El proceso Ostwald es un método utilizado para la producción industrial de ácido nítrico, patentado por el químico alemán / letón Willhelm Ostwald en 1902 e implementado por primera vez en 1908. En este proceso, el ácido nítrico se sintetiza mediante la oxidación del amoníaco. Antes de la introducción del proceso de Ostwald, todo el ácido nítrico se producía destilando el salitre –nitrato de sodio (NaNO3) o nitrato de potasio (KNO3) – con ácido sulfúrico concentrado. El proceso de Ostwald ahora representa toda la producción industrial de ácido nítrico, un químico crucial para las industrias de fertilizantes y explosivos.
La primera síntesis de ácido nítrico, al calentar una mezcla de salitre, sulfato de cobre y alumbre, se atribuye generalmente al alquimista árabe Jabir ibn Hayyan Geber en algún momento del siglo VIII, pero existe cierta incertidumbre al respecto. A mediados del siglo XVII, el químico alemán Johann Rudolf Glauber produjo el ácido destilando salitre con ácido sulfúrico. El ácido nítrico fue de interés principalmente por su capacidad para disolver la mayoría de los metales hasta el descubrimiento, en 8, de la nitroglicerina. Poco después de este punto, con la apertura de una nueva gama de explosivos hechos por la nitración de compuestos orgánicos, el ácido nítrico – y su precursor, el salitre – tuvieron una gran demanda. Hasta principios del siglo XX, toda la producción de ácido nítrico procedía del salitre.
En 1901, Willhelm Ostwald, un químico alemán nacido en Letonia, desarrolló un método para sintetizar ácido nítrico a partir de la oxidación del amoníaco por catálisis. El proceso se desarrolla en tres pasos. En primer lugar, se alimenta una mezcla de una parte de amoníaco (NH3) gas y 10 partes de aire a la cámara catalítica donde, a una temperatura de 1292 a 1472 ° F (700 a 800 ° C) y utilizando un catalizador de platino, el amoníaco se combina con oxígeno (O2) para producir óxido nítrico (NO): 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. En segundo lugar, en la cámara de oxidación, a una temperatura de 122 ° F (50 ° C), el óxido nítrico se combina con oxígeno para producir dióxido de nitrógeno: 2NO + O2 → 2NO2. Finalmente, en la cámara de absorción, el dióxido de nitrógeno se disuelve en agua, dando ácido nítrico (HNO3) y óxido nítrico, que luego se pueden reciclar: 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO.
El proceso de Ostwald produce ácido nítrico como una solución acuosa de alrededor del 60% de concentración. Por destilación, la concentración aumenta al 68.5%, lo que proporciona el ácido nítrico de grado reactivo que se utiliza para la mayoría de los propósitos. Este ácido es un azeótropo de ácido nítrico y agua, lo que significa que los dos compuestos hierven a la misma temperatura: 251.6 ° F (122 ° C), por lo que no puede concentrarse más mediante una simple destilación. Si se requieren concentraciones más altas, se pueden obtener mediante destilación con ácido sulfúrico concentrado – que absorbe el agua – o directamente mediante la combinación de dióxido de nitrógeno, agua y oxígeno a alta presión.
Este proceso químico reduciría la dependencia de las reservas decrecientes de salitre, pero requería una fuente de amoníaco, que en ese momento no estaba disponible en grandes cantidades. El problema del amoníaco se resolvió mediante el desarrollo del proceso Haber, en el que este compuesto se sintetizó utilizando nitrógeno atmosférico e hidrógeno a partir de gas natural. El proceso de Ostwald se convirtió rápidamente en el principal medio de producción de ácido nítrico.
Estos dos procesos industriales entre ellos permitieron la producción barata de ácido nítrico en grandes cantidades. Esto, a su vez, condujo a una mayor productividad agrícola, ya que los fertilizantes nitrogenados se podían producir a bajo precio en grandes cantidades. Sin embargo, también prolongó la Primera Guerra Mundial, ya que Alemania, sin la mayoría de los suministros de salitre durante la guerra, pudo continuar produciendo explosivos en grandes cantidades.