Produzione di acido solforico

L’acido solforico è un acido forte che l’industria produce a partire dallo zolfo, prima in camere di piombo e oggi con il processo di contatto su un catalizzatore solido. È diventato una delle basi dell’industria chimica, e la maggior parte serve oggi ai concimi fosfatici. In Europa lo si preparava già nel XVI secolo, e dagli anni Quaranta del Settecento la fabbrica di Joshua Ward, vicino a Londra, lo produsse su scala commerciale bruciando zolfo.

Che cos’è

L’acido solforico è un liquido denso, oleoso e incolore, composto di zolfo, ossigeno e idrogeno. A lungo fu chiamato olio di vetriolo, perché all’inizio si otteneva scaldando i vetrioli, i solfati cristallini di metalli come il vetriolo verde, un solfato di ferro. Dal Settecento si produce su larga scala a partire dallo zolfo stesso.

L’olio di vetriolo e il vetriolo verde, il solfato di ferro da cui lo si ricavava all’inizio.

Poche industrie ne fanno a meno. L’impiego principale è la produzione di acido fosforico per i concimi. Serve anche a raffinare il petrolio, a sciogliere i metalli contenuti nei minerali, a decapare l’acciaio prima del rivestimento, a produrre detersivi e pasta di cellulosa, e come acido dell’accumulatore al piombo.

L’acido solforico ustiona la pelle e gli occhi, e la sua nebbia danneggia i polmoni; mescolato con alcuni detergenti domestici sviluppa molto calore e vapori acidi. La sua produzione è industria chimica pesante, condotta solo in impianti autorizzati e sottoposti a controlli severi, e non è un procedimento da tentare altrove.

Come funziona

L’acido solforico industriale si produce a partire dallo zolfo. La difficoltà sta nel far prendere allo zolfo abbastanza ossigeno, una reazione che da sola è molto lenta, e i due processi industriali si distinguono per il modo di accelerarla.

Nel processo delle camere di piombo sono gli ossidi di azoto a portare l’ossigeno. Il processo prende il nome dai grandi ambienti rivestiti di lastre di piombo in cui avveniva la reazione, perché il piombo era l’unico metallo comune che resisteva a lungo all’acido. L’acido delle camere restava piuttosto diluito.

Lo zolfo nativo e la pirite, due materie prime delle fabbriche di acido.

Nel processo di contatto questo compito spetta a un catalizzatore solido, una sostanza che accelera la reazione senza consumarsi: all’inizio il platino, poi soprattutto l’ossido di vanadio. Questo processo fornisce acido concentrato e oleum, un acido fumante che le camere di piombo non potevano produrre.

Lo zolfo arrivava dapprima come zolfo grezzo. Più tardi le fabbriche sfruttarono anche i gas solforosi che le fonderie liberavano arrostendo la pirite e i minerali solforati di metalli come il rame e lo zinco. Oggi la maggior parte dello zolfo si recupera dal petrolio e dal gas naturale durante la raffinazione, e le fonderie di metalli trasformano ancora in acido una parte dei loro fumi.

Storia ed evoluzione

Gli alchimisti ricavavano l’olio di vetriolo dai vetrioli, e in Europa l’acido si preparava al più tardi nel XVI secolo. Per secoli Nordhausen, nello Harz, rifornì i paesi tedeschi di un acido fumante ricavato dal vetriolo, che prese il nome della città. I chimici sapevano inoltre che la combustione dello zolfo poteva dare lo stesso acido.

Joshua Ward, un venditore londinese di rimedi brevettati, negli anni Quaranta del Settecento produceva l’acido bruciando zolfo a Twickenham.

Nel 1746, a Birmingham, John Roebuck e Samuel Garbett sostituirono i fragili vasi di vetro di Ward con camere di legno rivestite di lastre di piombo, che si potevano costruire molto più grandi e abbassarono di molto il prezzo dell’acido. In seguito aprirono una fabbrica più grande a Prestonpans, vicino a Edimburgo. Il loro acido si vendeva soprattutto ai candeggiatori di tele di lino, che lo usavano come bagno acido per i tessuti.

Ossa e roccia fosfatica, prime materie del concime perfosfato.

In seguito nuove industrie richiesero sempre più acido. Il processo Leblanc, brevettato in Francia nel 1791, usava l’acido solforico per ricavare la soda dal sale. Nel 1842 John Bennet Lawes brevettò il perfosfato, un concime fosfatico prodotto con l’acido; nel 1843 aprì uno stabilimento a Deptford per produrlo. La torre del chimico francese Joseph Louis Gay-Lussac recuperava gli ossidi di azoto all’uscita delle camere, e negli anni Sessanta dell’Ottocento la torre di John Glover si diffuse nelle fabbriche britanniche e li rimandava nel processo.

Peregrine Phillips, di Bristol, brevettò il processo di contatto con un catalizzatore di platino nel 1831, ma per decenni il metodo non trovò applicazione industriale. Nel 1875 Clemens Winkler, all’Accademia mineraria di Freiberg, in Sassonia, lo riprese per produrre oleum, di cui la giovane industria dei coloranti aveva bisogno per fabbricare l’alizarina artificiale, un colorante rosso ricavato dal catrame di carbon fossile. Rudolf Knietsch lo perfezionò poi alla BASF di Ludwigshafen, dove la depurazione e il raffreddamento dei gas lo resero affidabile. Col tempo il processo di contatto sostituì quasi ovunque le camere di piombo.