Sulfato de Amônio – nova tecnologia cria oportunidades para produção

Com uma economia fortemente dependente do agronegócio, o Brasil importa cerca de 70% dos fertilizantes utilizados como fontes de nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) para nutrição dos cultivos nacionais solo nacional. Segundo a Anda (Associação Nacional para Difusão de Adubos) foram entregues ao mercado brasileiro 34,4 milhões de toneladas de fertilizantes em 2017. No mesmo ano, o país importou 23,9 milhões de toneladas, segundo levantamento do Portal GlobalFert, representando um aumento de 18% com relação ao volume importado em 2016. De maneira oposta, a produção nacional de fertilizantes intermediários (matérias-primas para produção de fertilizantes mistos e granulados complexos NPK) não tem acompanhado o crescimento da demanda, gerando um ciclo de cada vez mais dependência dos produtos importados. O gráfico a seguir (Figura 1) compara a produção nacional de fertilizantes intermediários frente ao volume importado dos mesmos produtos nos últimos anos.

Figura 1 – Percentual de produção nacional de fertilizantes intermediários frente ao volume iImportado (fonte: AndaNDA)

Química e Derivados, Sulfato de Amônio – nova tecnologia de processo cria oportunidades para produção local

Fato relevante, as plantas nacionais de fertilizantes intermediários nos últimos três anos passaram por mudanças com relação aos seus controladores e operadores, trazendo perspectivas de investimentos para modernização do parque industrial instalado e de aumento de capacidade de produção. Conforme reportagens do jornal Valor Econômico, publicadas em 2016, a CMOC International, braço internacional da chinesa China Molybdenum Company (CMOC), adquiriu os ativos de mineração da Anglo American. Entre os ativos estão duas plantas de fertilizantes fosfatados, localizadas nas cidades de Cubatão-SP e de Catalão-GO. A aquisição dos ativos de fertilizantes de fosfato e de potássio da Vale foi concluída em 2017 pela norte-americana Mosaic. Por fim, a venda das plantas de fertilizantes nitrogenados da Vale em Cubatão para a norueguesa Yara foi aprovada pelo CADE este ano.

No caso específico do sulfato de amônio – fórmula química (NH4)2SO4 – a dependência externa é ainda maior quando confrontada com a média geral de importação de fertilizantes. Nos últimos anos a agroindústria brasileira tem consumido cerca de 2 milhões de toneladas de sulfato de amônio por ano, das quaiscom cerca de 90% têmdeste volume de origem importada. De acordo com o portal de notícias GlobalFert, os países originários do sulfato de amônio importado pelo Brasil em 2017 são variados, destacando-se China, responsável pelo fornecimento de 38% do sulfato de amônio importado, Bélgica (22%), Estados Unidos (21%), Holanda (8%) e Polônia (6%).

Utilizado como fonte simultânea de nitrogênio e de enxofre para nutrição de plantasdo solo, o sulfato de amônio pode apresentar, a depender das características do solo e do clima em questão, vantagens quando comparado com outros fertilizantes, como menores perdas por volatilização, desnitrificação ou lixiviação. Quanto à comercialização, o sulfato de amônio é disponibilizado na forma de cristais ou de grânulos. O gráfico da Figura 2 mostra o perfil da importação brasileira nos últimos anos, evidenciando um aumento na preferência do agricultor pela forma granular do produto, sendo esta a forma mais eficaz para aplicação na agricultura, possuindo inclusive até mesmo valor de mercado consideravelmente mais elevado do que na forma cristalina. A preferência do agricultor pelos grânulos (diâmetro típico da partícula dna ordem de 2,5 mm) dá-se pela maior facilidade de estocagem, adubação e mistura com outros fertilizantes, quando comparado com os cristais de sulfato de amônio, principalmente no caso de aplicações mecanizadas no cultivo. No caso do fertilizante na forma cristalina, o tamanho da partícula é geralmente menor que 2 mm, o que dificulta sua mistura com outros fertilizantes e sua utilização em sistemas mecanizados.

Figura 2 – Evolução da importação de sulfato de amônio no Brasil (fonte: AndaNDA)

Química e Derivados, Sulfato de Amônio – nova tecnologia de processo cria oportunidades para produção local

Quanto às rotas industriais de produção, pouco mais de 40% da produção mundial do sulfato de amônio está atrelada à produção de cCaprolactama, cuja principal aplicação industrial é como insumomonômero para fabricação de poliamidaNylon- 6. O sulfato de amônio é obtido como um subproduto do processo industrial de produção de cCaprolactama. Atualmente esta é a principal rota de produção mundial do fertilizante em pauta.

Outra rota empregada para produção do sulfato de amônio se dá a partir da combinação direta de amônia com ácido sulfúrico em uma reação controlada (rota sintética), porém, tal rota de processo só se mostra viável economicamente em condições muito particulares, visto que amônia e ácido sulfúrico são matérias-primas consumidas em larga escala para outros fertilizantes intermediários, respectivamente ureia e ácido fosfórico. Especificamente, a amônia tem seu preço fortemente atrelado ao petróleo e gás natural o que, no panorama nacional, implica em um custo proibitivo para a produção do sulfato de amônio.

O sulfato de amônio também pode ser obtido a partir de um subproduto do processo siderúrgico. O gás liberado durante o processo de coqueificação nas baterias de coque com recuperação de subprodutos, chamado gás de coqueria, contém quantidades relevantes de amônia, que após tratadao de maneira adequada e em contato com uma solução de ácido sulfúrico, resulta na formação de sulfato de amônio. O ácido sulfúrico em questão também pode ser obtido a partir da recuperação do gás sulfídrico (H2S), também presente no gás de coqueria.

Outras rotas de produção se dão a partir do gesso, ou do reaproveitamento de subprodutos oriundos de processos metalúrgicos de extração de cobre, níquel e cobalto ou da produção de metacrilato de metila (MMA).

De acordo com mapa de produção do portal GlobalFert, os principais produtores de sulfato de amônio no país atualmente são a Unigel (capacidade instalada na ordem de 400 mil.000 t/oneladas por ano) e a Petrobras (capacidade instalada de 303.000 t/oneladas por ano). No caso da Unigel, a produção típica ocorre a partir do reaproveitamento de solução de sulfato de amônio, subproduto do processo de metil-metacrilato (MMA). Já a Petrobras utiliza a rota sintética, isto é, a partir de amônia e ácido sulfúrico.

thyssenkrupp Industrial Solutions e a produção de Sulfato de Amônio Granular

A história da thyssenkrupp Industrial Solutions no mercado de fertilizantes se inicia em 1928, com o licenciamento da sua tecnologia de processo Uhde para a construção de uma planta de amônia com capacidade de 100 t/oneladas por dia na cidade de Herne, na Alemanha. Atualmente a escala de uma planta típica é bem maior: por exemplo, há uma planta na Arábia Saudita, projetada pela thyssenkrupp, com capacidade para produzir 3.300 toneladas por /dia de amônia, uma das maiores do mundo em operação. Ao longo dos anos, a empresa já participou da construção de mais de uma centena de plantas para o setor de fertilizantes no mundo, fornecendo desde licenciamento de tecnologias próprias, serviços de engenharia até construção e montagem de plantas completas no modelo EPC (sigla herdada do inglês para Engineering, Procurement and Constructon). Com um portfólio amplo composto por tecnologias próprias e parcerias de longa data, a thyssenkrupp hoje é líder global no fornecimento de plantas de fertilizantes. A Figura 3 ilustra
o portfólio de atuação da empresa na iIndústria qQuímica.

Figura 3 – Soluções thyssenkrupp para a indústria química.

Química e Derivados, Sulfato de Amônio – nova tecnologia de processo cria oportunidades para produção local

No que concerne à produção do sulfato de amônio granular, a tecnologia da thyssenkrupp se destaca por possibilitar a fabricação do fertilizante na forma de grânulos diretamente a partir de solução aquosa de sulfato de amônio, típico subproduto na Indústria Química.

Como mostra a comparação da Figura 4, a tecnologia no estado da arte para produção do fertilizante granular se dá a partir da rota sintética com amônia e ácido sulfúrico (matérias-primas com alta demanda no mercado brasileiro). No caso do reaproveitamento de soluções aquosas de sulfato de amônio, a tecnologia corrente viabiliza apenas a fabricação de sulfato de amônio no formado de cristais, isto é, fertilizante de menor valor agregado. A tecnologia recentemente desenvolvida pela thyssenkrupp para a produção de sulfato de amônio granular a partir de solução aquosa combina simultaneamente duas vantagens competitivas frente às tecnologias hoje disponíveis no mercado, isto é, (1) matéria-prima com baixo custo (subproduto da indústria química, metalúrgica ou siderúrgica que possui regulação ambiental para descarte) e (2) produto com alto valor agregado.

Figura 4 – Alternativas de processo para produção de sulfato de amônio cristalino e granular.

Química e Derivados, Sulfato de Amônio – nova tecnologia de processo cria oportunidades para produção local

O fluxograma da Figura 5 demonstra as principais operações unitárias de processo envolvidas na tecnologia thyssenkrupp para produção do sulfato de amônio granular a partir da solução do mesmo componente químico. No início do processo, a solução de sulfato de amônio é colocada em contato com ar aquecido em um leito fluidizado do tipo horizontal. Nessa etapa ocorre a secagem e formação dos grânulos, a partir da solução. A corrente de ar com material particulado que deixa o topo do leito segue para um conjunto de operações unitárias no intuito de recuperar as partículas, retornando-as para o leito fluidizado, e condicionar os gases para liberação na atmosfera, conforme legislação ambiental. A corrente de grânulos que deixa o leito horizontalmente também passa por operações unitárias de classificação com relação aos tamanhos das partículas e, finalmente, por um processo de revestimento dos grânulos em um tambor rotativo, onde é aspergido um agente químico, para mitigar a lixiviação dos grânulos nos processos posteriores de embalagem, estocagem e transporte. Após a etapa de revestimento no tambor rotativo, é obtido o sulfato de amônio em sua forma granular final para futura comercialização como fertilizante conforme especificação típica apresentada na Tabela 1.

Figura 5 – Fluxograma simplificado do processo thyssenkrupp para produção de sulfato de amônio granular.

Química e Derivados, Sulfato de Amônio – nova tecnologia de processo cria oportunidades para produção local

Tabela 1 – Especificação típica do sulfato de amônio granular

Química e Derivados, Sulfato de Amônio – nova tecnologia de processo cria oportunidades para produção local

A operação no leito fluidizado é a principal etapa do processo, visto que nesse equipamento ocorre a conversão da solução de sulfato de amônio em grânulos com propriedades controladas. A Figura 6 mostra a parte interna do leito fluidizado horizontal durante o processo de granulação.

Figura 6 – Vista interna do leito fluidizado horizontal desenvolvido pela thyssenkrupp durante produção de sulfato de amônio granular.

Química e Derivados, Sulfato de Amônio – nova tecnologia de processo cria oportunidades para produção local

A Figura 7 ilustra as etapas na conversão da solução líquida de sulfato de amônio em seu correspondente granular. Para obtenção do grânulo conforme requisitos do mercado (principais parâmetros na Tabela 1), é necessário um controle adequado de diversos parâmetros do processo (velocidade e temperatura do ar de secagem, tempo de residência da solução no leito fluidizado, etc.).

Figura 7 – Etapas na conversão da solução líquida de sulfato de amônio em sua forma granular.

Química e Derivados, Sulfato de Amônio – nova tecnologia de processo cria oportunidades para produção local

Do ponto de vista do negócio no mercado de fertilizantes, o investimento em uma unidade de sulfato de amônio granular a partir de solução aquosa tem grande potencial de viabilidade econômica. Como já demonstrado, grande parte da demanda nacional é suprida com produto de origem internacional (aproximadamente 90% da demanda aparente). Mesmo do ponto de vista global, os grandes produtores do fertilizante têm capacidade para fornecimento em larga escala somente do produto em sua forma cristalina, ou seja, existem oportunidades no mercado mundial para aumento da produção do material granular. Como no caso dominante brasileiro, em cenários onde amônia e ácido sulfúrico não são matérias-primas baratas para produção do sulfato de amônio granular pelaa partir da viarota sintética, a tecnologia desenvolvida pela thyssenkrupp se apresenta como solução viável para atender a demanda brasileira pelo fertilizante ao mesmo tempo em que permite reaproveitar um subproduto da indústria química ou siderúrgica que invariavelmente necessita de adequação antes da sua disposição, por conta dos impactos ano meio ambiente.

Presente no Brasil há mais de 180 anos, a thyssenkrupp acredita no potencial do mercado brasileiro, atuando principalmente próxima aos clientes de maneira a desenvolver soluções efetivas e competitivas. Observando qualidade técnica e viabilidade econômica, a empresa combina capacidade brasileira de execução com a expertise tecnológica do nosso centro de competência para processos de produção de fertilizantes, localizado na cidade de Dortmund, na Alemanha. Nesse contexto, possuindo tecnologias próprias e capacidade de execução local, a thyssenkrupp Industrial Solutions pode executar projetos completos de plantas industriais – da análise econômica ao comissionamento da planta – de forma rápida e efetiva para os seus clientes no país.


Química e Derivados, Sulfato de Amônio – nova tecnologia de processo cria oportunidades para produção local
Gilson Alexandre Pinto, DSc. é Engenheiro de Desenvolvimento de Negócios thyssenkrupp Industrial Solutions ltda.

Autor: Gilson Alexandre Pinto, DSc. – Eng. de Desenvolvimento de Negócios thyssenkrupp Industrial Solutions ltda.

Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos e Doutorado com ênfase em Síntese e Desenvolvimento de Processos Químicos pela mesma universidade. Atuou por 10 anos na Chemtech (empresa do grupo Siemens) como engenheiro e coordenador de projetos de engenharia e de inovação tecnológica para os setores petroquímico, de refino e de óleo e gás. Atualmente é engenheiro de desenvolvimento de negócios na thyssenkrupp Industrial Solutions para os mercados de Fertilizantes, Petroquímicos e de Especialidades Químicas.

Gilson Alexandre Pinto é pós-graduado em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e doutorado com ênfase em Síntese e Desenvolvimento de Processos Químicos pela mesma universidade. Atuou por 10 anos na Chemtech (empresa do grupo Siemens) como engenheiro e coordenador de projetos de engenharia e de inovação tecnológica para os setores petroquímico, de refino e de óleo e gás. Atualmente é engenheiro de desenvolvimento de negócios na thyssenkrupp Industrial Solutions para os mercados de Fertilizantes, Petroquímicos e de Especialidades Químicas.

Leia Mais:

2 Comentários

  1. Boa noite, gostei de mais de sua publicação, hoje o Brasil importa em Sulfato de amônia o equivalente a 1 bilhão de reais, um mercado que os brasileiros estão perdendo para as importações, tenho muita vontade em montar uma fábrica bem pequena de sulfato de amônia, queria saber qual o custo para montar uma fábrica com a tecnologia da Thiesenkrupp, por favor entre em contato comigo pelo e-mail também, [email protected]

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado.