Producción de ácido sulfúrico

El ácido sulfúrico es un ácido fuerte que la industria fabrica a partir del azufre, primero en cámaras de plomo y hoy por el proceso de contacto sobre un catalizador sólido. Se convirtió en una de las bases de la industria química, y la mayor parte se destina ahora a abonos fosfatados. En Europa ya se preparaba en el siglo XVI, y desde la década de 1740 la fábrica de Joshua Ward, cerca de Londres, lo produjo a escala comercial quemando azufre.

Qué es

El ácido sulfúrico es un líquido denso, aceitoso e incoloro, formado por azufre, oxígeno e hidrógeno. Durante mucho tiempo se llamó aceite de vitriolo, porque al principio se obtenía calentando vitriolos, los sulfatos cristalizados de metales como el vitriolo verde, un sulfato de hierro. Desde el siglo XVIII se fabrica a gran escala a partir del propio azufre.

El aceite de vitriolo y el vitriolo verde, el sulfato de hierro del que primero se sacaba.

Pocas industrias prescinden de él. Su mayor uso es la fabricación de ácido fosfórico para abonos. Se emplea también para refinar petróleo, disolver los metales de sus menas, decapar el acero antes de recubrirlo, fabricar detergentes y pasta de papel, y como ácido de la batería de plomo-ácido.

El ácido sulfúrico quema la piel y los ojos, y su niebla daña los pulmones; mezclado con algunos productos de limpieza domésticos desprende mucho calor y vapores ácidos. Su fabricación es industria química pesada, que solo se lleva a cabo en plantas autorizadas y sometidas a un control estricto, y no es un proceso para intentar en ningún otro lugar.

Cómo funciona

El ácido sulfúrico industrial se fabrica a partir del azufre. Lo difícil es que el azufre tome bastante oxígeno, una reacción que por sí sola es muy lenta, y los dos procesos industriales se distinguen por la manera de acelerarla.

En el proceso de las cámaras de plomo, los óxidos de nitrógeno transportan el oxígeno. El proceso debe su nombre a las grandes salas forradas de plancha de plomo donde tenía lugar la reacción, porque el plomo era el único metal corriente que resistía el ácido mucho tiempo. El ácido de las cámaras era bastante diluido.

El azufre nativo y la pirita, dos materias primas de las fábricas de ácido.

En el proceso de contacto, ese papel lo cumple un catalizador sólido, una sustancia que acelera la reacción sin gastarse: primero platino y, más tarde, sobre todo óxido de vanadio. Este proceso da ácido concentrado y óleum, un ácido fumante que las cámaras de plomo no podían producir.

El azufre llegó primero como azufre en bruto. Más tarde, las fábricas aprovecharon también los gases sulfurosos que desprendían las fundiciones al tostar la pirita y las menas sulfuradas de metales como el cobre y el zinc. Hoy la mayor parte del azufre se recupera del petróleo y del gas natural durante su refino, y las fundiciones de metales siguen convirtiendo en ácido una parte de sus gases residuales.

Historia y evolución

Los alquimistas obtenían el aceite de vitriolo de los vitriolos, y en Europa el ácido se preparaba a más tardar en el siglo XVI. Durante siglos, Nordhausen, en el Harz, abasteció a los territorios alemanes de un ácido fumante obtenido del vitriolo, que tomó el nombre de la ciudad. Los químicos sabían además que la combustión del azufre podía dar el mismo ácido.

Joshua Ward, un vendedor londinense de remedios patentados, fabricaba el ácido quemando azufre en Twickenham en la década de 1740.

En 1746, en Birmingham, John Roebuck y Samuel Garbett sustituyeron los frágiles vasos de vidrio de Ward por cámaras de madera forradas de plancha de plomo, que podían construirse mucho mayores y abarataron mucho el ácido. Más tarde abrieron una fábrica más grande en Prestonpans, cerca de Edimburgo. Su ácido se vendía sobre todo a los blanqueadores de lienzo, que lo usaban como baño ácido para sus telas.

Huesos y roca fosfórica, primeras materias del abono de superfosfato.

Después, nuevas industrias exigieron cada vez más ácido. El proceso Leblanc, patentado en Francia en 1791, empleaba ácido sulfúrico para obtener sosa a partir de la sal. En 1842 John Bennet Lawes patentó el superfosfato, un abono fosfatado fabricado con el ácido; en 1843 abrió una fábrica en Deptford para producirlo. La torre del químico francés Joseph Louis Gay-Lussac recuperaba los óxidos de nitrógeno a la salida de las cámaras, y en los años sesenta del siglo XIX la torre de John Glover se extendió por las fábricas británicas y los devolvía al proceso.

Peregrine Phillips, de Bristol, patentó el proceso de contacto con un catalizador de platino en 1831, pero durante décadas el método no tuvo aplicación industrial. En 1875 Clemens Winkler, en la Academia de Minas de Freiberg, en Sajonia, lo retomó para fabricar óleum, que la joven industria de los colorantes necesitaba para producir alizarina artificial, un colorante rojo sacado del alquitrán de hulla. Rudolf Knietsch lo perfeccionó después en BASF, en Ludwigshafen, donde la depuración y el enfriamiento de los gases lo hicieron fiable. Con el tiempo, el proceso de contacto sustituyó casi en todas partes a las cámaras de plomo.