A amônia existe na natureza desde os primórdios, antes mesmo de sua produção em escala industrial. Ela é um composto natural formado durante o ciclo do nitrogênio, no qual algumas bactérias presentes no solo capturam o nitrogênio do ar e o convertem em amônia. Dessa forma, a sua fonte primária antes do desenvolvimento dos processos industriais era a matéria orgânica. Embora produzida naturalmente por microrganismos e encontrada nos solos, a demanda crescente por amônia, em grande parte impulsionada pela necessidade cada vez maior de fertilizantes produzidos a partir dela, fez com que novas rotas de produção de amônia fossem desenvolvidas e implementadas industrialmente.
Ao longo dos anos, muitas foram as tentativas de se produzir amônia sinteticamente e que falharam até se obter um processo que fosse minimamente satisfatório. Por muito tempo, acreditou-se que um processo industrial para sua síntese fosse inviável, devido ao pouco conhecimento dos conceitos que envolvem cinética, termodinâmica e a aplicação de catalisadores em reações. Com o avanço da ciência nestas áreas, foi possível começar a entender quais estratégias deveriam ser adotadas para que o processo fosse viável industrialmente. Após diversas proposições e testes, chegou-se ao processo Haber-Bosch, que é o processo industrial de produção de amônia mais adotado atualmente. Este processo emprega o sistema idealizado por Fritz Haber (1868-1934) e desenvolvido por Carl Bosch (1874-1940) há cerca de 100 anos, próximo do período em que ocorreu a 1ª Guerra Mundial. No processo Haber-Bosch, uma planta moderna típica de produção de amônia converte inicialmente o gás natural, ou o gás de petróleo liquefeito ou a nafta de petróleo em hidrogênio gasoso em um processo conhecido como reforma a vapor); posteriormente, o hidrogênio é então combinado com nitrogênio encontrado no ar para produzir amônia (processo Haber-Bosch). Estima-se que cerca de 85% da produção total de amônia em todo o mundo é produzida por este processo, e ocorre de acordo com a seguinte reação exotérmica (1):
3 H2 + N2 ⇋ 2 NH3 ΔH°27 °C = -46,35 kJ/mol (1)
Os leitores podem imaginar que uma reação aparentemente simples, como é o caso da síntese de amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio, não deveria ser tão difícil de ser implementada em um processo industrial. Entretanto, apesar da equação química para produção de amônia parecer simples, existe uma grande complexidade de condições necessárias para que o processo ocorra com rendimento apreciável, o que fez com que os cientistas duvidassem da sua aplicabilidade por muitos anos. Para sintetizar efetivamente a amônia a partir de seus principais componentes (hidrogênio e nitrogênio), a reação deve ocorrer a temperaturas e pressões relativamente altas de 400-500°C e 10-30 Mpa, respectivamente, com o auxílio de um catalisador metálico, sendo a ferrita catalítica a mais utilizada.
Do ponto de vista termodinâmico, é esperado que uma temperatura mais baixa aumentaria o rendimento da reação, visto que a produção da amônia é um processo exotérmico. À primeira vista, pode parecer estranho a aplicação de temperaturas elevadas para que a reação aconteça, entretanto, apesar de se tratar de uma reação exotérmica, uma temperatura baixa não permite que amônia seja produzida com uma velocidade significativa, o que reduz significativamente o rendimento da reação. Assim, temperaturas mais altas são necessárias para que a amônia seja formada na velocidade desejada em um processo industrial, o que associado à natureza inerte do nitrogênio em temperaturas mais brandas, justifica a aplicação de temperaturas na faixa de 400-500 °C para que a reação aconteça. As condições extremas são exigidas devido à alta energia necessária para a quebra da ligação tripla do nitrogênio (941 kJ/mol), visto que, o gás nitrogênio tem comportamento de gás inerte em temperatura ambiente.
Já a aplicação de altas pressões, como a faixa mencionada de 10-30 Mpa, favorece a formação de produtos no equilíbrio químico demonstrado na equação anterior. Isto porque o aumento da pressão desloca o equilíbrio no sentido de menor volume da reação, ou seja, para o lado direito da reação, o que melhora o rendimento. Existem ainda outros métodos menos convencionais de preparo de amônia, como o processo eletrotérmico ou ainda o ciclo termoquímico, entretanto, a grande maioria da amônia produzida é a partir do processo Haber-Bosch.
Matérias-primas do portfólio da Usiquímica:
A amônia tem o seu principal uso como fertilizantes, mas também pode ser utilizada na produção de produtos de limpeza, plásticos, tecidos, como gás refrigerante, entre outros. A Usiquímica atua como fornecedora de amônia na sua forma anidra e também na forma de soluções:
Amônia Gás Anidra: A Amônia na forma anidra pode utilizada como matéria-prima em muitos processos, tais como: Produção de fertilizantes como o Sulfato de Amônio, Nitrato de Amônio, Uréia e Fosfato de Amônio; no setor têxtil para produção de fibras como o nylon; para produção de plásticos, explosivos e produtos químicos; e no setor de produtos de limpeza, como detergentes e amaciantes de roupas. A Amônia Anidra também pode ser usada como Gás de refrigeração. Nota-se, portanto, a importância da Amônia nos mais diversos processos. Por isso, conte com a Usiquímica para o fornecimento de matéria-prima de qualidade para o seu negócio!
Amônia Solução (Hidróxido de Amônio): o produto é produzido em diversas concentrações e de acordo com a demanda do cliente. Suas principais aplicações são nos setores: têxtil, agrícola, borracha, couro, lubrificantes, alimentícios, cosmético, tratamento de efluentes, tintas entre outros.
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