Ureia Síntese de Carbamato de Amónia
Ana Margarida Silva | Ana Teresa Nogueira | Carolina Chantre | Diana Corte-Real | Filipa Santos | Mariana Pereira | Rita Lima
MIEQ - Q1FQI02_1
Impacto nos mercados mundiais Introdução Produção de ureia
Aplicações da ureia
A ureia foi descoberta, em 1773, pelo químico francês Hilaire Marin Rouelle e sintetizada pela primeira vez pelo químico alemão Friedrich Wohler a partir de ácido cianídrico (HCN) e amoníaco (NH3), em 1828.
Sobre a ureia...
É do senso comum que o organismo dos seres humanos e o de outros mamíferos produz ureia. A ureia presente, por exemplo, no nosso sangue e na linfa resulta da decomposição das células do corpo e das proteínas dos alimentos. Industrialmente, também é possível sintetizar ureia (por exemplo, a partir do dióxido de carbono e do amoníaco - a seguir concretizado).
A ureia é utilizada nas regiões em desenvolvimento do mundo e é amplamente negociada nos mercados internacionais devido aos seus custos de transporte relativamente reduzidos. A capacidade mundial de produção é altamente concentrada no continente asiático sendo que os maiores produtores individuais de ureia são a China, Índia, Rússia e os EUA. Principais áreas de comércio de ureia:
Tomando como exemplo o caso do Brasil, no que toca à
fabricação de fertilizantes compostos, esta não envolve qualquer tipo de complexidade técnica e é feita pela mistura de fertilizantes simples nas proporções adequadas. Já no caso dos fertilizantes nitrogenados, a volatilidade de preços e a insuficiente disponibilidade de gás natural no país têm impacto sobre o processo produtivo de ureia, fonte de matéria-prima para o nitrogénio utilizado nos fertilizantes.
De facto, os preços elevados e crescentes do gás natural boliviano e o baixo valor agregado da ureia não permitem a estimulação de investimentos em unidades industriais no país. A procura acaba por ser atendida pelas importações, que contam ainda com linhas internacionais de financiamento a longo prazo.
Síntese industrial de ureia a partir de CO2 e NH3
Fórmula molecular CO(NH2)2
Estrutura molecular
Estrutura a 3D.
Propriedades
Cor e cheiro (a 20ºC) Incolor e inodoro
Massa molar 60,07 g/mol
Densidade 1.33 kg/cm³
Ponto de fusão Entre 133ºC e 135ºC
Ponto de ebulição Não apresenta
Solubilidade em água (a 20ºC)
1080 g/L
Riscos associados
Irritante para a pele, olhos e vias respiratórias.
De uma forma geral, este processo de fabricação da ureia consiste em quatro etapas: (1) fabricação de carbamato de amónia; (2)
desidratação do carbamato de amónia; (3) reaproveitamento/reciclagem; (4) acabamento da ureia.
Esquema ilustrativo da produção de ureia a partir do CO2 e NH3
Da reação entre o dióxido de carbono e o amoníaco, a determinadas condições de temperatura e pressão, resulta o carbamato de amónia, como indicado na seguinte equação: NH3 (l) + CO2 (g) NH3CO2 (l) + energia Esta reação é exotérmica e tem uma (%) rendimento elevada. Nesta etapa há ainda a adição da solução reciclada de carbamato de amónia, em consequência do baixo rendimento da etapa seguinte – (2).
NH3 (l)
CO2
Solu
ção
de
ure
ia, c
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ón
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Dec
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Solu
ção
de
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O Carbamato de amónio que não foi desidratado será encaminhado para o 1º absorvedor (A) e os gases e os vapores serão encaminhados para o 2º (B).
A B
NH
3 (l
)
A
B
1º A
bso
rved
or
2º A
bso
rved
or
Solu
ção
co
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o d
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ón
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O carbamato de amónia é desidratado segundo a equação a seguir: NH3CO2 (l) CO(NH)2 (l) + H2O (g) + CO2 (g) O baixo rendimento desta reação culmina na necessidade de existência de um segundo decompositor (o que aumenta a taxa de aproveitamento desta reação). Enquanto que o 1º decompositor é aquecido por uma fonte externa, o aumento de temperatura no 2º resulta dos próprios vapores obtidos no processo, de modo a otimizar o mesmo e a reduzir os custos de operação.
Sistema de acabamento
Passos desta estapa: • Evaporação da água presente na solução de ureia; • Perolação (obter o produto na forma de sólido
granulado); • Minimização de perdas e/ou contaminação ambiental; • Recobrimento, conferindo ao produto maior
resistência mecânica, menor tendência de aglomeração, etc.
Síntese de Wohler
Como referido anteriormente, Wholer foi o primeiro a sintetizar ureia. No entanto, o seu objetivo era produzir cianato de amónia (NH4CNO) e para tal, utilizou cianato de chumbo (Pb(CNO)2), hidróxido de amónia (NH4OH) e calor. Após obter o cianato de amónia, submetido também ao calor, Wohler percebeu que acabara de produzir uma substância muito diferente daquilo que previra. Obtivera assim uns cristais incolores e límpidos, os quais eram ureia, igual à isolada da urina.
Trata-se de algo relevante a nível não só químico, como também histórico, por ser a primeira síntese de um composto orgânico a partir de um inorgânico, marcando assim o: Fim da Teoria da Força Vital (apenas os seres vivos poderiam sintetizar compostos orgânicos); Início do desenvolvimento exponencial da produção artificial dos compostos orgânicos.
Produção de fertilizantes
Produção de ração animal
Manufaturação de resinas, colas
e solventes
Indústria farmacêutica
Cosmética
Conclusão
Mar Negro Golfo Árabe
Abastecem
• Europa • América Latina
• América do Norte
• Ásia/Oceânia
Em suma, é possível afirmar que este composto orgânico é imprescindível em muitas aplicações quotidianas, nomeadamente nos fertilizantes, pois sem estes o mercado agrícola não conseguiria perdurar nem evoluir com sucesso, o que, por sua vez, traria inúmeras consequências para a indústria alimentar. O mesmo acontece com outras indústrias como a de cosmética e a de tintas.
Principais Aplicações