Química industrial

La industria química

Los productos de la naturaleza tienen un interes limitado para las personas, y mucho más en el nivel de desarrollo actual. Por ello desde la mas remota antigüedad ha sido necesario transformar estos productos naturales a traves de la actividad industrial. 
La producción a gran escala de productos químicos comenzo en la época de la revolución industrial, con la introducción de nuevas máquinas de hilar y tejer a lo largo del siglo XVIII supuso un cambio radical en la industria textil, la produccion se disparo con lo cual lo métodos tradicionales de blanqueado y teñido de los tejeidos se volvieron insuficientes. 

Hasta ese momento, los tejidos se blanqueaban sumergiéndolos en alternaticamente en un baño ácido de lecha agria y en uno básico formado por una solución de cenizas vegetales, después, se dejaban secar al sol en los llamados “campos de blanqueado”.
La necesidad creciente de esos dos productos naturales llevó a plantear la conveniecia de sustituirlos por otros equivalentes, pero producidos artificialemente, lo primero que comenzo a escasear fue la leche agria, proponiéndose como su sustituto el ácido sulfúrico.

Hacia 1736, el farmacéutico londinense Joshua Ward puso en práctica un procedimiento de síntesis química del ácido sulfúrico a partir del azufre natural. La modificación de este método sugerido en 1746 por el médico John Roebuck lo convirtio en el primer proceso rentable de obtención de ácido sulfúrico a gran escala en el llamado “método de las cámaras de plomo”. Este método permanecio vigente hasta 1897 cuando se desarrollo el “método de contacto” que es utilizado en la actualidad. 
El problemo de reemplazar las cenizas vegetales no debió ser tan acuciante, puesto que hubo que esperar hasta 1789 para encontrar una propuesta más interesante. En esa época el químico francés Nicolas Leblanc descubrió un procedimiento de preparación del carbonato de sodio (sosa comercial) a partir de la sal común (cloruro de sodio), ganando 12.000 francos ofrecidos por la Acadamia de Ciencias de París a quien hallase este procemiento.

Un método alternativo fue sugerido por el físico e ingeniero francés Agustín Jean Fresnel en 1810 pero las dificultades técnicas que planteaba su propuesta detuvieron su aplicación hasta 1865 cuando los hermanos Solvay consiguieron una respuesta satisfactoria. Este método mas rentable fue remplazando al anterior y es el que se usa actualmente en la industria química. 
El problema de la industria química no se reduce a conocer reacciones químicas que permitan obtener una sustancia combinando reactivos de bajo costo. Para que un método de obtención sea viable deben tenerse en cuenta aspectos químicos, físicos y económicos.

Un proceso es preferible a otro si si tiene mayor rendimiento y si es mayor la cantidad de producto obtenido a partir de cantidades fijas de reactivos. Si embargo puede ocurrir que ese proceso involucre reacciones excesivamente lentas o rápidas en condiciones normales, o energías de activación muy altas que lo hagan menos interesantes. Ahora bien, estas características no deseables se pueden intentar modificar, por ejemplo variando la temperatura, la presión o la concentración de los reactivos se puede aumentar o disminuir la velocidad de reacción y empleando catalizadores disminuir la energía de activación. La optimización de estos factores requiere un buen conocimiento químico-físico de las reacciones. Pero la mejor elección posible puede implicar unos gastos tan excesivos que desaconsejen el proceso. Por ejemplo si es necesario que una reacción transcurra a presiones y temperaturas muy altas, el costo energético la puede hacer económicamente inviable. 
En la fabricación de productos de gran consumo se tiende a buscar procesos continuos, aquellos en que se van suministrando, de forma ininterrumpida, reactivos por un lado y retirando el producto final por el otro. La parte buena de los procesos contiinuos es su alta producción y la contrapartida es que requieren costosas intalaciones.

Ramas de la industria química

La industria química puede subdividirse en un conjunto de ramas, las cuales diferente en su objeto de producción, tales como:

• Industria química básica. Busca obtener elementos químicos y sustancias en su estado más puro posible: hidrógeno, azufre, mercurio, etc.
• Industria petroquímica. Preocupada no por la extracción del petróleo, sino por su transformación en otros materiales y la obtención de sustancias refinadas, como la gasolina, el gasoil, el benceno, etc.
• Industria farmacéutica. Encara los elementos químicos desde una perspectiva bioquímica y médica, para fabricar así medicamentos de consumo humano y animal.
• Industria de los fertilizantes. Suministra materiales a la agricultura mayormente.
• Industria de los solventes. Para fabricar disolventes, limpiadores, detergentes, etc.
• Industria de los pesticidas. Elabora sustancias tóxicas para combatir plagas y pestes agrícolas, o insecticidas y otras sustancias de uso doméstico.
• Industria de los plásticos. Se ocupa de la producción de los distintos materiales plásticos a partir de cadenas de polímero.

Residuos 

La imagen negativa de la industria química está influida por el alto grado de contaminación que, tradicionalmente se le asocia. La forma tradicional de “eliminar” los residuos, sustancias sin aprovechamiento, “método de disolución”, se confiaba que los gases lanzados a la atmٕosfera, los líquidos o sólidos vertidos en rios, lagos o mares, se diluirian lo suficiente como para que al cabo de un tiempo su concentración no sea perjudicial. En la actualidad, la prevención, eliminación y tratamiento de residuos se ha convertido en un elemento más a tener en cuenta. 
Conseguir el máximo aprovechamiento de los reactivos reinyectando una y otra vez las cantidades de los reactivos que no han reaccionado, es una carácterística deseable de cualquier planta industrial y a su vez una manera de reducir los desechos. Lo mismo se puede decir de los productos inermedios que siempre que es posible reutilizar.

Algunos procesos de química industrial

• Ácido sulfúrico Este ácido tiene un amplio uso en la industria como agente deshidratante y oxidante y por su capacidad para disolver muchos metales. Se usa en procesos de teñido, pinturas, pulpa de papel, explosivos, fertilizantes, y algunos detergentes, así como en el refinado de petroleo y metales. El ácido sulfúrico, H₂SO₄, se produce mediante el “método de contacto”, usando como materias primas el azufre, el oxigeno y el agua.
• Carbonato de calcio (soda) Aparte de su valor anticorrosivo y para ablandar el agua, se usa en procesos de fabricación de jabones, detergentes, reveladores, fotográficos, acero, esmaltes, tintes, textiles, alimentos, etc.. El cristal se obtiene a partir de la sal común NaCl y de la piedra caliza CaCO₃ por el procedimiento Solvay.
• Hidróxido sódico Entre sus aplicaciones industriales cabe destacar la fabricación de jabones y detergentes, el rayón y las fibras de acetato. Se obtiene por electrólisis de la sal común, haciendo reaccionar con agua, el sodio se recoge en el cátodo.  El consumo de electricidad en este proceso es tan enorme del orden de una ciudad grande por lo cual deben ubicarse donde la energia eléctica sea barata y también es deseable que la sal sea abundante.
• Amoníaco Es la base de toda la industria de fertilizantes, también se usa en la fabricación de explosivos y en la propia industria química. Se sintetiza directamente a partir de constituyentes hidrógeno H₂ y Nitrógeno N₂ . El mérito de su fabricación se debe a Fritz Harber un químico alemán que recibió el Premio Nobel de Química en 1918 por su invención del proceso Haber-Bosch , un método utilizado en la industria. para sintetizar amoníaco a partir de nitrógeno gaseoso e hidrógeno gaseoso. Haber demostró que a una temperatura de 400C, junto a una presión alta de 250 atmósferas eran las condiciones ideales para realizar la reacción.   Se estima que un tercio de la producción mundial anual de alimentos utiliza amoníaco del proceso Haber-Bosch, y que esto sustenta a casi la mitad de la población mundial.