los gases residuales que no se absorben totalmente en la torre de absorción durante la última fase del proceso industrial.

Una consecuencia de tener en el ambiente óxidos de nitrógeno es la formación de lluvia ácida, esta lluvia genera pérdida de fertilidad en el suelo y debilitamiento de los tallos de las plantas.

Hablando solo de procesos industriales, las emisiones de monóxido de nitrógeno al ambiente se generan principalmente durante la fabricación de ácido nítrico y en menor medida en la producción de petroquímicos, hierro y acero, ferroaleaciones, aluminio, celulosa y papel y en la pavimentación asfáltica. Las emisiones de monóxido de nitrógeno han disminuido debido a la reducción en la producción de ácido nítrico y, actualmente, México ya no cuenta con factores de emisión de monóxido de nitrógeno asociado con la producción de ácido nítrico1 (Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático).

En nuestro país, la producción de ácido nítrico ha decaído, por ejemplo, en 2007 se produjeron 71,060 toneladas y en 2010 la producción alcanzada fue de 54,284 toneladas. En 2013, México importo 5,251 toneladas y exportó tan sólo 44.18 toneladas de ácido nítrico según datos del departamento de estadística de la ONU.

La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) propone tecnologías para la reducción de gases de efecto invernadero asociados a la producción de ácido nítrico, por ejemplo, implementar una tecnología llamada Reducción Catalítica Selectiva (RCS), mediante la cual los óxidos de nitrógenos generados al final del proceso de Ostwald se descomponen en nitrógeno molecular y vapor de agua, siempre y cuando el reactivo reaccione selectivamente con el óxido de nitrógeno dentro de un rango de temperatura especifico y en presencia del catalizador y oxígeno; los reactivos que se pueden utilizar son amoniaco o urea. La ventaja de emplear amoniaco como agente reductor selectivo es que también participa como materia prima de obtención del ácido.

La RCS es usada en muchas plantas de producción de ácido nítrico en Estados Unidos, Europa y Japón. La eficiencia lograda con este método rebasa el 80%.

Otra propuesta que la Agencia plantea es la implementación de la técnica de absorción extendida, que consiste en incrementar el número de bandejas de absorción en la torre, o bien, instalar una torre de absorción más alta o adicionar una segunda torre sobre la ya existente, de tal manera que se recupere mayor cantidad de ácido nítrico y por lo tanto se libere menos monóxido de nitrógeno. Adicionalmente, se aumenta la presión de trabajo en un 50% ya que incrementando la presión, se incrementa la velocidad de absorción produciendo una reducción en las emisiones de óxidos de nitrógeno.

Hoy en día, esta medida se implementa en algunas plantas productoras de ácido nítrico estadounidenses y la eficiencia rebasa el 90%.

El ácido nítrico juega un papel importante en la sociedad pues es parte fundamental de la creación de fertilizantes nitrogenados para la agricultura. Aunque el proceso de obtención de ácido nítrico es bastante estudiado y bien establecido, existen opciones para crear un proceso más amigable con el medio ambiente, eliminando los contaminantes de efecto invernadero generados en dicho proceso.

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