Il processo Degussa o processo BMA abbreviazione di Blausäure da Methan e Ammoniak fu sviluppato dall’industria chimica tedesca Evonik Degussa per la produzione di HCN. Tale processo, unitamente al processo Andrussow, scoperto dall’ingegnere chimico tedesco Leonid Andrussow nel 1927 e al processo Shawinigan, dà luogo alla formazione di cianuro di idrogeno a partire da metano e ammoniaca.
Nel processo Degussa si utilizzano alte temperature e pressioni e un catalizzatore a base di rodio o platino. Tuttavia, la conversione catalitica del metano in HCN rimane un processo complesso in quanto il metano è una molecola molto stabile e richiede un’elevata energia di attivazione per rompere il legame carbonio-idrogeno che è molto forte. Pertanto, la ricerca si rivolge allo sviluppo di sistemi catalitici più efficienti ed economici nonché al miglioramento della sicurezza e alle misure per la sua manipolazione e conservazione.
Acido cianidrico e processo Degussa
L’acido cianidrico fu isolato per la prima volta dal pigmento blu di Prussia. A causa della sua domanda nel settore minerario, nel 1892 il chimico britannico George Beilby inventò un metodo per sintetizzarlo facendo passare l’ammoniaca sul carbone ardente. Successivamente il chimico statunitense Hamilton Castner nel 1894 sviluppò un’altra via sintetica che prevedeva l’ottenimento del cianuro di sodio a partire da carbone e ammoniaca. La successiva reazione tra il cianuro di sodio e l’ammoniaca porta alla formazione di HCN.
Attualmente il cianuro di idrogeno è ottenuto con il processo Andrussow che avviene tramite la reazione tra metano e ossigeno in un ambiente con uno scarso contenuto di ossigeno su un catalizzatore di Pt/Rh ad una temperatura di circa 1100°C con un breve tempo di contatto o con il processo Degussa.
Nel processo Degussa avviene la reazione tra ammoniaca e metano in assenza di ossigeno a una temperatura di circa 1400°C. Un altro processo meno comunemente usato per la sintesi del cianuro di idrogeno è il processo Shawinigan in cui idrocarburi come il propano vengono fatti reagire con ammoniaca. Questo processo avviene in assenza di catalizzatore ed è stato utilizzato in campo industriale a New York nel 1961
Il cianuro di idrogeno allo stato gassoso, o acido cianidrico se è presente in soluzione, è usato nell’industria chimica per la produzione di molti composti organici tra cui l’acrilonitrile, il metilmetacrilato e l’adiponitrile, monomeri di partenza per la sintesi di polimeri. È anche usato nell’industria mineraria per l’estrazione dell’oro e dell’argento dalle rocce e nella produzione di farmaci, pesticidi e altre sostanze chimiche.
Viene usato anche come fumigante essendo in grado di uccidere ogni essere che utilizza l’ossigeno come fonte di vita ed è ovviamente mortale anche per l’uomo. Per questa sua tossicità HCN deve essere maneggiato e stoccato con grande attenzione e la sua sintesi è un processo impegnativo sia per questioni di sicurezza che per aumentare la resa della reazione limitando i prodotti indesiderati.
Reazioni nel processo Degussa
Nel processo Degussa metano e ammoniaca sono convertiti in HCN in assenza di ossigeno in un tubo di ossido di alluminio o di nitruro di alluminio, nitruro di boro, nitruro di silicio o nitruro di titanio rivestito di platino o di rodio.
La reazione che avviene prevede la conversione di CH4 e NH3 in HCN e idrogeno gassoso:
CH4(g) + NH3(g) → HCN(g) + H2(g)
La reazione è endotermica e la variazione di entalpia è pari a ΔH = + 251 kJ/mol
Il calore necessario per far avvenire la reazione è fornito dall’esterno riscaldando il tubo ad una temperatura compresa tra 1200 e 1400°C. Le reazioni collaterali che possono avvenire sono quelle di decomposizione di metano e ammoniaca in azoto gassoso e idrogeno gassoso.
La decomposizione dell’ammoniaca è favorita, da un punto di vista termodinamico a una temperatura minore di 650°C mentre una temperatura maggiore di 1200°C garantisce una maggiore selettività.
Il processo Degussa presenta il vantaggio di maggiori rese di HCN che oscillano intorno al 90% rispetto al processo Andrussow che ha una resa tra il 60 e il 70% sebbene la reazione richieda energia