Processo Birkeland-Eyde

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Il processo Birkeland-Eyde è stato un processo industriale utilizzato all'inizio del XX secolo per produrre fertilizzanti azotati. Fu sviluppato nel 1903 da Kristian Birkeland, scienziato e industriale norvegese, assieme al suo socio Samuel Eyde, basandosi su un metodo descritto da Henry Cavendish nel 1874.[1] Fu uno dei primi processi chimici per effettuare la fissazione dell'azoto; in particolare il processo Birkeland-Eyde utilizzava un arco elettrico per trasformare l'azoto atmosferico (N2) in acido nitrico (HNO3).

Il processo Birkeland-Eyde fu utilizzato in impianti costruiti a Rjukan e Notodden in Norvegia, sfruttando la vicinanza di un grande impianto idroelettrico.[2] Il processo utilizzava una enorme quantità di energia elettrica, ma era poco efficiente in termini di consumo elettrico. Di conseguenza, negli anni 1910-1920 fu gradualmente sostituito accoppiando il processo Haber-Bosch (fissazione dell'azoto tramite sintesi dell'ammoniaca) e il processo Ostwald (conversione dell'ammoniaca in acido nitrico).[3]

Il processo[modifica | modifica sorgente]

Tra due elettrodi coassiali veniva formato un arco elettrico, che era diffuso su un disco sottile tramite un forte campo magnetico. La temperatura del plasma sul disco superava i 3000 °C. Soffiando aria attraverso l'arco, una parte dell'azoto reagiva con l'ossigeno formando monossido di azoto (NO). Controllando con attenzione l'energia dell'arco e la velocità di flusso dell'aria si poteva ottenere una resa di NO fino al 4%. Il processo utilizzava una enorme quantità di energia, che veniva prelevata dalla vicina centrale idroelettrica. Erano necessari circa 15 MWh per ogni tonnellata di acido nitrico. In Natura i fulmini provocano la stessa reazione a partire da ossigeno e azoto presenti nell'atmosfera, dando luogo alla formazione di nitrati solubili.[4]

N2 + O2 → 2NO

Il monossido di azoto surriscaldato veniva raffreddato e combinato con ossigeno atmosferico per formare diossido di azoto:

2NO + O2 → 2NO2

Il diossido di azoto era quindi disciolto in acqua per formare acido nitrico, che veniva purificato per distillazione frazionata:[5]

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Ihde 1984, p. 678
  2. ^ Leigh 2004, p. 134–139
  3. ^ Williams 1982, p. 134–135
  4. ^ Fisher e Newton 2002, p. 2–3
  5. ^ Erwin 2002, p. 613

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • (EN) D. Erwin, Industrial Chemical Process Design, McGraw-Hill, 2002, ISBN 0071376216.
  • (EN) K. Fisher e W. E. Newton, Nitrogen fixation at the millennium, a cura di G. J. Leigh, Elsevier, 2002, ISBN 0444509658.
  • (EN) A. J. Ihde, The Development of Modern Chemistry, Dover, 1984, ISBN 978-0486642352.
  • (EN) G. J. Leigh, The world's greatest fix: a history of nitrogen and agriculture, Oxford University Press, 2004, ISBN 0195165829.
  • (EN) T. I. Williams, A Short History of Twentieth-Century Technology, c. 1900 - c. 1950, Oxford University Press, 1982, ISBN 0198581599.


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