Metode de obtinere a acidului acetic

METODE DE OBTINERE A ACIDULUI ACETIC

Acidul acetic este produs atat prin fermentare bacteriana, cat si prin sinteza. La ora actuala, doar 10 % din productia mondiala de acid acetic se face pe cale biologica, cea care ramane de baza pentru obtinerea otetului, cu atat mai mult cu cat legislatia multor tari impune ca otetul de uz alimentar sa fie de origine naturala.   

Circa 75 % din acidul acetic produs pentru utilizarea chimica se obtine prin carbonilarea metanolului .Restul de 25 % se obtine prin metodele alternative:

1. Carbonilarea metanolului

Cea mai mare cantitate de acid acetic pur se obtine prin carbonilarea metanolului. In acest proces, metanolul si monoxidul de carbon reactioneaza pentru a produce acid acetic, conform ecuatiei chimice :

CH₃OH + CO → CH₃COOH

Procesul implica aparitia iodometanului ca intermediar si se realizeaza in trei etape. Un catalizator, de obicei un complex metalic, este necesar pentru carbonilare (etapa 2).

(1) CH₃OH + HI → CH₃I + H₂O

(2) CH₃I + CO → CH₃COI

(3) CH₃COI + H₂O → CH₃COOH + HI

Prin alterarea conditiilor de reactie, este posibila obtinerea anhidridei acetice pe aceeasi linie de productie.

Deoarece atat metanolul cat si monoxidul de carbon erau materii prime ieftine, carbonilarea metanolului parea sa fie de departe o metoda atractiva de obtinere a acidului acetic.

Oxidarea acetaldehidei

Oxidarea acetaldehidei ramane a doua metoda ca importanta pentru producerea acidului acetic, desi nu se poate compara ca eficacitate cu metoda carbonilarii metanolului.

Acetaldehida poate fi produsa fie prin oxidarea butanului sau a benzinei usoare, fie prin hidratarea etilenei (etena).

Cand butanul sau benzina usoara sunt incalzite cu aer in prezenta unor diferiti ioni metalici, printre care cei de mangan, cobalt si crom, se formeaza un peroxid organic care apoi se descompune pentru a produce acid acetic, dupa reactia:

2 C₄H₁₀ + 5 O₂ → 4 CH₃COOH + 2 H₂O

In conditii similare si folosind catalizatori similari ca in oxidarea butanului, acetaldehida poate fi oxidata de catre oxigenul din aer pentru a produce acid acetic.

2 CH₃CHO + O₂ → 2 CH₃COOH

Folosindu-se catalizatori moderni, aceasta reactie poate duce la obtinerea acidului acetic cu un randament de peste 95 %.

Principalii produsi secundari sunt : acetatul de etil, acidul formic si formaldehida, toti avand puncte de fierbere mai mici decat acidul acetic si putand fi separati usor prin distilare.

3. Oxidarea etilenei

Acetaldehida poate fi obtinuta din etilena prin procedeul Wacker, iar apoi oxidata ca mai sus.

Mai recent, a fost pusa la punct o conversie a etilenei la acid acetic, mai ieftina si desfasurata intr-o singura etapa.  

4. Fermentatia

4.1. Fermentatia oxidativa

Pentru o lunga perioada a istoriei omului, acidul acetic, sub forma de otet, a fost produs cu ajutorul bacteriilor din genul Acetobacter. In conditiile prezentei abundente de oxigen, aceste bacterii pot produce otet pornind de la o larga varietate de alimente fermentabile. Produsele utilizate in mod obisnuit sunt cidrul de mere, vinul si cerealele fermentate, maltul, orezul sau cartofii.

Se obtine prin fermentatie acetica, din etanol, conform ecuatiei chimice generale:

C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

O solutie diluata de alcool inoculata cu Acetobacter si pastrata intr-un loc cald si aerat se va transforma in otet de-a lungul a catorva luni.

Metodele de producere industriala a otetului accelereaza acest proces prin imbunatatirea aportului de oxigen pentru bacterii.

Primele esantioane de otet produs prin fermentatie au aparut probabil ca greseli in cursul procesului de fabricare a vinului (vinificatie).

Daca mustul este fermentat la o temperatura prea mare, Acetobacter se va multiplica in exces si va inhiba drojdia ce apare spontan pe struguri. Ca urmare a faptului ca cererea de otet pentru uz culinar, medical si sanitar crestea, producatorii de vin au deprins rapid sa foloseasca si alte materii organice pentru a fabrica otet in timpul lunilor calde de vara, chiar inainte de coacerea viilor.

Metoda era lenta si nu intotdeauna incununata de succes, intrucat producatorii inca nu intelesesera fenomenul.

Astazi, otetul este produs in cea mai mare parte in rezervoare in care sunt scufundate culturile bacteriene. Prin aceasta metoda, alcoolul este fermentat pana la otet intr-un rezervor in care se amesteca incontinuu, iar oxigenul este furnizat prin barbotarea aerului in aceasta solutie.

4.Fermentatia anaeroba

Unele specii de bacterii anaerobe, pot transforma zaharidele direct in acid acetic, fara utilizarea etanolului ca produs intermediar. Reactia generala determinata de aceste bacterii se poate scrie:

C₆H₁₂O₆ → 3 CH₃COOH

Mai interesant sub aspectul chimiei industriale este faptul ca aceste bacterii acetogene pot sintetiza acid acetic pornind de la compusi monocarbonati (cu un singur atom de carbon), cum ar fi metanolul, monoxidul de carbon sau o mixtura de dioxid de carbon si hidrogen:

2 CO₂ + 4 H₂ → CH₃COOH + 2 H₂O

5.Distilarea uscata a lemnului

In industrie, acidul acetic se obtine si prin distilarea uscata a lemnului. Materialul lemnos se incalzeste la 900-1000 °C, in absenta aerului, si astfel rezulta mai multi produsi: carbunele de lemn (mangalul, folosit drept combustibil si reducator), produsi gazosi (CH₄, CO, CO₂) si un produs lichid, numit acid pirolignos. Acesta din urma este un amestec de substante, printre care acidul acetic, metanol, acetona si alti acizi superiori.

Din acest amestec, acidul acetic este izolat prin extractie cu un solvent selectiv.