Estrazione

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Chimica

E. con solventi Operazione che impiega un adatto solvente per estrarre uno o più componenti da una miscela liquida (e. liquido-liquido) o da una sostanza solida (e. solido-liquido o lisciviazione ➔). Come esemplificazione di una e. liquido-liquido si consideri una miscela liquida costituita, per semplicità, da due soli componenti, A e B, fra loro miscibili; aggiungendo un terzo componente liquido C, detto solvente, le caratteristiche del diagramma di stato del sistema ternario A-B-C possono essere tali da dar luogo alla formazione di due fasi immiscibili, liquide e fra loro in equilibrio, l’una, detta estratto, ricca in C e contenente preferibilmente A rispetto a B, l’altra, detta raffinato, ricca in B e contenente la restante parte di A e un poco di C.

I parametri che definiscono quantitativamente una e. liquido-liquido sono essenzialmente due: il coefficiente di e., definito come il rapporto tra le concentrazioni di un certo soluto nelle due fasi liquide immiscibili fra le quali avviene l’e., tenendo conto di tutte le specie che contengono il soluto estratto; il coefficiente di distribuzione, rapporto tra i coefficienti di e. delle sostanze da separare fra le due fasi liquide. Mentre il primo parametro esprime la possibilità di estrarre, tramite un adatto solvente, un soluto da una miscela liquida quantificandone il rendimento, il secondo parametro fornisce indicazioni precise circa la possibilità di separare, mediante e. con solvente, due o più composti presenti in una miscela liquida.

La scelta del solvente estraente è ovviamente un aspetto assai importante della tecnica di e.; tale scelta è condizionata da alcune considerazioni: il coefficiente di e. deve avere il massimo valore possibile, le due fasi liquide devono ovviamente essere fra loro immiscibili, il solvente estraente deve essere non molto viscoso, non tossico, non molto costoso, poco volatile, non deve reagire chimicamente con il mezzo dal quale si estrae, deve consentire il recupero del soluto estratto. Tale recupero avviene generalmente o per distillazione dell’estratto o per successive e. con altri solventi che in partenza non potevano essere impiegati a causa della loro scarsa selettività.

L’e. liquido-liquido si realizza mettendo il solvente in intimo contatto con la miscela da trattare, e separando, per differenza di densità, l’estratto dal raffinato. Per ottenere un estratto il più ricco e un raffinato il più povero possibile rispetto al componente A conviene realizzare l’operazione in apparecchiature, a contatto continuo o a stadi multipli, percorse in controcorrente dalle due fasi, l’estratto e il raffinato; l’estratto finale va, in genere, a una colonna di distillazione, dove avviene la separazione fra A e C, che torna in ciclo. L’e. liquido-liquido è un’operazione di separazione analoga, come finalità, alla distillazione, ma rispetto a quest’ultima è, in genere, molto più onerosa come costi di installazione e come complessità di esercizio: tuttavia le caratteristiche chimico-fisiche delle miscele da separare possono essere tali da rendere praticamente irrealizzabile la distillazione e l’e. liquido-liquido diventa, pertanto, l’unica operazione di separazione economicamente accettabile.

L’e. con solvente liquido-liquido è molto usata nell’industria chimica (recupero di acido acetico da soluzioni acquose diluite, preparazione di antibiotici, di cosmetici, di acido fosforico di elevata purezza ecc.); trova importanti applicazioni negli impianti petroliferi: si ricordano, per es., la deparaffinazione degli oli lubrificanti e l’e. di benzene, toluene e xileni dalle miscele di idrocarburi ottenute con un trattamento di reforming aromatizzante. Nel campo della metallurgia estrattiva, notevole importanza ha assunto anche l’e. selettiva di ioni metallici (uranio, torio, zirconio, afnio, platino, nichel, cobalto) tramite solventi organici (etere dietilico, metilisobutilchetone ecc.). Affinché abbia luogo tale e. (impiegata anche in chimica analitica) è necessario in genere che avvenga una reazione in fase acquosa con formazione di prodotti costituiti da specie non cariche e, di conseguenza, estraibili. Un esempio tipico è dato dalla formazione di complessi chelati organici che possono sciogliersi in solventi organici apolari in ragione della loro carica neutra. La reazione di chelazione che è alla base di tale e. può così esprimersi:

formula

dove Mn+ è lo ione metallico in fase acquosa da estrarre selettivamente, H2R il complessante organico, M(HR)n il chelato ottenuto. L’e. selettiva di ioni metallici in soluzione acquosa può effettuarsi anche a mezzo di solventi organici in cui sono disciolti composti contenenti sia gruppi ionogenici (così da dar luogo a reazioni di scambio ionico con gli ioni in soluzione), sia gruppi idrofobi (così da consentirne la permanenza nella fase organica quando questa viene messa a contatto con la soluzione acquosa). Così, per es., per mezzo di e. selettive con tributilfosfato in cherosene è possibile separare i materiali fissili e fertili dai prodotti di fissione durante il trattamento di combustibili nucleari esausti.

E. con fluidi supercritici Operazione di separazione che utilizza l’elevato potere estraente presentato da alcuni fluidi in condizioni supercritiche nei confronti di taluni materiali. Rispetto alle e. tradizionali l’impiego di solventi supercritici, se da una parte comporta spesso la necessità di operare ad alte pressioni (con conseguenti elevati costi di impianto), dall’altra presenta aspetti termodinamici (grande selettività, facile separabilità fra soluto estratto e solvente) e cinetici (elevata diffusività e bassa viscosità del solvente quando è in condizioni supercritiche) molto favorevoli; inoltre il processo viene realizzato, in genere, a temperature piuttosto basse, cosicché si possono evitare alterazioni di prodotti sensibili al calore; infine i solventi impiegati sono poco costosi e privi in genere di tossicità.

L’e. con fluidi supercritici trova numerosi esempi di applicazione (taluni già in scala industriale, altri ancora in fase di verifica sperimentale): con l’anidride carbonica si estraggono la caffeina dal caffè e dal tè, l’olio dai semi di soia, alcol e acidi organici da soluzioni acquose diluite ottenute per fermentazione; con l’acqua si possono estrarre dai carboni fossili carburanti e sostanze per uso chimico; con miscele di propano ed etilene si effettua la deasfaltazione dei residui di distillazione dei petroli da inviare ai processi di cracking; con il pentano si asportano gli asfalteni dai greggi di petrolio; con il toluene si estraggono gli idrocarburi contenuti negli scisti bituminosi. Un’importante applicazione dell’anidride carbonica supercritica è l’e. della nicotina dal tabacco. In prospettiva, l’e. con fluidi supercritici potrebbe trovare importanti applicazioni anche nel campo della depurazione ambientale (trattamento di acque di scarico e di rifiuti solidi; bonifica di suoli inquinati). Interesse sempre maggiore va assumendo l’aggiunta ai fluidi supercritici di piccole percentuali di sostanze polari (acetone, metanolo) o non polari (propano, ottano) capaci di migliorarne la capacità estraente.

Economia

Nel linguaggio bancario, e. dalla cassa il prelevamento dai locali o mobili corazzati del numerario occorrente ai cassieri per le operazioni giornaliere.E. dal portafoglio Il prelevamento delle cambiali o dei titoli di proprietà o in custodia. E. di titoli L’individuazione periodica, fatta con criteri casuali, di un insieme di titoli obbligazionari da rimborsare prima della scadenza.

Fisica

Processo in virtù del quale elettroni o ioni vengono strappati dalla superficie di un corpo; energia di e., l’energia a ciò occorrente: la considerazione di essa, o dell’equivalente potenziale di e., interviene, per es. nella teoria dell’effetto Volta e in genere nella teoria dei fenomeni di emissione elettronica.

Medicina

E. dentaria Avulsione di un dente.

E. del feto Si pratica con vari metodi ostetrici adatti alle diverse contingenze, consistenti nella dilatazione artificiale delle vie naturali (parto forzato, parto accelerato, taglio cesareo vaginale, pubiotomia), oppure nell’apertura di vie artificiali (taglio cesareo).

E. degli annessi fetali Svuotamento dell’utero e il secondamento.

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Prodotti di fissione

Anidride carbonica

Diagramma di stato

Industria chimica