Letture estive...

QUI trovate un interessante articolo di Giacomo Fauser (1892-1971) dedicato alla sintesi dell'ammoniaca, pubblicato nel 1938 in appendice all'Enciclopedia Italiana. 

Ammoniaca significa (tuttora!) concimi azotati e quindi possibilità di incrementare la produzione agricola: oggi sarebbe impensabile sfamare oltre sette miliardi di persone fidando solo sulla rotazione agraria o sui concimi naturali (letame, pollina, etc.).

Nell'esordio dell'articolo, Fauser afferma che "il problema della fissazione dell'azoto è in realtà un problema di produzione dell'idrogeno": sono necessari due metri cubi di idrogeno per chilogrammo di ammoniaca prodotta.

Nella seconda parte, l'ingegnere si sofferma descrivendo come sia possibile separare l'idrogeno dal gas dei forni a coke, sfruttando la "condensazione frazionata a bassa temperatura dei diversi componenti".

Come racconta Ettore Molinari nel suo Trattato di chimica... (Hoepli, Milano, Vol. I, Tomo I, ed. 1939, ristampa 1943) lo sviluppo di questa idea si deve (indirettamente) a Carl von Linde (1842-1934), il fisico e ingegnere tedesco passato alla storia per i suoi studi sulla refrigerazione e sulle sue applicazioni pratiche.

Il gas, ottenuto scaldando ad alta temperatura il carbone fossile in apposite storte - o forni a coke, è formato da idrogeno (oltre il 50%), monossido di carbonio, metano, olefine (etilene, propilene), ammoniaca, idrogeno solforato, composti cianici, tracce di composti aromatici, nebbie catramose.

Una volta prelevato dalle storte, esso è progressivamente raffreddato e lavato in apposite colonne:

• con acqua per separare il catrame;
• con oli medi di catrame per separare benzene e toluene;
• con acido solforico per fissare l'ammoniaca presente come solfato di ammonio.

Successivamente è fatto passare in recipienti contenenti ossidi di ferro e calce (miscele Laming) per fissare l'acido solfidrico e i composti cianici sotto forma di solfuri e di cianuri.

Il gas, opportunamente compresso, è lavato poi con acqua in pressione (a 12-15 atmosfere) per eliminare l'anidride carbonica. Il lavaggio dell'anidride carbonica è un'operazione che riveste tuttora una certa importanza industriale. Tale operazione oggi è realizzata sfruttando soluzioni acquose alcaline:

• carbonato di potassio: K2CO3 + H2O + CO2 = 2KHCO3
• arsenito di potassio: 2K3AsO3 + 3H2O + 6CO2 = 6KHCO3 + 2As2O3
• basi organiche: etanolammine, glicina, etc.
• idrossido di sodio.

Successivamente il gas rimanente è essiccato (con soda o gel di silice) e progressivamente raffreddato a temperature sempre più basse per separare:

• la frazione etilenica (l'etilene condensa a - 104°C);
• la frazione metanica (il metano condensa a - 162°C);
• il monossido di carbonio (condensa a -191.5°C). 

In particolare, CO è lavato con una pioggia di azoto liquido (-196°C), separato dall'aria atmosferica per distillazione frazionata.

Alla fine di tutto il processo rimane una miscela di idrogeno e di azoto necessaria alla sintesi dell'ammoniaca dagli elementi, descritta nella terza parte dell'articolo, ove è posto l'accento sullo scambiatore di calore che preriscalda la miscela reagente raffreddando la miscela uscente dal letto catalitico.

Nel finale, Fauser descrive la situazione italiana in merito alla produzione dell'ammoniaca nel 1938 e annuncia la costruzione di un impianto a Porto Marghera da parte della società Vetrocoke, entrato in funzione nel 1939 - che sfruttava però la tecnologia Casale.

Oggi quell'impianto non esiste più: spenti i forni a coke e smantellati, al loro posto sorgono gli uffici e i laboratori del parco scientifico Vega, mentre una delle torri Hammon di raffreddamento è stata salvata dalla demolizione e reinventata come sede di un centro congressi.