Proceso Ostwald

El proceso Ostwald, patentado en 1902 por Wilhelm Ostwald (Nobel 1909), oxida el amoníaco a ácido nítrico en tres etapas sucesivas, todas dentro de una única unidad integrada. Su potencia reside en la elegancia del catalizador: una simple «malla» tejida de aleación de platino-rodio, expuesta a un flujo de NH₃ + aire, oxida selectivamente el NH₃ a NO sin quemarlo hasta N₂. (1) Combustión catalítica: el NH₃ y el aire se mezclan (10 % en volumen de NH₃) y pasan sobre la malla de Pt-Rh a 850-950 °C, a 4-12 bar: 4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O. La selectividad supera el 95 % hacia el NO buscado, frente a un 5 % hacia N₂ + N₂O parásitos. El contacto entre la malla y el gas dura < 1 milisegundo; pasado ese tiempo, la cinética se invierte de nuevo hacia el N₂. (2) Oxidación y absorción: los gases de salida, a 900 °C, se enfrían en una caldera de recuperación (que produce vapor de alta presión) y luego entran en una torre de absorción de acero inoxidable. Al enfriarse, NO + ½ O₂ → NO₂ (lento a 30-50 °C), y después 3 NO₂ + H₂O → 2 HNO₃ + NO. El NO formado como subproducto vuelve a la parte superior de la torre para reoxidarse. La torre mide 30-50 m de altura y 3-4 m de diámetro, con 30-50 platos o relleno estructurado, y opera a presión (4-12 bar) para favorecer la solubilidad. (3) Concentración: el ácido que sale se diluye hasta ~60-65 % en masa. Para los usos habituales (fertilizantes) basta con eso. Para los usos técnicos (explosivos, química orgánica), debe concentrarse hasta 98-99 % mediante destilación extractiva con H₂SO₄ o Mg(NO₃)₂. El proceso es globalmente exotérmico (ΔH = −906 kJ/mol para toda la cadena) y cada tonelada de ácido produce ~6 GJ de vapor recuperable. La producción mundial es de ~75 Mt/año (2022), con ~80 % destinado a fertilizantes (nitrato de amonio, urea-nitrato). El N₂O parásito (5-10 kg por tonelada de ácido), un gas de efecto invernadero 265 veces más potente que el CO₂, se ha convertido en el principal problema medioambiental; de ahí la adición sistemática de catalizadores de reducción de N₂O a continuación.