Urea: aplicaciones, propiedades e importancia en la industria

La urea es un compuesto químico orgánico con la fórmula CO( NH2 ) 2 que desempeña un papel fundamental en muchas industrias y en la medicina. Derivada del ciclo de la ornitina, donde es un producto de la conversión del amoniaco , es un metabolito esencial en los organismos vivos. No es de extrañar que ahora se utilice ampliamente y sea importante en muchos sectores de la industria y en los productos cosméticos.

Publicado: 22-01-2025

Qué es urea y qué son es ¿propiedades?

La urea (también llamada carbamida ) es una sustancia cristalina no inflamable, generalmente blanca o incolora, con un olor ligeramente amoniacal y un sabor salado. Es una sustancia higroscópica , lo que significa que absorbe fácilmente la humedad del ambiente, y también se disuelve muy bien en agua. Durante el almacenamiento a largo plazo en soluciones acuosas, la urea puede descomponerse, produciendo amoniaco y dióxido de carbono. Urea técnica La urea se utiliza en muchas industrias. Se utiliza como componente de fertilizantes y aditivo para piensos animales . También sirve como materia prima en la producción de plásticos , impregnantes ignífugos y adhesivos. En experimentos con animales, la urea ha demostrado una baja toxicidad , tanto aguda como crónica, y ningún efecto cancerígeno o adverso sobre las capacidades reproductivas. No existe una clasificación armonizada de la toxicidad de la urea en la Unión Europea. Esta sustancia se caracteriza por una presión de vapor muy baja, lo que significa que la exposición a la misma se produce principalmente a través de la inhalación de polvos. Con el fin de proteger a los trabajadores de los posibles problemas relacionados con la presencia de polvo de urea en el aire, se ha propuesto establecer una concentración máxima permisible (CAM) de 10 mg/m^3. Este valor es coherente con los estándares para otros polvos que no están clasificados como tóxicos, pero pueden suponer un riesgo debido a la visibilidad reducida. suma:

  • La urea es un sólido higroscópico que se disuelve bien en agua, metanol, etanol , glicerol, dimetilsulfóxido (DMSO), ácido acético y ácido clorhídrico concentrado.
  • En soluciones acuosas sufre una hidrólisis lenta, durante la cual se forman amoniaco y dióxido de carbono. El proceso de hidrólisis puede acelerarse mediante el calentamiento y la adición de ácidos o bases.
  • La urea se caracteriza por una solubilidad muy pobre en benceno y cloroformo, y se disuelve mal en éter etílico.
  • La urea puede reaccionar con algunas sustancias, formando productos con fuertes propiedades explosivas (por ejemplo en el caso de reacciones con cloratos de sodio o calcio(I)).

El proceso de producción de urea: desde la materia prima hasta el producto final

#1. Síntesis de amoniaco La producción de urea comienza con la síntesis de amoniaco, principalmente en el proceso Haber-Bosch . Este proceso implica la reacción del nitrógeno ( N2 ) con el hidrógeno ( H2 ), que se obtienen principalmente del gas natural. La alta presión y temperatura (aproximadamente 450 °C y 200 atm) y la presencia de un catalizador a base de hierro permiten que se produzca esta reacción exotérmica. #2. Síntesis de urea La siguiente etapa es la reacción del amoniaco con dióxido de carbono ( CO2 ) para producir urea. Este proceso se lleva a cabo en dos etapas principales. La primera es la formación de carbamato de amonio y la segunda es la descomposición de este último. A continuación, el carbamato de amonio se convierte en urea y agua a alta presión (150-250 atm) y temperatura (180-190 °C). #3. Condensación y Cristalización La solución de urea resultante se concentra luego evaporando agua en un evaporador al vacío. Este proceso da como resultado urea en forma de solución concentrada. #4. Gránulo formación La solución concentrada de urea se enfría y luego se granula en granuladores especiales de tambor o de placas, donde, bajo la influencia del movimiento y el enfriamiento adicional, la urea cristaliza, formando gránulos. Luego, los gránulos de urea se secan en secadores de tambor para eliminar el exceso de humedad y luego se enfrían en enfriadores. Este proceso garantiza la estabilidad de los gránulos y optimiza sus propiedades físicas. #5. Envasado y almacenamiento Finalmente, la urea terminada se envasa en bolsas o se transporta directamente a tanques de almacenamiento, desde donde se distribuye a los clientes finales. Una mujer sostiene un tubo de ensayo con urea, con plantas en un invernadero al fondo.

La importancia de la urea en los sectores industriales

En la reducción catalítica selectiva (SCR), la urea ayuda a reducir las emisiones de óxido de nitrógeno de fuentes fijas y móviles. En las industrias farmacéutica y cosmética y en los productos químicos domésticos, la urea se valora como componente de muchos preparados . También se utiliza para descongelar carreteras, vías férreas y pistas de aterrizaje, y en la industria alimentaria se añade a productos de panadería, bebidas alcohólicas y productos de gelatina.

La urea en la agricultura

Gracias a su alto contenido en nitrógeno (alrededor del 46%), la urea se utiliza en programas de fertilización , apoyando el crecimiento intensivo de las plantas. Actualmente, se utiliza en forma de gránulos o soluciones, donde se hidroliza rápidamente a amoníaco y dióxido de carbono, liberando nitrógeno disponible para las plantas. Sin embargo, lo que es importante – debido a la alta volatilidad del amoníaco, es necesario incorporar rápidamente la urea al suelo después de la aplicación para minimizar las pérdidas de nitrógeno. Obtenga más información: https://www.products.pcc.eu/en/blog/que-son-los-fertilizantes-organicos-y-que-debemos-saber-sobre-ellos/

Urea en la cosmética

La urea es uno de los ingredientes hidratantes más eficaces que se utilizan en la industria cosmética. Es un componente del factor hidratante natural (NMF) que se encuentra en los queratinocitos y que es crucial para mantener el nivel adecuado de hidratación del estrato córneo de la epidermis (el llamado humectante ). La eficacia de la urea en cosmética depende de su concentración : en dosis bajas actúa principalmente como hidratante, mientras que en concentraciones más altas tiene propiedades queratolíticas. Curiosamente, también se utilizan sus derivados, como la alantoína, que favorece la regeneración de la epidermis.[ 2] Más información: https://www.products.pcc.eu/es/blog/ingredientes-cosmeticos/ y en https://www.products.pcc.eu/es/inci-15/

La urea en la industria farmacéutica

En farmacia, la urea se utiliza como agente osmótico en diuréticos y como ingrediente de cremas y ungüentos para tratar afecciones dermatológicas, como la psoriasis y el eczema. Obtenga más información en: https://www.products.pcc.eu/es/k/industria-farmaceutica/

La urea en la industria textil

Curiosamente, la urea también se utiliza como aditivo para los tintes . Gracias a sus propiedades químicas, mejora la solubilidad y la estabilidad de los tintes, lo que es decisivo para la producción de colores muy intensos. La urea también se utiliza en la producción de ciertos tipos de tejidos artificiales y como componente suavizante .

La urea en la industria química

La urea desempeña el papel de materia prima en la producción de muchos productos químicos, incluida la producción de resinas de urea-formaldehído, que se utilizan ampliamente como adhesivos en la industria de la madera y el mueble. Estas resinas se caracterizan por una durabilidad excepcional y resistencia a la humedad, gracias a lo cual se utilizan en la producción de tableros aglomerados y madera contrachapada. Almacén con productos químicos

El impacto de la urea en el medio ambiente: desafíos y soluciones

Reto #1: Eutrofización de aguas superficiales El uso excesivo de urea en la agricultura puede provocar la lixiviación del exceso de nitrógeno en ríos y lagos. Esto, a su vez, puede causar eutrofización, es decir, crecimiento excesivo de algas y otras plantas acuáticas, lo que altera el equilibrio de los ecosistemas y reduce el nivel de oxígeno en el agua. Ante este desafío, es crucial introducir prácticas de manejo de nutrientes, es decir, el uso de tecnología GPS para controlar las dosis óptimas. Reto #2: Emisiones de gases de efecto invernadero La hidrólisis de la urea en el suelo conduce a la producción de amoniaco, que puede convertirse en óxidos de nitrógeno (NOx) – potentes gases de efecto invernadero. Las emisiones de NOx contribuyen al calentamiento global y a los problemas de calidad del aire, por lo que es necesario implementar tecnologías para reducir las emisiones de amoniaco y NOx en la agricultura, como la optimización del pH del suelo y el uso de inhibidores de la ureasa que retardan la descomposición de la urea.

Fuentes:
  1. SKOWROŃ, J. Mocznik–frakcja wdychalna.
  2. Kapuścińska, A., & Nowak, I. (2014). Wykorzystanie mocznika i jego pochodnych w przemyśle kosmetycznym. Chemik, 68(2), 91-96.

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