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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e am

ón

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ção

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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

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or

2º A

bso

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Solu

ção

co

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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