Procés Birkeland-Eyde
El procés Birkeland–Eyde va ser un dels primers sistemes industrials viable per a la producció de fertilisants nitrogenats.[1] Va ser desenrollat per l'industrial i científic noruec Kristian Birkeland junt en el seu soci empresarial Sam Eyde en 1903, basat en un método utilisat per Henry Cavendish en 1784.[2] El procediment fixa el nitrogen atmosfèric (N2) en àcit nítric (HNO3), un dels molts processos químics generalment usats en la fixació del nitrogen. L'àcit nítric resultant és llavors utilisat com a font de nitrat (NO3-) per mig de la reacció
- HNO3 → H+ + NO3-
que pot tindre lloc en presència d'aigua o d'una base.
Es va construir una fàbrica basada en este procés en Rjukan i Notodden en Noruega, integrant en l'edifici del complex les grans instalacions hidroelèctriques necessàries.[3]
El procés Birkeland–Eyde és relativament ineficiente en térmens de consum d'energia. Per lo tant, entre 1910 i 1920, va anar gradualment reemplaçat en Noruega per una combinació del procés d'Haver i del método de Ostwald. El procés d'Haver sintetisa amoníac (NH3) a partir de nitrogen molecular (N2) i hidrogen (H2), este últim normalment (encara que no necessàriament) produït a partir de la modificació de gas metà (CH4). L'amoníac del procés d'Haver és llavors convertit en àcit nítric (HNO3) per mig del procés de Ostwald.[4]
El procés
[editar | editar còdic]S'utilisa un arc elèctric format entre dos electrodos coaxials, i a través de l'us d'un camp magnètic intens, s'estén a l'exterior cap a un disc prim. La temperatura del plasma en el disc supera sobradamente els 3000 °C. L'aire és bufat a través d'este arc, causant que partix del nitrogen reaccione en l'oxigen formant òxit nítric. Controlant cuidadosadament l'energia de l'arc i la velocitat de la corrent d'aire, s'obté fins a un 4% d'òxit nítric de la totalitat del cabal d'aire injectat en el sistema. El procés és extremadament costós en térmens energètics. Birkeland va utilisar una central hidroelèctrica propenca per a dispondre de l'electricitat necessària per a alimentar el procés, d'aproximadament 15 MWh/tonellada d'àcit nítric. La mateixa reacció es produïx en els rajos de les tormentes en l'atmòsfera, proporcionant una font natural per a convertir nitrogen atmosfèric en nitrat solubles.[5]
- N
2 + O
2 → 2 NO
L'òxit nítric calent és gelat i combinat en oxigen atmosfèric per a produir diòxit de nitrogen.
- 2 NO + O
2 → 2 NO
2
Este diòxit de nitrogen és llavors dissolt en aigua per a transformar-se en àcit nítric, posteriorment purificat per destilació fraccionaria.[6]
- 3 NO
2 + H
2O → 2 HNO
3 + NO
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ American Chemical Journal.35
- 358-367.Consultat el 30 de decembre de 2015.
- ↑ Aaron John Ihde (1984). The development of modern chemistry, Courier Dover Publications, p. 678. ISBN 0-486-64235-6.
- ↑ G. J. Leigh (2004). The world's greatest fix: a history of nitrogen and agriculture, Oxford University Press US, pp. 134–139. ISBN 0-19-516582-9.
- ↑ (1982) A short history of twentieth-century technology c. 1900-c. 1950, Oxford University Press, pp. 134–135. ISBN 0-19-858159-9.
- ↑ (2002) G. J. Leigh (ed.). Nitrogen fixation at the millennium, Elsevier, pp. 2–3. ISBN 0-444-50965-8.
- ↑ Douglas Erwin (2002). Industrial Chemical Process Design, McGraw-Hill, p. 613. ISBN 0-07-137621-6.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Proceso Birkeland-Eyde» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.