Lo zolfo è uno degli elementi chimici più importanti. Esso è impiegato per la produzione di acido solforico, il quale rappresenta il prodotto chimico industriale più abbondantemente realizzato. L’elemento in se è un nutriente essenziale per le piante.
Impieghi dello zolfo
Circa il 90% dello zolfo prodotto o estratto viene utilizzato per produrre anidride solforosa, che viene poi convertita in acido solforico. La maggior parte dell’acido è usato nella produzione di fertilizzanti fosfatici, componenti cruciali nella fornitura di cibo nel mondo.
Un altro impiego importante dello zolfo elementare è nei fertilizzanti come nutriente del suolo a sé stante, in particolare quando si ha una carenza di zolfo nel suolo.
Lo zolfo sta iniziando ad essere utilizzato come componente dei materiali strutturali impiegati nella rete delle infrastrutture. Ad esempio, l’aggiunta di pellet di zolfo all’asfalto rende le superfici stradali più durevoli e resistenti ai danni da fessurazione quando le temperature sono molto basse. Il calcestruzzo a base di zolfo viene prodotto durante la realizzazione del calcestruzzo mediante l’aggiunta di zolfo. Ha una superficie più liscia, che lo rende facilmente verniciabile. Il calcestruzzo a base di zolfo è molto resistente ed è in grado di tollerare acque acide e salate, il che lo rende un possibile materiale per barriere e dighe marine.
Produzione annuale di zolfo
| Mondo | 70 milioni di tonnellate |
| Cina | 11 milioni di tonnellate |
| USA | 9 milioni di tonnellate |
| Russia | 7 milioni di tonnellate |
| Canada | 6 milioni di tonnellate |
| Germania | 4 milioni di tonnellate |
| Giappone | 3 milioni di tonnellate |
| Arabia Saudita | 3 milioni di tonnellate |
U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 2016
Produzione dello zolfo
La maggior parte dello zolfo viene recuperata dal gas naturale e dal petrolio, i quali contengono acido solfidrico e una grande varietà di composti organici contenenti zolfo (come il CH3SH). Questi composti devono essere rimossi prima che il gas naturale e il petrolio possano essere utilizzati come materia prima per l’industria chimica in quanto avvelenano i catalizzatori che vengono impiegati nei vari processi per la produzione di sostanze chimiche.
Allo stesso modo, devono essere rimossi se il gas naturale o il petrolio devono essere adoperati come combustibili. In caso contrario, grandi quantità di anidride solforosa, un inquinante molto pericoloso, verrebbero rilasciate nell’atmosfera quando i combustibili vengono bruciati. I composti organici dello zolfo vengono convertiti in acido solfidrico per riduzione mediante l’idrogeno. Per esempio:
Il solfuro di idrogeno gassoso viene separato dagli altri gas presenti mediante dissoluzione in una soluzione acquosa di una base organica, come, ad esempio, il 2-amminoetanolo (monoetanolammina). Anche se si tratta di un processo complesso, la seguente equazione mostra la reazione complessiva:
Figura 1 Molto gas naturale e petrolio contengono considerevoli quantità di solfuro di idrogeno e di composti organici dello zolfo che devono essere rimossi per produrre gas e petrolio utilizzabili come combustibili. Tali composti vengono convertiti in zolfo elementare che viene riscaldato fino a completa fusione per poi essere convogliato in grandi stampi dove si solidifica. Viene conservato all’aperto fino a quando non viene impiegato per la produzione di acido solforico. Questa foto mostra lo zolfo recuperato nell’immenso campo di Lacq nel sud-ovest della Francia dove il gas è molto “acido”, con una concentrazione di acido solfidrico al 16%.
Per gentile concessione di Arkema.
Riscaldando la soluzione del sale si libera il solfuro di idrogeno puro e si rigenera l’ammina. Il solfuro di idrogeno viene poi fatto bruciare con una quantità limitata di aria per dare anidride solforosa, zolfo e vapore acqueo, e solfuro di idrogeno non reagito:
Lo zolfo viene condensato e separato. I gas rimanenti vengono fatti passare su un letto catalizzatore di allumina per convertire più acido solfidrico in zolfo:
Queste due fasi vengono ripetute in tre cicli separati per ottenere un recupero di zolfo superiore al 95%.
Ultimo aggiornamento 11 ottobre 2016
Edizione italiana a cura di Giorgia Migliorati e Valter Ballantini 22 novembre 2020
Foto in alto di Gary Ellis su Unsplash