Produção de ácido sulfúrico

O ácido sulfúrico é um ácido forte que a indústria fabrica a partir do enxofre, primeiro em câmaras de chumbo e hoje pelo processo de contacto sobre um catalisador sólido. Tornou-se uma das bases da indústria química, e a maior parte destina-se agora a adubos fosfatados. Na Europa já se preparava no século XVI, e a partir da década de 1740 a fábrica de Joshua Ward, perto de Londres, produziu-o à escala comercial queimando enxofre.

O que é

O ácido sulfúrico é um líquido denso, oleoso e incolor, formado por enxofre, oxigénio e hidrogénio. Durante muito tempo chamou-se óleo de vitríolo, porque se obtinha primeiro aquecendo vitríolos, os sulfatos cristalizados de metais como o vitríolo verde, um sulfato de ferro. Desde o século XVIII fabrica-se em grande escala a partir do próprio enxofre.

O óleo de vitríolo e o vitríolo verde, o sulfato de ferro de que primeiro se extraía.

Poucas indústrias passam sem ele. A maior utilização é o fabrico de ácido fosfórico para adubos. Serve também para refinar petróleo, dissolver os metais dos minérios, decapar o aço antes de ser revestido, produzir detergentes e pasta de papel, e como ácido da bateria de chumbo-ácido.

O ácido sulfúrico queima a pele e os olhos, e a sua névoa danifica os pulmões; misturado com alguns produtos de limpeza domésticos liberta muito calor e vapores ácidos. O seu fabrico é indústria química pesada, feita apenas em instalações licenciadas e sujeitas a controlo rigoroso, e não é um processo para tentar em mais lado nenhum.

Como funciona

O ácido sulfúrico industrial fabrica-se a partir do enxofre. A dificuldade está em fazer o enxofre fixar oxigénio suficiente, uma reação que sozinha é muito lenta, e os dois processos industriais distinguem-se pela forma de a acelerar.

No processo das câmaras de chumbo, são os óxidos de azoto que transportam o oxigénio. O processo deve o nome às grandes salas forradas de chapa de chumbo onde decorria a reação, porque o chumbo era o único metal corrente que resistia muito tempo ao ácido. O ácido das câmaras era bastante diluído.

O enxofre nativo e a pirite, duas matérias-primas das fábricas de ácido.

No processo de contacto, esse papel cabe a um catalisador sólido, uma substância que acelera a reação sem se gastar: primeiro platina e, mais tarde, sobretudo óxido de vanádio. Este processo dá ácido concentrado e óleum, um ácido fumante que as câmaras de chumbo não conseguiam produzir.

O enxofre chegava primeiro como enxofre em bruto. Mais tarde, as fábricas passaram também a aproveitar os gases sulfurosos libertados pelas fundições ao ustular a pirite e os minérios sulfurados de metais como o cobre e o zinco. Hoje a maior parte do enxofre é recuperada do petróleo e do gás natural durante a refinação, e as fundições de metais continuam a transformar em ácido parte dos seus gases residuais.

História e evolução

Os alquimistas obtinham o óleo de vitríolo a partir dos vitríolos, e na Europa o ácido preparava-se o mais tardar no século XVI. Durante séculos, Nordhausen, no Harz, abasteceu as terras alemãs de um ácido fumante obtido do vitríolo, que tomou o nome da cidade. Os químicos sabiam também que a combustão do enxofre podia dar o mesmo ácido.

Joshua Ward, um vendedor londrino de remédios patenteados, fabricava o ácido queimando enxofre em Twickenham na década de 1740.

Em 1746, em Birmingham, John Roebuck e Samuel Garbett substituíram os frágeis vasos de vidro de Ward por câmaras de madeira forradas de chapa de chumbo, que se podiam construir muito maiores e baixaram muito o preço do ácido. Mais tarde abriram uma fábrica maior em Prestonpans, perto de Edimburgo. O seu ácido vendia-se sobretudo aos branqueadores de linho, que o usavam como banho ácido para os tecidos.

Ossos e rocha fosfatada, primeiras matérias-primas do adubo de superfosfato.

Novas indústrias passaram depois a pedir cada vez mais ácido. O processo Leblanc, patenteado em França em 1791, usava ácido sulfúrico para obter soda a partir do sal. Em 1842 John Bennet Lawes patenteou o superfosfato, um adubo fosfatado fabricado com o ácido; em 1843 abriu uma fábrica em Deptford para o produzir. A torre do químico francês Joseph Louis Gay-Lussac recuperava os óxidos de azoto à saída das câmaras, e nos anos 1860 a torre de John Glover espalhou-se pelas fábricas britânicas e devolvia-os ao processo.

Peregrine Phillips, de Bristol, patenteou o processo de contacto com um catalisador de platina em 1831, mas durante décadas o método não teve aplicação industrial. Em 1875 Clemens Winkler, na Academia de Minas de Freiberg, na Saxónia, retomou-o para fabricar óleum, de que a jovem indústria dos corantes precisava para produzir alizarina artificial, um corante vermelho tirado do alcatrão de hulha. Rudolf Knietsch aperfeiçoou-o depois na BASF, em Ludwigshafen, onde a depuração e o arrefecimento dos gases o tornaram fiável. Com o tempo, o processo de contacto substituiu quase em toda a parte as câmaras de chumbo.