Amônia e ureia

Visão geral

A amônia (NH₃) é a porta de entrada do nitrogênio atmosférico na cadeia alimentar humana. O processo Haber-Bosch (N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃, catalisador de ferro, alta pressão e alta temperatura) sustenta entre um terço e metade da população mundial por meio dos fertilizantes nitrogenados. É também um dos processos industriais que mais consomem energia no planeta: cerca de 1–2% do consumo mundial de energia e 3–5% do uso mundial de gás natural.

A rota dominante (>70%) usa gás natural por reforma a vapor; o restante usa principalmente carvão, sobretudo na China. O CO₂ gerado na reforma é reaproveitado como matéria-prima da ureia (2 NH₃ + CO₂ → ureia + H₂O), e por isso as fábricas de ureia costumam ficar ao lado das de amônia. A produção mundial de amônia é de cerca de 150–191 milhões de toneladas por ano (2023), com a China à frente, com cerca de 29%. A amônia também é precursora do ácido nítrico.

Algumas regiões reduziram investimentos na produção de amônia, enquanto outras ampliam capacidade. A Yara começou a produzir amônia renovável a partir de biometano em alguns locais. Ainda assim, muitos países dependem fortemente de importação para atender à demanda de fertilizantes.

Como se produz

Gás natural + vapor a ~800–900 °C sobre catalisador de níquel produzem H₂ e CO/CO₂ (reforma + shift). O CO₂ é capturado; o H₂ reage com o N₂ do ar no reator Haber-Bosch, com ferro promovido, a ~150–300 atm e ~400–500 °C (o processo costuma operar a ~200 bar e ~450 °C).

• Estequiometria (por t de NH₃): 822 kg de N₂ + 178 kg de H₂ (o balanço fecha em 1.000 kg).
• Energia: ~28 GJ/t de NH₃ com a melhor tecnologia a gás; ~41 GJ/t na média mundial.
• Ureia (por t): 567 kg de NH₃ + 733 kg de CO₂ (2 NH₃ + CO₂ → ureia + H₂O).
• Licenciadores: KBR, thyssenkrupp Uhde, Haldor Topsoe, Casale (amônia); Stamicarbon, Saipem, Toyo (ureia).
• Rotas emergentes: amônia verde (H₂ de eletrólise renovável + N₂ do ar).