100 de ani de la prima producție de hidrogen în România și 85 de ani de la producerea în premieră mondială a amoniacului, ambele la Târnăveni

Hidrogenul este un element chimic care este reprezentat de simbolul H. Atomul său este cel mai mic dintre toate și este cu cel care începe tabelul periodic. Se compune dintr-un gaz incolor compus din molecule diatomice de H2, și nu prin atomi de H izolați; cum se întâmplă cu gazele nobile He, Ne, Ar, printre altele.

Dintre toate elementele, este probabil cel mai emblematic și remarcabil, nu numai pentru proprietățile sale în condiții terestre sau drastice, ci și pentru imensa abundență și varietatea compușilor săi. În afara Pământului și în restul Universului, este cel mai abundent element, găsit în stele și considerat unitatea sa de construcție.

Pe Pământ, pe de altă parte, reprezintă aproximativ 10% din masa sa totală. Pentru a vizualiza ce înseamnă acest lucru, trebuie considerat că suprafața planetei este practic acoperită cu oceane și că hidrogenul se găsește în minerale, în țiței și în orice compus organic, pe lângă faptul că face parte din toate ființele vii. La fel ca și carbonul, toate biomoleculele (carbohidrați, proteine, enzime, ADN etc.) au atomi de hidrogen. Prin urmare, există multe surse de extragere sau producere; cu toate acestea, puțini reprezintă metode de producție cu adevărat profitabile.

In 1671 Robert Boyle a asistat pentru prima dată la un gaz care s-a format atunci când piliturile de fier au reacționat cu acizi. Omul de știință britanic Henry Cavendish, în 1766, a fost cel care a identificat hidrogenul ca o substanță nouă; „aerul inflamabil”. Cavendish a descoperit că, atunci când acest aer presupus inflamabil a ars, a fost generată apă. Pe baza lucrărilor și rezultatelor sale, chimistul francez Antoine Lavoisier a dat acestui gaz numele de hidrogen în 1783. Etimologic semnificația acestuia derivă din cuvintele grecești „hidro” și „gene”: formarea apei.

La scurt timp, în 1800, oamenii de știință americani William Nicholson și Sir Anthony Carlisle au descoperit că apa se poate descompune în hidrogen și oxygen prin electroliza apei. Mai târziu, în 1838, chimistul elvețian Christian Friedrich Schoenbein a introdus ideea de a profita de arderea hidrogenului pentru a genera electricitate. Popularitatea hidrogenului a fost atât de mare încât chiar și scriitorul Jules Verne s-a referit la acesta ca fiind combustibilul viitorului în cartea sa Insula misterioasă (1874)^.

 În 1769, Nicolas-Joseph Cugnot a construit primul automobil alimentat cu abur capabil de transport uman, urmată de construirea în 1808 de către François Isaac de Rivaz a mașinii cu motor cu ardere internă alimentat cu hidrogen. Primul motor cu combustie alimentat pe benzină, fiind construit în 1870, de Siegfried Marcus.

Însă istoria descoperirii hidrogenului nu este asociată doar cu momente de bucurie. Tragedia gigantului Zepellin “Hindenburg” a mărturisit cât de nesigur este acest element. În 1930, Germania a construit o serie de aeronave – Zeppelins. Hidrogenul a fost utilizat ca gaz. Fiind mai ușoară decât amestecul azot-oxigen, care constituie cea mai mare parte a atmosferei, a permis transportul unor volume mari de mărfuri.

În 1936, designerii germani au prezentat cea mai mare aeronavă din lume “Hindenburg”. Gigantul de 245 de metri conținea 200.000 m³ de gaz. Capacitatea sa de încărcare este uimitoare: dispozitivul a reușit să ridice până la 100 de tone de marfă pe cer. Aeronava a fost folosită pentru transportarea transatlantică între Germania și Statele Unite. Gondola de călători a găzduit 50 de persoane cu bagaje. 05.06.1937 La sosirea în New York, a avut loc o scurgere de hidrogen. Gazul ușor aprins a luat foc, a avut loc o explozie, soldată cu moartea a 36 de persoane. De atunci, în loc de hidrogen în aeronave, s-a folosit heliu mai sigur.

În anul 1922 se începe la Târnăveni, în România, producerea amoniacului la Fabrica de Nitrogen prin tratarea cianamidei de calciu cu apă la presiune ridicată şi mediu alcalin, după care s-a trecut la procedeul de sinteză direct din elemente cu azot separat prin distilarea fracţionată a aerului lichid şi din hidrogen obţinut prin hidroliza apei. În paralel s-a aplicat cracarea metanului pentru obţinerea gazului de sinteză, din care se separa hidrogenul cu modernizări prin procedeul Fauser-Montecatini. Acest procedeu a fost aplicat în perioada 1922 – 1936. Societatea Nitrogen[7] producea în principal carbura de calciu (carbidul) şi derivatul ei cianamida de calciu, preparând în acelaşi timp, amoniac, oxigen, iar prin electroliza din soluţie de sare, produce clor, cloraţi, sodă caustică şi clorură de calciu. Societatea dis­punea de o putere instalată de 30.072 C.P., utilizând ca material combustibil gazul metan transportat prin conducta din câmpul de la Şaroş şi apa ca generator de energie electrică, în instalaţii cu turbină, iar ca materie primă, calcarul triasic de la Racoşul de jos, cărbunele (lignit şi cocs) şi sarea.

Uzina Solvay S.A. cu sediul în Mureş-Uioara (jud. Alba) era o societate de primă mărime în industria chimică a produselor de sinteză anorganică cu tiraj de mare pro­ducţie, având două fabrici, la Uioara şi Turda.

Fabrica din Mureş-Uioara cu o putere instalată de 1310 CP – cu uzină electrică proprie, produce sodă caustică, sodă cristalizată, hipoclorit de calciu. Avantajele utilizării unui combustibil ieftin, gazele naturale, determină pe lângă satisfacerea necesităţilor interne şi exporturile mai ales în Ungaria şi în ţările balcanice, punând în circulaţie cea mai ieftină sodă din consumul industrial mondial. Materialul prim utilizat de această fabrică este exclusiv indigen. Sarea şi-o procură de la salinele din localitate, calcarul pentru prepararea dioxidului de carbon din carierele de la Mişchiu (de lângă Turda), iar sulfatul de amoniu de la uzi­nele de cocs din Lupeni, utilizând ca material combustibil gazul natural condus prin conducta din câmpul de gaz de la Săr­măşel

A doua uzină a Societăţii Solvay este  fabrica din Turda cu o putere instalată de 4.354 C.P., cu un număr de 262 lucrători an­gajaţi. Produse1e sale principale sunt: soda caustică şi hipocloritul de calciu, iar ca produs secundar, hidrogenul. Are o capacitate de producţie la zi de aproximativ 8.000 kg sodă caustică şi trei va­goane de hipoclorit, şi posibilitatea de a lansa în circulaţie o cantitate de clor lichid, egală can­tităţii de sodă caustică. Producţia de sodă caus­tică este aproape în întregime exportată, numai clorul şi hipocloritul de calciu desfăcându-l pe piaţa internă. Ca materie primă, se utilizează sarea din salinele de la Turda, calcarul din carierele de la Mişchiu, iar ca material combustibil, gazul metan condus din câmpul de la Sărmăşel.

Începând cu luna aprilie 1937 gazele naturale încep să fie folosite puternic în România la chimizare. Astfel, are loc proiectarea şi începe construirea de către SONAMETAN a fabricii de amoniac din Diciosânmartin (Târnăveni), premieră mondială, care a folosit hidrogen obţinut din metan. Producţia realizată a fost în jur de 1,5 – 2 t/zi amoniac. Până în anul 1939, tehnologia a fost îmbunătăţită, ceea ce a dus la creşterea producţiei la 2,5 t/zi.

În anul 1938 s-a pus problema obţinerii acetilenei din gaze naturale şi înlocuirea procedeului de obţinere a acetilenei din carbură de calciu folosit în instalaţiile de la Diciosânmarti.. Deoarece pentru producerea acetilenei din carbid, acesta din urmă se producea în prezenţa curentului electric obţinut pe baza gazului metan, preţul acetilenei obţinute din gaze naturale ar fi fost de 4 ori mai mic decât din procedeul de obţinere a acetilenei din carbură de calciu.

În anul 1939 a început construirea celei de-a doua fabrici de amoniac, ­ Nitramonia din Făgăraş, cu o capacitate de 8 t/zi, care a intrat în funcţiune în anul 1942. Proiectanţi au fost Corina Ulise şi Nicolae Ionescu. Prin numeroasele perfecţionări aduse, instalaţia prezenta, comparativ cu cea de amoniac de la Fabrica Nitrogen – Târnăveni, un grad tehnic mai avansat. Instalaţia era prevăzută cu sobă cu tuburi pentru cracarea metanului, staţie de desulfurare şi staţie de compresoare, conducând la îmbunătăţirea indicilor de utilizare ai utilajului de cracare a metanului, ceea ce la vremea respectivă a reprezentat o performanţă mondială. Instalaţia de amoniac era cuplată cu o instalaţie de fabricare directă a acidului azotic concentrat de 98% de tip HOKO (Hochkonzentrations) şi una de oxigen necesară fabricării acestui produs.

În timpul celui de-al doilea război mondial a fost necesar să crească producţia de amoniac, fiind un intermediar pentru obţinerea acidului azotic şi a azotatului de amoniu, a pulberilor şi explozibililor. În anul l942 a început construirea unei uzine chimice la Ucea (Oraşul Victoria), prevăzută cu o instalaţie de amoniac cu capacitate mai mare decât cea de la Fabrica Nitramonia din Făgăraş, instalaţie de acid azotic diluat şi concentrat (HOKO) de azotat de amoniu şi cu linii de pulberi şi explozivi.

Proiectele şi utilajele pentru noua uzină erau germane (UHDE), dar din cauza războiului, până în anul 1944 nu a mai putut fi pusă în funcţiune din cauza lipsei compresoarelor, a sobei de contact precum şi a altor echipamente de bază. Abia în anul 1953, instalaţia de amoniac cu o producţie de circa 17 t/zi a fost completată şi pusă în funcţiune.

Oxidarea incompletă a metanului determină obţinerea formaldehidei, care se consumă în cantităţi mari la producerea materialelor plastice (bachelită) şi a răşinilor sintetice. Formaldehida poate servi la producerea acidului formic, a alcolului metilic şi a acidului oxalic.

În anul 1938 se ia în discuţie construirea primei fabrici de formaldehidă formică din lume, la Copşa Mică. Aceasta urma să lucreze după brevetele româneşti nr. 26891 şi 31225. Capacitatea de producţie este de 600 kg zilnic, cu randament de 100%. Un kilogram de formaldehidă lichidă se obţine din 2 mc de gaz metan. Formaldehida se folosea în industria coloranţilor, răşinilor  sintetice, textilă, pielăriei, hârtiei, în agricultură şi horticultură.

La 1 ianuarie 1940 se semnează un protocol între firma Guttehofnungsgütte şi SONAMETAN pentru construirea instalaţiei de preparare a formaldehidei la Copşa Mică. Instalaţia urma să aibă în componenţă 4 cuptoare cu o producţie de 4,5 t/lună/cuptor cu un consum mediu de gaz metan de 7,8 mc şi 4,5 kW energie electrică pentru 1 kg formaldehidă. În acelaşi an începe executarea fabricii de produse chimice « Metanal » la Copşa Mică.

Instalaţia de producere a formaldehidei a fost executată de firma Guttehofnungsgütte şi a fost pusă în funcţiune la 5 septembrie 1941. Capacitatea instalaţiei era de 500 t/an. La definitivarea lucrărilor, în pofida garanţiilor date de către firma străină că va produce, utilizând gazul metan românesc, aceeaşi cantitate ca şi instalaţia din Germania, ea ajunge abia la 20% din cea garantată, iar cifrele de consumaţiei specifică erau de 5 – 6 ori mai mari. În următorii doi ani dificultăţile au fost surmontate şi astfel, în septembrie 1943, fabrica lucra la capacitate normală.

Prin punerea în funcţiune a Fabricii de formaldehidă de la Copşa Mică, s-a asigurat producerea uneia din materiile prime necesare la obţinerea răşinilor sintetice (fenoplaste şi aminoplaste). Adăugăm însă pentru completare, că în acei ani se producea în ţară formaldehidă folosind alcoolul metilic obţinut pe calea distilării lemnelor.

Bazele chimizării gazelor naturale la Copşa Mică, revin exclusiv inginerilor M. Constantinescu şi V. Motaş, subdirector la SONAMETAN – Secţia negru de fum şi respectiv Secţia Conducte de transport şi Distribuţie.