Urea – applicazioni, proprietà e importanza nell’industria

L'urea è un composto chimico organico con formula CO(NH 2 ) 2 che svolge un ruolo chiave in molti settori e in medicina. Derivata dal ciclo dell'ornitina, dove è un prodotto della conversione dell'ammoniaca , è un metabolita essenziale negli organismi viventi. Non c'è da stupirsi che sia ora ampiamente utilizzata e significativa in molti settori dell'industria e nei prodotti cosmetici.

Pubblicato: 22-01-2025

Che cosa È urea E Che cosa Sono suo proprietà?

L’urea a (detta anche carbamide ) è una sostanza cristallina non infiammabile, solitamente bianca o incolore, con un odore leggermente ammoniacale e un sapore salato. È una sostanza igroscopica , il che significa che assorbe facilmente l’umidità dall’ambiente e si dissolve molto bene in acqua. Durante la conservazione a lungo termine in soluzioni acquose, l’urea può decomporsi, producendo ammoniaca e anidride carbonica. Urea tecnica è utilizzato in molti settori. È utilizzato come componente di fertilizzanti e additivo per mangimi per animali . Serve anche come materia prima nella produzione di materie plastiche , impregnanti ignifughi e adesivi. Negli esperimenti sugli animali, l’urea ha mostrato una bassa tossicità , sia acuta che cronica, e nessun effetto cancerogeno o effetti avversi sulle capacità riproduttive. Non esiste una classificazione armonizzata della tossicità dell’urea nell’Unione Europea. Questa sostanza è caratterizzata da una pressione di vapore molto bassa, il che significa che l’esposizione ad essa avviene principalmente tramite inalazione di polveri. Per proteggere i lavoratori da potenziali problemi correlati alla presenza di polvere di urea nell’aria, è stato proposto di stabilire una concentrazione massima ammissibile (MAC) di 10 mg/m^3. Questo valore è coerente con gli standard per altre polveri che non sono classificate come tossiche, ma possono rappresentare un rischio a causa della ridotta visibilità. In aggiunta:

  • L’urea è un solido igroscopico che si dissolve bene in acqua, metanolo, etanolo , glicerolo, dimetilsolfossido (DMSO), acido acetico e acido cloridrico concentrato.
  • In soluzioni acquose, subisce una lenta idrolisi, durante la quale si formano ammoniaca e anidride carbonica. Il processo di idrolisi può essere accelerato dal riscaldamento e dall’aggiunta di acidi o basi.
  • L’urea è caratterizzata da una bassissima solubilità in benzene e cloroformio e si dissolve scarsamente in etere etilico.
  • L’urea può reagire con alcune sostanze, formando prodotti con forti proprietà esplosive (ad esempio nel caso di reazioni con clorati di sodio o di calcio(I)).

Il processo di produzione dell’urea: dalla materia prima al prodotto finale

#1. Sintesi dell’ammoniaca La produzione di urea inizia con la sintesi dell’ammoniaca, principalmente nel processo Haber-Bosch . Questo processo comporta la reazione dell’azoto (N 2 ) con l’idrogeno (H 2 ), che sono principalmente ricavati dal gas naturale. L’alta pressione e temperatura (circa 450°C e 200 atm) e la presenza di un catalizzatore a base di ferro consentono a questa reazione esotermica di aver luogo. #2. Sintesi dell’urea La fase successiva è la reazione dell’ammoniaca con l’anidride carbonica (CO 2 ) per produrre urea. Questo processo avviene in due fasi principali. La prima è la formazione del carbammato di ammonio, e la seconda è la decomposizione del carbammato di ammonio. Il carbammato di ammonio viene quindi convertito in urea e acqua ad alta pressione (150-250 atm) e temperatura (180-190°C). #3. Condensazione E cristallizzazione La soluzione di urea risultante viene quindi concentrata evaporando l’acqua in un evaporatore sotto vuoto. Questo processo produce urea sotto forma di soluzione concentrata. #4. Granulo formazione La soluzione di urea concentrata viene raffreddata e poi granulata in speciali granulatori a tamburo o a piastra, dove, sotto l’influenza del movimento e del raffreddamento aggiuntivo, l’urea cristallizza, formando granuli. I granuli di urea vengono poi essiccati in essiccatori a tamburo per rimuovere l’umidità in eccesso e poi raffreddati in refrigeratori. Questo processo assicura la stabilità dei granuli e ne ottimizza le proprietà fisiche. #5. Confezionamento e stoccaggio Infine, l’urea finita viene confezionata in sacchi o trasportata direttamente nei serbatoi di stoccaggio, da dove viene distribuita ai clienti finali. Una donna che tiene in mano una provetta con l'urea, sullo sfondo ci sono delle piante in una serra

L’ importanza dell’urea nei settori industriali

Nella riduzione catalitica selettiva (SCR), l’urea aiuta a ridurre le emissioni di ossido di azoto da fonti fisse e mobili. Nell’industria farmaceutica e cosmetica e nei prodotti chimici domestici, l’urea è apprezzata come componente di molte preparazioni . Viene anche utilizzata per sghiacciare strade, binari ferroviari e piste di decollo e nell’industria alimentare viene aggiunta a prodotti da forno, bevande alcoliche e prodotti di gelatina.

Urea in agricoltura

Grazie al suo elevato contenuto di azoto (circa il 46%), l’urea viene utilizzata nei programmi di fertilizzazione , supportando la crescita intensiva delle piante. Attualmente, viene utilizzata sotto forma di granuli o soluzioni, dove si idrolizza rapidamente in ammoniaca e anidride carbonica, rilasciando azoto disponibile per le piante. Tuttavia, ciò che è importante, a causa dell’elevata volatilità dell’ammoniaca, è necessario incorporare rapidamente l’urea nel terreno dopo l’applicazione per ridurre al minimo le perdite di azoto. Scopri di più: https://www.products.pcc.eu/it/blog/cosa-sono-i-fertilizzanti-organici-e-cosa-dovremmo-sapere-su-di-loro/

Urea nei cosmetici

L’urea è uno degli ingredienti idratanti più efficaci utilizzati nell’industria cosmetica. È un componente del fattore idratante naturale (NMF) presente nei cheratinociti, fondamentale per mantenere il giusto livello di idratazione dello strato corneo dell’epidermide (il cosiddetto umettante ). L’ efficacia dell’urea nei cosmetici dipende dalla sua concentrazione : a basse dosi agisce principalmente come idratante, mentre a concentrazioni più elevate ha proprietà cheratolitiche. È interessante notare che vengono utilizzati anche i suoi derivati, come l’allantoina che favorisce la rigenerazione dell’epidermide.[ 2] Scopri di più: https://www.products.pcc.eu/it/blog/cosmetic-ingredients/ e su https://www.products.pcc.eu/it/inci-names/

L’urea nell’industria farmaceutica

In farmacia, l’urea è utilizzata come agente osmotico nei diuretici e come ingrediente di creme e unguenti per il trattamento di condizioni dermatologiche, come psoriasi ed eczema. Scopri di più su: https://www.products.pcc.eu/it/k/industria-farmaceutica-3/

Urea nell’industria tessile

È interessante notare che l’urea è utilizzata anche come additivo per coloranti . Grazie alle sue proprietà chimiche, migliora la solubilità e la stabilità dei coloranti, il che è fondamentale nella produzione di colori molto intensi. L’urea è utilizzata anche nella produzione di alcuni tipi di tessuti artificiali e come componente ammorbidente .

Urea nell’industria chimica

L’urea svolge il ruolo di materia prima nella produzione di molti prodotti chimici, tra cui la produzione di resine urea-formaldeide, ampiamente utilizzate come adesivi nell’industria del legno e dell’arredamento. Queste resine sono caratterizzate da un’eccezionale durevolezza e resistenza all’umidità, grazie alla quale vengono utilizzate nella produzione di pannelli truciolari e compensati. Magazzino con prodotti chimici

L’impatto dell’urea sull’ambiente: sfide e soluzioni

Sfida n. 1: Eutrofizzazione delle acque superficiali L’uso eccessivo di urea in agricoltura può portare alla lisciviazione dell’azoto in eccesso nei fiumi e nei laghi. Ciò, a sua volta, può causare eutrofizzazione, ovvero una crescita eccessiva di alghe e altre piante acquatiche, che interrompe l’equilibrio degli ecosistemi e riduce il livello di ossigeno nell’acqua. Di fronte a questa sfida, è fondamentale introdurre pratiche di gestione dei nutrienti, ovvero l’uso della tecnologia GPS per controllare le dosi ottimali. Sfida n. 2: Emissioni di gas serra L’idrolisi dell’urea nel terreno porta alla produzione di ammoniaca, che può essere convertita in ossidi di azoto (NOx), potenti gas serra. Le emissioni di NOx contribuiscono al riscaldamento globale e ai problemi di qualità dell’aria, motivo per cui è necessario implementare tecnologie per ridurre le emissioni di ammoniaca e NOx in agricoltura, come l’ottimizzazione del pH del terreno e l’uso di inibitori dell’ureasi che rallentano la decomposizione dell’urea.

Fonti:
  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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