METILICO, ALCOOL o spirito di legno

METILICO, ALCOOL o spirito di legno (fr. alcool méthylique, esprit de bois, méthanol, méthylène; ted. Methylalkohol o Methanol; ingl. methylalcohol; XXIII, p. 91)

La produzione dell'alcool metilico ha assunto recentemente un'importanza e uno sviluppo notevoli, dopo che i metodi sintetici ne hanno permesso l'ottenimento con elevate rese da materie prime povere. Il basso costo di fabbricazione e la disponibilità praticamente illimitata delle materie prime occorrenti alla sua sintesi fanno prevedere ulteriori maggiori sviluppi di questa industria. Già fin d'ora la sintesi dell'alcool metilico rappresenta una delle più importanti sintesi organiche, che si realizzano adoperando come materie prime elementi o composti inorganici.

La sua importanza nell'industria chimica organica sintetica è dovuta anche al fatto che quella dell'alcool metilico rappresenta un primo gradino per altre importanti sintesi chimiche, che interessano vasti rami dell'industria organica (resine artificiali, esplosivi, coloranti, ecc.). L'alcool metilico infatti è un prodotto intermedio indispensabile per la fabbricazione della formaldeide, sostanza che per la sua grande reattività viene impiegata largamente in molteplici reazioni di condensazione e polimerizzazione (v. formaldeide, XV, p. 690, e App.).

La volatilità dell'alcool metilico, la possibilità di produrlo in grandi quantità da materie prime povere, le sue proprietà antidetonanti, rendono l'alcool metilico un carburante succedaneo di un certo interesse per i paesi poveri di petrolio, ma che dispongono di un'industria chimica progredita (v. carburanti, App.).

I vecchi metodi di produzione dell'alcool metilico dal legno hanno perso oggi gran parte della loro importanza. Negli Stati Uniti, che erano i principali produttori dell'alcool metilico dal legno, già nel 1935 la produzione sintetica ha raggiunto 65.000 tonn., il triplo di quella per distillazione dal legno.

Sintesi dell'alcool metilico. - La materia prima principale per la fabbricazione sintetica dell'alcool metilico è il carbone, che viene anzitutto trasformato per reazione con vapore acqueo nel cosiddetto gas d'acqua, costituito principalmente da una miscela di ossido di carbonio e idrogeno:

La reazione è endotermica e assorbe circa 2500 calorie per grammo di carbone gassificato. Tali calorie devono essere fornite per la continuità del processo e a tale scopo in pratica si alternano, sul carbone rovente, fasi di gassificazione con vapore (fasi endotermiche) con fasi di combustione con aria (fasi esotermiche) e si separano i gas prodotti nelle diverse fasi. Un gas d'acqua ideale dovrebbe contenere un volume di idrogeno e uno di ossido di carbonio, ma in pratica contiene un poco più di idrogeno perché nella gassificazione del carbone col vapor acqueo ha luogo anche, e in proporzione tanto maggiore quanto minore è la temperatura, la reazione seguente:

Per la sua utilizzazione integrale per la sintesi dell'alcool metilico, il gas d'acqua deve essere molto puro (esente da zolfo e povero di azoto) e contenere due volumi di idrogeno per ogni volume di ossido di carbonio, come risulta dalla reazione di sintesi:

A tale scopo si prepara un gas d'acqua, povero di azoto, introducendo nel ciclo di gassificazione del carbone fasi intermedie di lavaggio del gassogeno con vapore, e lo si sottopone a un'ulteriore reazione catalitica con vapor acqueo a temperatura relativamente bassa (350-450°) allo scopo di trasformare una parte del CO in CO₂ e in idrogeno (reazione detta di conversione del gas d'acqua):

Il gas convertito viene sottoposto a purificazioni fisiche o chimiche per eliminare i costituenti e le impurezze nocive: ad es., il CO₂ e la massima parte dei composti solforati vengono eliminati per lavaggio, sotto pressione con acqua, nella quale l'anidride carbonica è molto solubile, mentre il CO e l'idrogeno lo sono pochissimo.

La miscela di ossido di carbonio e idrogeno purificata viene compressa, affinché p0ssa reagire, a pressioni molto elevate, superiori alle 200 atm. e secondo certi procedimenti alle 500 atm., preriscaldata e fatta circolare nelle cosiddette torri o colonne di catalisi a contatto di un calizzatore che ha la funzione di aumentare la velocità di reazione, che sarebbe altrimenti lentissima.

La reazione di sintesi del metanolo corrisponde a un equilibrio chimico reversibile, che a bassa pressione non permetterebbe di ottenere in pratica una trasformazione corrispondente a rese industriali. Per il principio di H.-L. Le Châtelier tutte le reazioni che hanno luogo con diminuzione di volume sono favorite dalla pressione, lo è quindi in modo notevole la reazione di sintesi dell'alcool metilico che avviene con una contrazione di volume da tre a uno.

Malgrado la semplicità della reazione di sintesi, notevoli difficoltà si erano opposte nei primi tempi alla sua realizzazione industriale: l'azione corrosiva dell'ossido di carbonio sugli acciai comuni e sul ferro, l'avvelenamento del catalizzatore, la facilità con cui subentrano reazioni secondarie nocive, che portano a una perdita di gas consumato per produrre metano od altri composti organici.

I perfezionamenti raggiunti dalla tecnica nel produrre acciai ad alta resistenza meccanica e chimica e catalizzatori ad alta attività e durata, che evitino le reazioni secondarie, hanno permesso oggi di realizzare delle rese quasi teoriche nella trasformazione del gas d'acqua in alcool metilico e di raggiungere elevatissime produzioni, sino a decine di tonnellate al giorno per unità catalitica (impianti di Leuna della I.G. Farbenindustrie in Germania).

Non tutto il gas viene trasformato in alcool metilico in un passaggio sul catalizzatore, ma ciò non rappresenta un inconveniente pratico, perché, dopo esser stato separato per raffreddamento dall'alcool formatosi, il gas viene rimesso in ciclo mescolato al gas fresco.

L'alcool metilico sintetico greggio può raggiungere concentrazioni superiori al 90-95% e da esso mediante una rettificazione in colonne di rame o di alluminio si può facilmente ottenere alcool metilico puro.

L'industria dell'alcool metilico in Italia. - L'Italia è stata tra le prime nazioni in cui l'industria dell'alcool metilico sintetico si sia sviluppata e affermata con procedimenti dovuti a proprî tecnici. La produzione italiana di metanolo è decuplicata nell'ultimo quinquennio e la sua industria ha raggiunto una notevole perfezione, che le consente di poter far fronte rapidamente agli ulteriori probabili aumenti di consumo che dovessero verificarsi in futuro.

I procedimenti usati in Italia differiscono dallo schema indicato precedentemente per alcune varianti che consentono di ridurre al minimo il consumo di carbone.

Col procedimento Natta, che effettua la sintesi a pressioni non molto alte (200-250 atm.), la gassificazione viene fatta in gassogeni a fase unica alimentati con ossigeno (sottoprodotto di altre industrie) e vapore, in modo da ottenere dei gas ricchi in idrogeno, che, nel caso che si usino carboni molto reattivi, non richiedono una ulteriore conversione, ma per semplice lavaggio con acqua sotto pressione forniscono una miscela gassosa adatta per la sintesi del metanolo.

Anche i procedimenti Casale, che effettuano la sintesi a pressioni molto più alte, hanno applicato l'ossigeno nella gassificazione per ottenere però gas ricchi in ossido di carbonio.

Come materia prima si è usato dapprima il carbone di legna o il coke metallurgico, che rappresentano i materiali carboniosi più puri. Il loro consumo riferito al carbonio si limita a poco più di un chilogrammo, quello dell'energia a meno di due kWh per kg. di alcool. È notevole però il costo degl'impianti che può superare un milione per ogni tonnellata di produzione giornaliera installata. Si è studiata in seguito l'utilizzazione di materiali più poveri, quali le ligniti, per valorizzarli nella trasformazione in metanolo.

Produzione. - Gli Stati Uniti sono i maggiori produttori di alcool metilico, raggiungendo le 100.000 tonnellate annue. La superiorità dei processi sintetici risulta evidente se si considera che in questo paese erano stati investiti in passato per la distillazione dal legno oltre 100 milioni di dollari per ottenere una produzione di metanolo di 7000 tonnellate distruggendo oltre mezzo milione di tonnellate di legna per anno.

La produzione sintetica in Germania supera le 50.000 tonnellate all'anno, ossia supera la ptoduzione mondiale per distillazione dal legno. Pure la Francia, l'Inghilterra e il Giappone hanno una notevole produzione di metanolo sintetico.

La produzione dell'Italia di metanolo sintetico, iniziatasi nel 1929, è andata aumentando rapidamente negli ultimi anni, come risulta dai seguenti dati:

La potenzialità degli attuali impianti di Sinigo (Merano) e di Nera Montoro (Terni) raggiunge complessivamente le 40 tonnellate al giorno ponendo l'Italia tra i paesi di Europa che sono all'avanguardia in questo campo.