La trasformazione di una materia prima in prodotti, intermedi o finali, richiede l’attuazione di una o più
reazioni chimiche. L’insieme delle operazioni fisiche elementari e delle reazioni chimiche, tra loro integrate e
finalizzate a tale trasformazione, costituisce il processo chimico.
I processi chimici sono metodi dettagliati per produrre composti chimici su scala industriale.
Il medesimo
processo chimico può essere sfruttato da più di un impianto con capacità di produzione differenti, oppure
uno stesso impianto può fare uso, per i suoi scopi, di più processi chimici.
La scelta di un processo per l’ottenimento di un dato prodotto dipende da molteplici fattori, come la
disponibilità di materie prime ed energia, il volume delle vendite previste, l’ubicazione dell’impianto e, non
ultimo, le conoscenze acquisite dall’azienda.
Le fasi più importanti dello sviluppo di un processo iniziano con la ricerca di laboratorio e terminano con la
realizzazione di un impianto pilota, passando attraverso la valutazione preliminare dei costi e del mercato
potenziale, l’esame della situazione brevettuale, l’attuabilità industriale del progetto, il reperimento del
finanziamento necessario, la costruzione dell’impianto, il suo avviamento, il collaudo e la messa in esercizio.
I principali processi chimici sono:
Processi di cracking
I processi di cracking, condotti su frazioni liquide del petrolio o sullo stesso grezzo, sono di gran lunga i più
importanti processi di trasformazione degli idrocarburi e sono largamente utilizzati dall’industria
petrolchimica con il fine di ottenere molecole organiche semplici da una complessa miscela di partenza.
Grazie alla rottura di molecole ad alto peso molecolare, il cracking genera molecole leggere che costituiscono
alcuni building blocks per l’industria delle materie plastiche (etilene, propilene, butadiene, ecc…) e per un
ampio ventaglio di intermedi. Il risultato della reazione dipende fortemente dalle condizioni in cui la reazione
avviene e dalla presenza o meno di catalizzatori.
Il cracking, infatti, può essere condotto a temperature e pressioni molto elevate - in questo caso si parla di
cracking termico - oppure in condizioni più blande ma in presenza di un catalizzatore - cracking catalitico.
Processi elettrolitici
I processi elettrolitici costituiscono un nutrito insieme di processi industriali in cui l'energia elettrica viene
utilizzata per provocare particolari reazioni chimiche e per assicurarsi, così, prodotti non facilmente ottenibili
in altro modo.
Tra gli esempi di processi elettrochimici possono essere citati l'elettrolisi delle soluzioni acquose di cloruro di
sodio per produrre cloro e idrossido di sodio, due tra i building blocks inorganici da cui derivano importanti
intermedi per l’industria inorganica.
L'origine di tali processi risiede nella possibilità di indurre variazioni degli stati di ossidazione spendendo
energia attraverso l'elettricità; l'aspetto speculare all'utilizzo di energia elettrica per indurre processi chimici è
lo sfruttamento di reazioni chimiche per generare energia elettrica, perseguita nell'industria delle pile e degli
accumulatori.
Processi di sintesi
I processi di sintesi comprendono un’immensa e variegata quantità di operazioni in cui si fanno reagire
molecole semplici per ottenere molecole più complesse, con struttura nota e con proprietà stabilite.
La sintesi è forse la più importante tra le operazioni chimiche perché cerca di ottenere sostanze dotate di
caratteristiche sempre più vicine a quelle ideali per un determinato impiego.
Sono ormai da molti anni note le sintesi industriali dei più importanti composti inorganici - come quelle
dell'acido solforico, dell'ammoniaca e dell'acido nitrico - e di molti intermedi organici - come quelle del fenolo
e dell’acetone.
Si può affermare che una notevolissima parte della ricerca chimica attuale è volta alla sintesi di nuovi
composti o al miglioramento di procedimenti noti.
Restano esclusi da questi tre grandi categorie i processi di sostituzione, il cui scopo è ottenere le
molecole desiderate (building blocks e intermedi) da due molecole di partenza per reciproco scambio o
sostituzione delle parti costituenti.