Waarom is er een zwavelzuurcrisis?

Zwavelzuur is een sleutelcomponent in veel industriële chemische processen, van de productie van kunstmest tot de verwerking van afvalwater tot chemische synthese. 

Het grootste deel van 's werelds zwavel wordt in de grond gevonden, van mineralen zoals pyriet (ijzersulfide) en andere sulfide- of disulfideverbindingen. In plaats van directe winning uit de aarde, is meer dan 80% van de zwavel die industrieel wordt gebruikt echter een afvalproduct dat wordt verwijderd tijdens de raffinage van fossiele brandstoffen om de uitstoot van zwaveldioxide te voorkomen. 

Is er een toekomst voor zwavelzuur zoals we dat kennen, met de trend naar schone en hernieuwbare energiebronnen die opdoemt over de fossiele brandstofindustrie?

Wat is zwavelzuur?

Meer dan 85% van de zwavel die we gebruiken, wordt omgezet in zwavelzuur, een zuur dat veel wordt gebruikt in de chemische industrie bij de verwerking en productie van honderden verschillende verbindingen. Het is een sterk bijtend mineraal zuur met de molecuulformule H₂SO₄, ook wel 'olie van vitriool' genoemd. 

Het is een kleurloze tot lichtgele viskeuze vloeistof, oplosbaar in water in alle concentraties. Soms vind je het donkerbruin, omdat het vaak is geverfd tijdens industriële productieprocessen om mensen te wijzen op de gevaarlijke aard ervan. Zwavelzuur is een diprotisch zuur en kan verschillende eigenschappen vertonen, afhankelijk van de concentratie. Omdat het een sterk zuur is, is zwavelzuur bijtend voor metalen, stenen, huid, ogen, vlees en andere materialen. Het kan ook hout verkolen (maar veroorzaakt geen brand). Deze effecten zijn voornamelijk toe te schrijven aan het sterk zure karakter en, indien geconcentreerd, de sterk dehydraterende en oxiderende eigenschappen.

Zwavelzuur kan in een aantal situaties worden aangetroffen: het is een bestanddeel van zure regen en accuzuur en kan zelfs ontstaan ​​wanneer sommige toiletreinigers zich vermengen met water. Zwavelzuur wordt het meest gebruikt bij de productie van fosfaatmeststoffen. Het wordt ook gebruikt bij de productie van explosieven, andere zuren, kleurstoffen, lijm, houtconserveringsmiddelen en autobatterijen. Het wordt ook gebruikt bij de zuivering van aardolie, het beitsen van metaal, het smelten van koper, galvaniseren, metaalbewerking en de productie van rayon en film.

Wat is de impact van groene technologieën?

Met de groeiende klimaatveranderingscrisis en het streven om fossiele brandstoffen te vervangen door hernieuwbare energiebronnen, zal de industrie zoals we die kennen, moeten veranderen. De industrie heeft zich aangepast aan de eisen van olie en gas door te proberen afval te verminderen en de efficiëntie te maximaliseren, inclusief het hergebruiken van bijproducten en onzuiverheden, zoals zwavel, die anders milieuschade zouden veroorzaken.

Zwavel is gewoonlijk aanwezig in fossiele brandstoffen met ongeveer 1-3 gew.%, wat goed is voor 80% van de meer dan 80 miljoen ton jaarlijkse wereldwijde zwavelvoorziening. De overstap naar hernieuwbare energie is echter aanstaande, en daarmee een herziening van cruciale chemische processen en een verlies van belangrijke reagentia zoals zwavelzuur in de schalen die we momenteel hebben. Er wordt voorspeld dat de vraag in 40 130 tot 2040% hoger zal zijn dan het zwavelaanbod, afhankelijk van de omvang van de infrastructuur voor hernieuwbare energie.

Wat gedaan kan worden?

Een van de meest voor de hand liggende oplossingen is om zwavel te ontginnen uit de overvloedige sulfide- en sulfaatmineraalafzettingen op het aardoppervlak, zoals de primaire bron van zwavel was in het midden van de twintigste eeuw. Mijnbouw in zijn huidige staat brengt echter ook grote kosten met zich mee voor het milieu en de mensen, vanwege de blootstelling aan fijnstof en zware metalen die idealiter vermeden moet worden. 

Het verminderen van de totale hoeveelheid zwavel die in de hele sector nodig is, kan worden bereikt door zorgvuldiger recyclingpraktijken en is een mogelijke optie om de vraag te beteugelen. Het recyclen van kunstmestafval zou een grote bijdrage leveren aan het verminderen van de hoeveelheid onbewerkt fosfaaterts dat met zuur moet worden behandeld om nieuwe meststof te maken. Bovendien zou het recyclen van bijproducten van sulfaatzout, veroorzaakt door chemische zwavelzuurprocessen, kunnen helpen om aanzienlijke hoeveelheden zwavel terug te winnen. Het meest levensvatbare product van dit recyclingproces is echter het giftige waterstofsulfidegas, dus er is meer onderzoek nodig om dit idee uit te werken. 

Vervanging van zwavelzuur door alternatieven zou in sommige opzichten mogelijk zijn. Er is gesuggereerd dat salpeterzuur een zuur is dat in staat is gesteenten te verwerken op een niveau dat vergelijkbaar is met zwavelzuur, maar het afvalwater dat specifiek wordt geproduceerd bij fosfaatextractie voor kunstmest is radioactief. Zwavelzuur wordt ook gebruikt in lithium-ionbatterijen, dus een betere infrastructuur voor batterijrecycling of het vinden van alternatieve vormen van energieopslag zou een lange weg kunnen gaan.

Chemwatch is hier om te helpen

Als u meer wilt weten over de gezondheid en veiligheid van chemicaliën, of hoe u de risico's tijdens het werken met chemicaliën kunt minimaliseren, zijn wij er om u te helpen. We hebben tools om u te helpen met verplichte rapportage en het genereren van SDS en risicobeoordelingen. We hebben ook een bibliotheek van webinars met betrekking tot wereldwijde veiligheidsvoorschriften, softwaretraining, geaccrediteerde cursussen en etiketteringsvereisten. Neem voor meer informatie vandaag nog contact met ons op via: sa***@ch*******.net .

Bronnen: 

• https://theconversation.com/sulfuric-acid-the-next-resource-crisis-that-could-stifle-green-tech-and-threaten-food-security-186765
• https://link.springer.com/article/10.1007/s13280-019-01244-4 
• https://pubs.er.usgs.gov/publication/mcs2022 
• https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Sulfuric-acid 
• https://rgs-ibg.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/geoj.12475