نقش اسید سولفوریک در صنایع بزرگ تولید کننده
اسید سولفوریک (Sulfuric Acid) با فرمول شیمیایی H₂SO₄، پرمصرف‌ترین اسید معدنی جهان است، به‌حدی که حجم تولید و مصرف جهانی آن یکی از شاخص‌های توسعه‌ی صنعتی کشورها محسوب می‌شود. بیش از دو سده است که H₂SO₄ در قلب فرآیندهای شیمیایی بزرگ قرار دارد: از تولید کود و باتری گرفته تا پاک‌سازی فلزات، تصفیه نفت و سنتز صدها ترکیب آلی و معدنی دیگر.
در این مقاله بررسی می‌کنیم کدام صنایع بیشترین سهم مصرف اسید سولفوریک را دارند و چرا حذف آن عملا متوقف‌کننده‌ی چرخ صنعت مدرن است.
صنعت کودهای شیمیایی بزرگ‌ترین مصرف‌کننده جهان
نخستین و بزرگ‌ترین حوزه مصرف اسید سولفوریک، تولید کودهای فسفاته است. تقریبا بیش از ۵۰ درصد اسید سولفوریک تولیدی جهان به این صنعت اختصاص دارد.
در فرآیند تولید کودهایی مانند فسفات آمونیوم، سوپر فسفات تریپل، و دی‌آمونیم فسفات (DAP)، اسید سولفوریک به‌صورت مستقیم برای واکنش با فسفات طبیعی (Ca₃(PO₄)₂) به کار می‌رود. نتیجهٔ این واکنش تولید اسید فسفریک (H₃PO₄) است که ماده‌ی پایه در کودهای فسفاته به‌شمار می‌آید.
از دید اقتصادی، شرکت‌هایی چون Mosaic، OCP، و Ma’aden در سطح بین‌المللی و شرکت‌های پتروشیمی شیراز، کرمانشاه و چمران ایران از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان H₂SO₄ در این حوزه هستند. در ایران، بخش اعظم اسید تولیدی در مجتمع‌های پتروشیمی صرف همین منظور می‌شود.
صنایع تولید باتری‌های سربی
دومین صنعت بزرگ مصرف‌کننده اسید سولفوریک، تولید و شارژ باتری‌های سرب-اسید (Lead-Acid Batteries) است.
در این باتری‌ها، محلول الکترولیت حاوی H₂SO₄ نقش بسیار کلیدی دارد و سبب جابجایی یون‌های Pb²⁺ بین صفحات سربی مثبت و منفی می‌شود. هر باتری خودرو معمولا بین ۰٫۸ تا ۱٫۲ لیتر اسید سولفوریک ۳۵-۴۰٪ دارد.
در فرآیند تولید صفحات سربی نیز از سولفوریک اسید برای اکسید کردن سرب اولیه به PbO₂ استفاده می‌شود. در نتیجه، صنایع تولید باتری، فروشگاهی یا صنعتی، مصرف مستمر و باکیفیتی از H₂SO₄ نیاز دارند.
در کشورهای درحال‌توسعه، تقاضا برای حمل‌ونقل و باتری UPS باعث رشد مداوم این بخش شده است.
صنایع فلزات غیرآهنی: استخراج و تصفیه مس، روی و نیکل
یکی از کاربردهای مهم دیگر، استفاده در فرآیندهای Leaching و Electrorefining فلزات است.
در معادن و کارخانه‌های استخراج مس، اسید سولفوریک برای حل کردن سنگ‌های سولفیدی و آزادسازی یون‌های مس به کار می‌رود. سپس در مرحلهٔ الکترولیز، از همین محلول برای رسوب‌دهی فلز خالص استفاده می‌شود.
در صنعت استخراج روی (Zn) و نیکل (Ni) نیز از همین روش استفاده می‌شود، به همین دلیل کارخانه‌های فلزات غیرآهنی معمولا در کنار واحد اسیدسازی فعالیت دارند تا هزینه حمل و مصرف را کاهش دهند.
افزایش تقاضا برای وسایل الکترونیکی و باتری‌های لیتیومی، نیاز جهانی به فلزات غیرآهنی را بالا برده و به‌طور غیرمستقیم تقاضای H₂SO₄ را نیز افزایش داده است.
پالایشگاه‌های نفت و صنایع پتروشیمی
در صنایع نفت و گاز، اسید سولفوریک نقش چندگانه دارد.
در بخش پالایش بنزین، از H₂SO₄ برای فرآیند آلکیلاسیون (Alkylation) استفاده می‌شود تا ترکیبات ایزوپارافینی با عدد اُکتان بالا (مثل ایزو اکتان) تولید شود.
این ماده همچنین در واحدهای تصفیه گاز و حذف ترکیبات آلی گوگرد کاربرد دارد.
در پالایشگاه‌ها از H₂SO₄ برای خشک‌کردن گازهای اسیدی و حذف رطوبت از هیدروکربن‌ها نیز استفاده می‌شود.
علاوه بر این، اسید سولفوریک ماده پایه برای بسیاری از محصولات پتروشیمی نظیر سولفوناسیون و نیتراسیون است که در تولید شوینده‌ها، مواد منفجره و رنگ‌های آلی کاربرد دارد.
مطالعه کنید: بزرگ ترین تولید کنندگان اسید سولفوریک در ایران
صنایع شوینده و مواد شیمیایی خانگی
یکی از شاخه‌های پرمصرف دیگر، تولید مواد شوینده آنیونی مانند LABSA (Linear Alkyl Benzene Sulfonic Acid) است.
برای تهیه LABSA از فرآیند سولفوناسیون بنزن خطی (LAB) با استفاده از H₂SO₄ یا SO₃ استفاده می‌شود.
این ترکیب ماده فعال سطحی در اکثر مایع‌های ظرفشویی، شامپوها و پودرهای شست‌وشو است.
صنایع شوینده در کشورهای در حال توسعه رشد پرشتابی دارند و نیاز شدیدی به سولفوریک اسید با گرید بالا (۹۸%) دارند تا فرآیند سولفوناسیون بهینه شود.
صنایع شیمیایی پایه و ترکیبات میانی
اسید سولفوریک پیش‌ماده‌ای مهم برای سنتز بسیاری از ترکیبات شیمیایی است. می‌توان به چند نمونه اشاره کرد:
- تولید اسید فسفریک (به‌عنوان واکنش‌دهنده اصلی در تماس با فسفات‌ها)
- تولید سولفات‌ها مانند سولفات مس، سولفات روی، و سولفات سدیم
- تولید مواد منفجره مانند نیتروگلیسرین و TNT در واکنش‌های نیتراسیون
- تولید رنگ‌ها و پیگمنت‌های صنعتی از طریق سولفوناسیون ترکیبات آلی
- ساخت داروهای شیمیایی پایه به‌عنوان عامل خشک‌کن و کاتالیست در مراحل مختلف
- این دسته از صنایع گسترده‌ترین طیف مصرف را پس از کودها و باتری‌ها تشکیل می‌دهند.
صنایع نساجی و تولید الیاف مصنوعی
در فرآیند تولید الیاف مصنوعی همچون نایلون، ریون و وِیسکوز از H₂SO₄ برای هیدرولیز سلولز و حل‌کردن پلیمری همچون سلولز استات استفاده می‌شود.
اسید سولفوریک همچنین در رنگرزی و آماده‌سازی نخ‌ها جهت تثبیت رنگ‌های آنیونی کاربرد دارد.
صنایع کاغذ و چوب
در برخی مراحل تولید خمیر کاغذ از روش‌های اسیدی برای تجزیه لیگنین و سلولز بهره گرفته می‌شود که در آن H₂SO₄ نقش تنظیم‌کننده pH و کمک‌واکنش‌دهنده دارد.
با اینکه مصرف آن در این بخش کمتر از صنایع بالا است، اما برای کارخانجات کاغذسازی بزرگ یا تولید مقواهای صنعتی هنوز ضروری است.
صنایع آبکاری و سطح‌سازی فلزات
در فرآیندهایی نظیر Pickling (تمیز کردن سطح فلز قبل از آبکاری)، از اسید سولفوریک برای حذف اکسیدها و زنگ آهن استفاده می‌شود.
کارگاه‌های گالوانیزه و رنگ‌کاری صنعتی از محلول‌های H₂SO₄ با غلظت پایین (حدود ۱۵–۲۰٪) برای آماده‌سازی سطح فلز بهره می‌برند.
بدون این مرحله، چسبندگی رنگ یا فلز پوششی در فرآیند آبکاری کامل نخواهد بود.
صنایع دارویی و بیوشیمیایی
در مقیاس‌های محدودتر ولی حیاتی، از H₂SO₄ برای خالص‌سازی الکل‌ها، تولید برخی داروهای سولفاته و تنظیم pH محیط کشت‌های میکروبی استفاده می‌شود.
در صنایع بیوشیمی، H₂SO₄ به عنوان عامل خشک‌کننده و اسیدی‌کننده قوی در سنتز مواد فعال دارویی (API) نقش دارد.
جمع‌بندی و تحلیل اقتصادی
اسید سولفوریک از دید حجم مصرف، ستون فقرات شیمی صنعتی جهان است. بر اساس داده‌های ۲۰۲۴، حدود ۴۰۰ میلیون تن در سال تولید و مصرف می‌شود. بخش عمدهٔ آن صرف تولید کودهای فسفاته و سپس صنایع فلزات و باتری می‌گردد.
در ایران، مصرف اسید سولفوریک به ترتیب در صنایع زیر بیشترین سهم را دارد:
۱. پتروشیمی و کودهای فسفاته (شیراز، پردیس، ارومیه)
۲. صنایع فلزات (مس سرچشمه، خاتون‌آباد)
۳. صنایع باتری و شوینده
۴. پالایشگاه‌ها و میدان‌های گازی جنوب
چشم‌انداز آینده نشان می‌دهد رشد صنایع سبز، بازیافت فلزات و توسعه باتری‌های جدید نیز بر تقاضای H₂SO₄ خواهد افزود.
جمع‌بندی نهایی
اسید سولفوریک دیگر صرفا یک ماده شیمیایی نیست، معیاری است برای سنجش بلوغ صنعتی کشورها. از تولید کودهای فسفاته در مزارع گرفته تا ساخت باتری خودروها، رنگرزی، شوینده‌ها، پالایش نفت و تصفیه مس، همه و همه به H₂SO₄ وابسته‌اند. بدون این ماده، چرخه تأمین انرژی، کشاورزی، و حتی زندگی روزمره مختل خواهد شد.