Svavelsyra är en nyckelkomponent i många industriella kemiska processer, från tillverkning av gödningsmedel till bearbetning av avloppsvatten till kemisk syntes.
Det mesta av världens svavel finns i marken, från mineraler som pyrit (järnsulfid) och andra sulfid- eller disulfidföreningar. Men snarare än direkt utvinning från jorden är mer än 80 % av svavlet som används industriellt en avfallsprodukt, som avlägsnas under förädlingen av fossila bränslen för att förhindra utsläpp av svaveldioxid.
Med trenden mot rena och förnybara energikällor som skymtar över den fossila bränsleindustrin, finns det en framtid för svavelsyra som vi känner den?
Över 85 % av svavlet vi använder omvandlas till svavelsyra, en syra som används i stor utsträckning inom den kemiska industrin vid bearbetning och produktion av hundratals olika föreningar. Det är en mycket frätande mineralsyra med molekylformeln H2SO4, även känd som 'vitriololja'.
Det är en färglös till svagt gul viskös vätska, löslig i vatten i alla koncentrationer. Ibland kan du tycka att det är mörkbrunt, eftersom det ofta har färgats under industriella produktionsprocesser för att uppmärksamma människor på dess farliga natur. Svavelsyra är en diprotisk syra och kan visa olika egenskaper beroende på dess koncentration. Eftersom svavelsyra är en stark syra är svavelsyra frätande på metaller, stenar, hud, ögon, kött och andra material. Det kan också förkolna trä (men orsakar inte brand). Dessa effekter kan främst förklaras av dess starka sura natur och, om de är koncentrerade, dess starka uttorkande och oxiderande egenskaper.
Svavelsyra kan hittas i ett antal situationer - det är en komponent av surt regn och batterisyra, och kan till och med bildas när vissa toalettrengöringsmedel blandas med vatten. Svavelsyra används oftast vid framställning av fosfatgödselmedel. Det hittar också användningsområden vid tillverkning av sprängämnen, andra syror, färgämnen, lim, träskyddsmedel och bilbatterier. Det används också för rening av petroleum, betning av metall, kopparsmältning, galvanisering, metallbearbetning och framställning av rayon och film.
Med den växande klimatförändringskrisen och strävan att ersätta fossila bränslen med förnybara energikällor kommer industrin som vi känner den att behöva förändras. Industrin har anpassat sig till kraven från olja och gas genom att försöka minska avfallet och maximera effektiviteten, inklusive återanvändning av biprodukter och föroreningar, såsom svavel, som annars skulle orsaka miljöskador.
Svavel är vanligtvis närvarande i fossila bränslen med cirka 1-3 viktprocent, vilket står för 80 % av de mer än 80 miljoner ton årliga globala svaveltillförseln. Omställningen mot förnybar energi är dock nära förestående, och med det en översyn av avgörande kemiska processer och en förlust av viktiga reagenser som svavelsyra i den skala vi har för närvarande. Det förutspås att efterfrågan kommer att överträffa svaveltillgången med allt från 40 till 130 % till 2040, beroende på omfattningen av infrastrukturen för förnybar energi.
En av de mest uppenbara lösningarna är att bryta svavel från de rikliga sulfid- och sulfatmineralavlagringarna på jordens yta, vilket var den primära svavelkällan i mitten av nittonhundratalet. Men gruvdriften i sitt nuvarande skick innebär också stora kostnader för miljön och människor, på grund av partikel- och tungmetallexponering som helst bör undvikas.
Att minska den totala mängden svavel som behövs i hela branschen skulle kunna uppnås genom mer noggranna återvinningsmetoder och är ett potentiellt alternativ för att minska efterfrågan. Återvinning av gödselavfall skulle gå långt för att minska mängden råfosfatberg som behöver syrabehandlas för att skapa ny gödning. Dessutom kan återvinningen av sulfatsaltbiprodukter till följd av svavelsyrakemiska processer hjälpa till att återvinna betydande delar av svavel. Den mest livskraftiga produkten från denna återvinningsprocess är dock giftig vätesulfidgas, så mer forskning behövs för att konkretisera denna idé.
Att ersätta svavelsyra med alternativ skulle kunna vara möjligt i vissa avseenden. Salpetersyra har föreslagits som en syra som kan bearbeta stenar på samma nivå som svavelsyra, men det avloppsvatten som produceras specifikt vid fosfatextraktion för gödningsmedel är radioaktivt. Svavelsyra används också i litiumjonbatterier, så bättre infrastruktur för batteriåtervinning eller att hitta alternativa former av energilagring kan räcka långt.
Om du vill veta mer om kemikaliers hälsa och säkerhet, eller hur du minimerar riskerna när du arbetar med kemikalier, finns vi här för att hjälpa dig. Vi har verktyg som hjälper dig med obligatorisk rapportering, samt generering SDS och riskbedömningar. Vi har också ett bibliotek med webbseminarier som täcker globala säkerhetsföreskrifter, programvaruutbildning, ackrediterade kurser och märkningskrav. För mer information, kontakta oss idag på sa***@ch*******.net.
Källor:
