Proceso Ostwald

El proceso Ostwald designa la producción industrial de ácido nítrico mediante oxidación catalítica del amoníaco sobre una malla de platino-rodio, seguida de la absorción de los óxidos de nitrógeno en agua. Desarrollado por Wilhelm Ostwald a principios del siglo xx, este método constituye la vía prácticamente exclusiva de fabricación de ácido nítrico en el mundo. El amoníaco reacciona con el oxígeno del aire a alta temperatura para formar monóxido de nitrógeno (NO), que posteriormente se oxida a dióxido de nitrógeno (NO2) y se absorbe para obtener HNO3. Los ácidos de mayor concentración requieren destilación extractiva con ácido sulfúrico o nitrato de magnesio.

Principios de funcionamiento y etapas

La reacción de oxidación se lleva a cabo sobre mallas catalíticas de aleación platino-rodio. El aire, previamente filtrado y comprimido, se mezcla con amoníaco gaseoso en proporciones cuidadosamente controladas para evitar llamas. La mezcla atraviesa varias capas de mallas catalíticas dispuestas en serie dentro de un convertidor. El monóxido de nitrógeno formado sufre posteriormente una oxidación secundaria a dióxido de nitrógeno, antes de ser absorbido en columnas de agua o ácido diluido.

Los condensados de proceso y el ácido nítrico diluido provenientes de las etapas de oxidación catalítica, oxidación y post-oxidación se reutilizan en el proceso. Sin embargo, la formación de condensados supera las necesidades de producción de ácido concentrado; por tanto, una parte debe valorizarse en otras producciones o tratarse como efluente^[1]. Para ácidos de mayor riqueza, los procesos indirectos basados en destilación extractiva emplean ácido sulfúrico o nitrato de magnesio como agente deshidratante. En el caso del sulfato, el ácido nítrico diluido se precalienta y luego se destila en presencia de H2SO4; con el nitrato de magnesio, una solución de Mg(NO3)2 extrae el agua del ácido nítrico. Los agentes deshidratantes se regeneran al vacío, mientras que los condensados de proceso generados por esta concentración requieren un tratamiento adecuado de las aguas residuales^[1].

Aspectos ambientales y reducción de emisiones

El proceso Ostwald constituye una de las fuentes industriales principales de emisiones de óxido nitroso (N2O), gas de efecto invernadero particularmente preocupante para el calentamiento climático. Tecnologías de abatimiento secundario del N2O han sido objeto de desarrollos industriales documentados en proyectos de reducción de emisiones^[2]. La reducción catalítica selectiva (SCR) también ha sido implementada para disminuir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) en los gases de cola de las unidades de ácido nítrico^[2]. La normativa europea incentiva fuertemente la adopción de estas técnicas de abatimiento.

Aplicaciones y cadena de valor

El ácido nítrico producido por el proceso Ostwald abastece principalmente a dos grandes sectores: los fertilizantes nitrogenados y los explosivos industriales. En fertilización, sirve como materia prima para la producción de nitrato de amonio, soluciones nitrogenadas y fertilizantes NPK por vía nitrofosfática. El ácido nítrico también entra en la fabricación de compuestos orgánicos nitrados y diversos productos químicos de especialidad. La neutralización del ácido nítrico con amoníaco en un reactor tubular puede producir directamente una solución de nitrato de amonio (ANS) al 97 % sin concentración posterior, cuando el ácido al 63 % se precalienta a 60 °C^[3]. Para la obtención de productos sólidos por prilling o granulación, la solución se concentra generalmente por evaporación hasta una humedad inferior al 1 %^[3].

Integración en la industria de fertilizantes

Las unidades de ácido nítrico se integran con mayor frecuencia en sitios de producción de amoníaco y fertilizantes, permitiendo la optimización energética y la reducción de costos logísticos. El vapor producido durante la condensación de los óxidos de nitrógeno puede recuperarse y reutilizarse en procesos aguas abajo, particularmente para la evaporación de soluciones de nitratos^[3]. El ácido nítrico comercial, no integrado, representa una porción marginal del comercio internacional frente a productos derivados como el nitrato de amonio. Las restricciones de transporte vinculadas a la corrosividad del ácido limitan los flujos a larga distancia.