Quais são as indústrias portuguesas que utilizam o amoníaco como matéria-prima?


O amoníaco constitui a matéria-prima de um número elevado de indústrias portuguesas: utiliza-se no fabrico de vários fertilizantes agrícolas, da fibras e plásticos, de produtos de limpeza, de explosivos, entre outros.
O amoníaco começou por ser o gás usado como fluído refrigerante nas primeiras instalações de frio. Nos anos 30 do século passado, foi substituído pelos clorofluorcarbonetos (CFCs). Recentemente voltou a ganhar um papel nos processos de arrefecimento, atendendo aos danos que os CFC’s causam na camada de ozono.



De seguida, pode ler-se um pouco mais sobre os produtos produzidos a partir do amoníaco e alguns exemplos para cada um destes produtos, no caso de existirem indústrias em Portugal:

• Cuf - Químicos Industriais, SA – dedica-se, entre outras actividades, à produção de ácido nítrico a partir da oxidação catalítica do amoníaco, utilizado principalmente no fabrico de fertilizantes e explosivos, mas também na indústria química e alimentar.
• A EGIQUÍMICA Lda - produz uma grande variedade de produtos de limpeza nas gamas Higiene & Limpeza, Tratamento de Pavimentos, Manutenção Automóvel, Lavandaria, Indústria Têxtil e Construção Civil, a
partir do amoníaco e de outras matérias-primas
• Quiminova - Química Industrial e Agrícola Lda
• ADP - Adubos de Portugal, S.A. - criada em 1997, que se dedica à produção e comercialização de fertilizantes na Europa, detendo uma quota de mercado de 70%.


Que regras de segurança devem ser seguidas no transporte de matérias-primas, nomeadamente no transporte de amoníaco?


O transporte deve ser evitado em veículos onde o espaço de carga não é separado do compartimento do condutor;
• Deve-se assegurar também que o condutor do veículo conhece os perigos potenciais da carga, bem como as medidas a tomar em caso de acidentes ou emergências.

Antes de transportar os recipientes, deve-se:
- Verificar se estão bem fixados;
- Comprovar que as válvulas das garrafas estão bem fechadas e não têm fugas;
- Comprovar que o tampão de saída da válvula, quando existente, está correctamente instalado;
- Comprovar que o dispositivo de protecção da válvula, quando existente, está correctamente instalado;
- Garantir ventilação adequada;
- Cumprir a legislação em vigor.


Como se deve actuar em caso de acidente, quer no que respeita ao transporte de amoníaco quer no que respeita ao seu processo industrial de fabrico?

• O transporte deve ser evitado em veículos onde o espaço de carga não é separado do compartimento do condutor;
• Deve-se assegurar também que o condutor do veículo conhece os perigos potenciais da carga, bem como as medidas a tomar em caso de acidentes ou emergências.

Antes de transportar os recipientes, deve-se:
- Verificar se estão bem fixados;
- Comprovar que as válvulas das garrafas estão bem fechadas e não têm fugas;
- Comprovar que o tampão de saída da válvula, quando existente, está correctamente instalado;
- Comprovar que o dispositivo de protecção da válvula, quando existente, está correctamente instalado;
- Garantir ventilação adequada;
- Cumprir a legislação em vigor.

Será o hidrogénio uma fonte de energia do futuro?

O hidrogénio é o elemento mais abundante no universo e também o terceiro elemento mais presente na Terra. É incolor e inodoro. Este elemento é constituído por óptimas propriedades a nível de combustível e transmissor de energia. É possível obter este elemento através de diversas formas eficazes, como por exemplo, por electrólise da água e por reforma de álcool e hidrocarbonetos (etanol, metano, gás natural, entre outros). Por esse motivo, é considerado por muitas pessoas um “combustível ideal”.

Quando combinado com uma célula de combustível, o hidrogénio oferece uma produção de electricidade silenciosa e de alta eficácia. Mais significativo é que se poderia abrir o caminho para uma energia sem emissões em toda parte, de casas até carros. Nenhuma tecnologia isolada oferece oportunidades tão amplas.

Fig.5 Explosão de uma bomba de Hidrogénio

O Hidrogénio, quando produzido por fontes de energia renováveis, a sua utilização através de células de combustível, é totalmente limpa, formando apenas como produtos da reacção água e calor, não havendo quaisquer emissões de partículas, monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxidos de azoto e óxidos de enxofre, que são responsáveis por problemas ambientais tais como chuvas ácidas, problemas respiratórios e pelo aquecimento global do planeta.
Sendo assim, o hidrogénio tem um grande potencial ambiental, fazendo parte de um ciclo de vida limpo, tornando-se um sério candidato a substituir a actual economia baseada nos combustíveis fosseis.

Para que isto seja possível terá que se criar as seguintes infra-estruturas:
• Produção de Hidrogénio;
• Armazenamento / transporte / distribuição do Hidrogénio;
• Utilização final do Hidrogénio

Vantagens do Hidrogénio

•Veículos movidos a hidrogénio não terão motor a combustão. Os motores serão eléctricos, o que evitará a poluição do meio ambiente.
• O processo de geração de energia é descentralizado. Não será necessário construir hidroeléctricas gigantescas. O hidrogénio pode ser produzido a partir de várias fontes: água, combustíveis fósseis e biomassa. Essa produção pode ainda ser feita com o aproveitamento da energia solar ou eólica.
• Fonte renovável, inesgotável e não poluente. A produção de energia pode ser realizada em qualquer lugar.
• A geração de energia por meio de pilhas a combustível é pelo menos duas vezes mais eficaz do que a obtida pelos processos tradicionais.

Fig.6 Energia obtida a partir do Hidrogénio

O amoníaco, a saúde e o ambiente

A utilização do amoníaco pode envolver riscos directos e indirectos para a saúde dependendo do tempo de exposição e/ou da sua concentração.

Riscos directos para a saúde:
• Vapor – Muito irritante para as mucosas. Causa espirros, tosse e dispneia. Provoca lacrimejo, podendo causar conjuntivites.
• Solução líquida – Causa dermatites de contacto, dores muito intensas com intolerância gástrica e estado de choque (se ingerida). A complicação imediata a recear é o edema da glote.

Fig.1 Conjuntivite
Fig.2 Dermatite

Poluição do meio ambiente (riscos indirectos):

A presença de amoníaco pode causar modificações do pH nos sistemas ecológicos aquosos visto a solução aquosa de amoníaco ser uma base.
A decomposição térmica do amoníaco origina óxidos de azoto, que são agentes poluentes da atmosfera, pois dão origem às chuvas ácidas.

O amoníaco que é libertado para a atmosfera, pode originar sulfato de amoníaco e nitrato de amoníaco, aos quais se dá o nome de matérias particuladas, que são partículas de características sólidas ou líquidas, que se encontram dispersas pela atmosfera.
A maioria das partículas, que têm um diâmetro superior a 5mm, normalmente depositam-se no nariz, na traqueia e nos brônquios, mas quanto mais pequena for a dimensão destas partículas mais perigosas as mesmas se tornam (depositam-se em zonas de maior risco).

Fig.3 Efeitos das Chuvas Ácidas

Os efeitos na saúde provocados por uma exposição prolongada a estas matérias particuladas são:
• aumento da frequência de cancro pulmonar;
• problemas respiratórios graves;
• morte prematura
Na produção de amoníaco, do processo de obtenção de matérias-primas para o fabrico deste, ocorre a produção de dióxido de carbono como um subproduto, que ao ser lançado para a atmosfera vai ser um dos contribuintes para o fenómeno do efeito de estufa.

Fig.4 Efeito de Estufa

As matérias-primas para a obtenção de Amoníaco

As matérias-primas para o fabrico do amoníaco são o gás natural, ou o petróleo, a água e o ar.
Como se pode verificar todos estes materiais são de origem natural, ou seja, provêm da natureza.

Fig.1 Central de Petróleo


Obtenção do Hidrogénio
O hidrogénio pode ser obtido através da reacção entre o gás natural e o vapor de água.

Este processo realiza-se em duas fases:
Primeira fase - O gás natural é exposto a vapor de água a altas temperaturas, originando monóxido de carbono e hidrogénio de acordo com a seguinte equação química:
CH₄ (g) + H₂O (g) à CO (g) + 3H₂ (g)
Segunda fase - O monóxido de carbono reage com o vapor de água, originando dióxido de carbono e hidrogénio:
CO (g) + H₂O (g) à CO₂ (g) + H₂ (g)


Do ponto de vista ambiental, este processo de obtenção de hidrogénio não é considerado sustentável devido às emissões de dióxido de carbono que origina e que contribuem para o efeito de estufa.
Outra forma de obter hidrogénio é a partir da oxidação parcial de vasta gama de hidrocarbonetos que origina hidrogénio, que é posteriormente purificado.
Um dos inconvenientes destes processos de obtenção de hidrogénio é o facto de utilizarem fontes de energia não renováveis.




Fig.2 Produção de hidrogénio a partir de energias renováveis


Obtenção de Azoto
A principal fonte de azoto é o ar.
No processo de Haber utiliza-se o azoto directamente do ar.
Outro processo para obter industrialmente o azoto é a destilação fraccionada do ar líquido. Neste processo o ar é liquefeito e os componentes são separados por destilação fraccionada. Como o azoto é o componente mais volátil, é o primeiro a ser separado.

Obtenção de Amoníaco pelo Processo de Haber

Como já foi referido este processo de obtenção de NH3 foi desenvolvido por Fritz Haber no ano de 1909.
O azoto e o hidrogénio entram num compressor onde são sujeitos a uma pressão elevada. Posteriormente, passam para a câmara de reacção ou conversor, onde se processa a reacção entre o azoto e o hidrogénio a temperaturas elevadas e na presença de um catalisador.

N₂ (g) + 3H₂ (g) à 2NH₃ (g)

Visto esta reacção não ser completa, ficam ainda por reagir grandes quantidades de azoto e de hidrogénio.
Por esse motivo, da câmara de reacção sai uma mistura de amoníaco (NH₃) com azoto e hidrogénio. Esta mistura entra no condensador, onde o amoníaco se liquefaz e é recolhido.
Por fim, o azoto e o hidrogénio que não reagiram são novamente introduzidos no conversor através de uma bomba de reciclagem.




Fig.3 Aparelho de Haber para a síntese do amoníaco

As utilizações do Amoníaco

Como já foi referido anteriormente, grande parte do amoníaco é utilizado na produção de fertilizantes azotados, mas também tem um grande contributo na produção de ácido nítrico, um dos principais ácidos inorgânicos. O amoníaco é ainda usado na produção de corantes, medicamentos e explosivos.

O facto de haver uma grande absorção de energia sob a forma de calor do exterior torna a vaporização do amoníaco (passagem do estado líquido para o gasoso) um processo muito endotérmico, produzindo arrefecimento nos materiais envolventes. Consequentemente o amoníaco líquido é utilizado como meio de arrefecimento em muitas indústrias alimentares.
•Indústria química – síntese de ureia, fertilizantes, produção de ácido nítrico
• Indústrias do frio, do papel e alimentar – fluido refrigerante
• Indústria metalúrgica – atmosferas de tratamento térmico
• Indústria têxtil – dissolvente
• Indústria petroquímica – neutralização de petróleo bruto, síntese de catalisadores

Fig.4 O amoníaco utilizado nas diversas indústrias tem inúmeras aplicações

O Amoníaco é uma substância muito útil nos processos de refrigeração devido ao seu elevado calor de vaporização e de temperatura crítica, sendo assim muito utilizado em circuitos frigoríficos à mais de um século, em máquinas de compreensão mecânica de potência média e grande e em máquinas frigoríficas de pequenas potências, como por exemplo, refrigeradores e frigoríficos domésticos.

Como fluído usado na refrigeração, o amoníaco apresenta numerosas características e vantagens, tais como:
§ Possui boas propriedades termodinâmicas, de transferência de massa e de calor;
§ É quimicamente neutro para os elementos frigoríficos;
§ É insensível na presença de ar húmido ou de água é facilmente detectável em caso de fuga por ser muito leve, e desta forma, é muito difícil ter uma falha no circuito
§ O amoníaco é fabricado para muitos usos, o que permite a manutenção do seu preço baixo e acessível;
§ O óleo lubrificante não se mistura como o amoníaco;

A Importância do Amoníaco como Matéria-Prima

O amoníaco é, nas condições de pressão e temperatura normal (as chamadas condições PTN), um gás incolor, menos denso que o ar. Apresenta cheiro forte e característico, é muito solúvel em água e tem grande aplicação tanto na agricultura, como na industria. O contacto com o amoníaco no estado gasoso ou em solução aquosa, deve ser evitado, dado que pode provocar lesões graves na pele, nos olhos e nos pulmões.

Trata-se de uma substância constituída por moléculas (substância molecular).
Cada molécula contém um átomo de azoto (N) e três átomos de hidrogénio (H), pelo que a fórmula química do amoníaco é NH3.

A importância do azoto nos seres vivos

O azoto e o hidrogénio eram as matérias-primas utilizadas na produção do amoníaco.
O azoto é o gás mais abundante na atmosfera e era obtido através da destilação fraccionada do ar líquido. É gasoso, incolor, inodoro e insípido.

O ciclo do azoto pressupõe que os animais obtenham este elemento através da ingestão de proteínas, quer animais quer vegetais.
O crescimento das plantas requer um constante fornecimento de elementos essenciais à síntese do tecido vivo. De entre esses elementos, os mais importantes são o carbono, o hidrogénio, o oxigénio e o azoto.

A água é o principal fornecedor de hidrogénio.
Poucos organismos são capazes de utilizar o azoto molecular (N₂), pois as respectivas moléculas são muito estáveis. Na molécula, os átomos de azoto estão ligados por uma ligação tripla muito forte, com uma elevada energia de ligação, sendo por isso muito difíceis de separar.
Não sendo o azoto molecular directamente utilizável pelas plantas, é necessária a sua conversão numa forma biologicamente utilizável, como os iões nitrato (NO₃⁻) e o amoníaco (NH₃).

Fig.1 Ciclo do Azoto


A esta transformação do azoto em compostos azotados biologicamente utilizáveis chama-se fixação do azoto.
Na Natureza, a fixação do azoto é feita através de reacções químicas que ocorrem durante as descargas eléctricas na atmosfera. Esta fixação de azoto é também feita por algumas bactérias existentes nos solos e contidas nas raízes de certas plantas, como a soja e o trevo.

Para a maior parte das outras plantas o fornecimento de azoto utilizável tem de vir de outras fontes.
Os agricultores enriquecem o solo com azoto sob a forma de nitrato de amónio, ureia ou amoníaco.

Até ao princípio do século XX, as principais fontes naturais dos compostos azotados eram o guano peruano, formado por excrementos de aves marinhas, e o nitrato de sódio ou nitrato do Chile.
No ano de 1900 verificou-se o esgotamento da reserva de guano e tendo em conta o consumo de nitrato de Sódio, este acabaria por rapidamente esgotar também.
Os químicos pensaram em transformar o azoto (que se encontrava na atmosfera), em fertilizante agrícola. O azoto é um composto com baixa reactividade, o que torna a tarefa difícil.


O nitrato de potássio é vulgarmente chamado salitre. O nitrato de sódio é vulgarmente conhecido por nitrato do Chile.

Fig.2 Extracção de Guano

A Produção de Amoníaco

Em 1909, o químico alemão Fritz Haber descobriu um processo de produção de amoníaco que veio revolucionar o desenvolvimento da indústria dos fertilizantes.

Fig.3 Fritz Haber

A Primeira Guerra Mundial foi o grande motor do desenvolvimento das fabricas de amoníaco na Alemanha e noutros países, pois o amoníaco podia ser convertido em ácido nítrico (HNO₃), que era utilizado no fabrico de explosivos.

O engenheiro químico Carl Bosh transformou o processo piloto de Haber num processo industrial capaz de produzir milhares de toneladas de amoníaco por ano.

Fig.4 Carl Bosh

O processo de Haber relaciona o azoto e o hidrogénio através da seguinte equação química:
N₂ (g) + 3H₂ (g) à 2NH₃ (g)

Esta reacção de síntese do amoníaco é muito incompleta quando realizada em condições de pressão e temperatura ambientes. Para ter um rendimento apreciável, tem de se processar a pressão e temperatura elevadas (Pressão = 200 Atm. ; Temperatura = 457 º C) e na presença de um catalisador (ferro em pó com pequenas quantidades de óxido de potássio e de óxido de alumínio).
Mesmo com estas condições, o rendimento é muito baixo.