Processo Birkeland-Eyde
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]
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]
- ^ Ihde 1984, p. 678
- ^ Leigh 2004, p. 134–139
- ^ Williams 1982, p. 134–135
- ^ Fisher e Newton 2002, p. 2–3
- ^ Erwin 2002, p. 613
Bibliografia [modifica]
- D. Erwin, Industrial Chemical Process Design (in inglese), McGraw-Hill, 2002. ISBN 0071376216
- K. Fisher e W. E. Newton, G. J. Leigh (a cura di), Nitrogen fixation at the millennium (in inglese), Elsevier, 2002. ISBN 0444509658
- A. J. Ihde, The Development of Modern Chemistry (in inglese), Dover, 1984. ISBN 978-0486642352
- G. J. Leigh, The world's greatest fix: a history of nitrogen and agriculture (in inglese), Oxford University Press, 2004. ISBN 0195165829
- T. I. Williams, A Short History of Twentieth-Century Technology, c. 1900 - c. 1950 (in inglese), Oxford University Press, 1982. ISBN 0198581599
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