Carbonilación del metanol

La mayor parte del ácidu acético producir por carbonilación del metanol. Nesti procesu, el metanol y el monóxidu de carbonu reaccionen pa producir acedu acético, d'alcuerdu a la ecuación química:

${\displaystyle CH_{3}OH+CO\longrightarrow CH_{3}COOH}$

El procesu arreya al yodometano como un intermediariu, y asocede en tres pasos. Precísase un catalizador, xeneralmente un complexu metálicu, pa la carbonilación (etapa 2).

(1) ${\displaystyle CH_{3}OH+HI\longrightarrow CH_{3}I+H_{2}O}$

(2) ${\displaystyle CH_{3}I+CO\longrightarrow CH_{3}COI}$

(3) ${\displaystyle CH_{3}COI+H_{2}O\longrightarrow CH_{3}COOH+HI}$

Al modificar les condiciones del procesu, tamién puede producise anhídridu acético na mesma planta. Por cuenta de que tanto'l metanol y el monóxidu de carbonu son materies brutes barates, la carbonilación del metanol paecía ser un métodu curiosu pa la producción d'ácidu acético.

Planta de purificación y concentración d'ácidu acético. Semeya de 1884.

Henry Dreyfus, na compañía británica Celanese, desenvolvió una planta piloto de carbonilación del metanol yá en 1925.^[8] Sicasí, la falta de materiales práuticos que pudieren contener la reacción corroyente a l'alta presión riquida (200 atm) desanimó la comercialización d'estes rutes. El primer procesu comercial de carbonilación del metanol, qu'usaba un catalizador de cobaltu, foi desenvueltu pola compañía química alemana BASF en 1963.

En 1968, un catalizador basáu en rodio (cis-[Rh (CO)₂I₂]^- amosó que podría actuar eficientemente a menor temperatura, y con casi nengún subproductu. La primer planta n'usar esti catalizador foi construyida pola compañía química norteamericana Monsanto en 1970, y la carbonilación del metanol catalizada por rodio constituyir nel métodu dominante de producción d'ácidu acético (ver procesu Monsanto). Nes acabadures de los años 1990, les compañíes químiques de BP comercializaron el catalizador del procesu Cativa (Dir (CO)₂I₂]⁻), que ye promovíu pol ruteniu. Esti procesu catalizado por iridiu ye más verde y más eficiente^[9] y sustituyó llargamente al procesu Monsanto, frecuentemente nes mesmes plantes de producción.

Oxidación del acetaldehídu

Antes de la comercialización del procesu Monsanto, la mayor parte d'acedu acético producir por oxidación del acetaldehídu. Este permanez como'l segundu métodu más importante de fabricación, anque nun ye competitivu cola carbonilación del metanol.

L'acetaldehídu puede ser producíu por oxidación del butanu o nafta llixero, o por hidratación del etilenu. Cuando'l butanu o la nafta llixera son calecíos con aire na presencia de dellos iones metálicos, incluyendo los de manganesu, cobaltu y cromu; fórmase'l peróxidu y depués descomponse pa producir acedu acético según la ecuación química:

${\displaystyle 2C_{4}H_{10}+5O_{2}\longrightarrow 4CH_{3}COOH+2H_{2}O}$

Xeneralmente, la reacción llevar a cabu nuna combinación de temperatura y presión diseñaes pa ser lo más caliente posibles mientres se caltién al butanu en fase líquida. Unes condiciones de reacción típiques son 150 °C and 55 atm. Pueden formase subproductos, qu'inclúin a la butanona, acetato de etilo, ácidu fórmico y acedu propiónico. Estos subproductos tamién son de valor comercial, y les condiciones de reacción pueden ser modificaes pa producir más d'ellos si son económicamente preseos. Sicasí, la separación d'acedu acético de los subproductos amiesta costu al procesu.

En condiciones similares y usando catalizadores similares a los usaos pa la oxidación del butanu, l'acetaldehídu pue ser aferruñáu pol osíxenu nel aire pa producir acedu acético

${\displaystyle 2CH_{3}CHO+O_{2}\longrightarrow 2CH_{3}COOH}$

Usando catalizadores modernos, esta reacción puede tener un rendimientu d'ácidu acético superior al 95 %.

Los principales subproductos son el acetatu d'etilu, ácidu fórmicu y formaldehídu, toos ellos con un puntu de bullidura menor que'l del ácidu acético, y pueden dixebrase fácilmente por destilación.^[10]

Oxidación del etilenu

El acetaldehídu puede ser preparáu a partir del etilenu per mediu del procesu Wacker, pero cabo mentar que nun puede ser ferruñosu. Más apocayá comercializóse una conversión del etilenu a ácidu acético más barata y nuna sola etapa pola compañía química Showa Denko, qu'abrió una planta d'oxidación d'etilenu en Ōita, Xapón, en 1997.^[11] El procesu ta desencadenáu por un catalizador metálicu de paladiu nun soporte de heteropoliácido, tal como'l acedu tungstosilícico. Créese qu'esti métodu ye competitivu cola carbonilación del metanol en plantes pequeñes (100–250 kt/a), dependiendo del preciu llocal del etilenu.

Fermentadura oxidativa

Mientres la mayor parte de la historia de la humanidá, l'ácidu acéticu, na forma de vinagre, foi preparáu por bacteries del xéneru Acetobacter. En presencia d'abondu osíxenu, estes bacteries pueden producir vinagre a partir d'una amplia variedá d'alimentos alcohólicos. Dellos insumos comunes son la sidra, el vinu, cebera lleldáu, malta, arroz, o pataques. La reacción química xeneral facilitada por estes bacteries ye:

${\displaystyle C_{2}H_{5}OH+O_{2}\longrightarrow CH_{3}COOH+H_{2}O}$

Una solución esleida d'alcohol, inoculada con Acetobacter y caltenida nun llugar templao y ventilao va faese vinagre nel intre de dellos meses. Los métodos industriales de preparación de vinagre aceleren esti procesu al ameyorar el suministru d'osíxenu a les bacteries.

Probablemente, la primer producción vinagre foi consecuencia d'errores na fermentadura mientres el procesu d'ellaboración de vinu. Si'l mostiu lleldar a temperatura demasiao alta, acetobacter va apoderar a la lleldu presente naturalmente nes uves.

Al aumentar la demanda de vinagre pa fines culinarios, médicos y sanitarios, los productores de vinos aprendieron rápido a usar otros materiales orgánicos pa producir vinagre nos meses templaos de branu, primero que les uves maurezan y tean llistes pa ser procesaes en vinu. Sicasí, esti métodu yera lentu y non siempres esitosu, y los productores de vinu nun entendíen el procesu.

Unu de los primeros procesos comerciales modernos yera'l "métodu rápidu" o "métodu alemán", practicáu primero n'Alemaña en 1823. Nesti procesu, la fermentadura tien llugar nuna torre empacada con forgaxes de madera o carbón. El insumo alcohólicu ye bombiáu na parte cimera de la torre y aire fresco ye suministráu dende la base, por conveición natural o forzada. El suministru d'aire ameyoráu nesti procesu amenorga'l tiempu pa preparar vinagre de meses a selmanes.

La mayor parte d'el vinagre anguaño ye fechu en cultivu de tanque somorguiáu, descritu per primer vegada en 1949 por Otto Hromatka y Heinrich Ebner. Nesti métodu, l'alcohol lleldar a vinagre nun tanque solmenáu de cutio, y suminístrase osíxenu burbuyando aire al traviés de la solución. Usando aplicaciones modernes d'esti métodu, puede preparar vinagre de 15 % acedu acético en solu 24 hores nun procesu por llotes, inclusive de 20 % en 60 hores.

Fermentadura anaeróbica

Delles especies de bacteries anaeróbicas, incluyendo miembros del xéneru Clostridium, pueden convertir los azucrees n'ácidu acético direutamente, ensin usar etanol como intermediariu. La reacción química total llevada a cabu por estes bacteries puede ser representada por:

${\displaystyle C_{6}H_{12}O_{6}\longrightarrow 3CH_{3}COOH}$

Más interesante dende'l puntu de vista d'un químicu industrial ye'l fechu de qu'estos acetógenos pueden producir acedu acético a partir de compuestos d'un carbonu, incluyendo metanol, monóxidu de carbonu, o un amiestu de dióxidu de carbonu y hidróxenu:

${\displaystyle 2CO_{2}+4H_{2}\longrightarrow CH_{3}COOH+2H_{2}O}$

Esta habilidá de Clostridium pa utilizar los azucres direutamente, o pa producir acedu acético de insumos menos costosos, significa qu'estes bacteries podríen producir acedu acético más eficientemente que los oxidadores de etanol como Acetobacter. Sicasí, les bacteries Clostridium son menos tolerantes al ácidu que les Acetobacter. Inclusive les cepes de Clostridium más tolerantes al ácidu solo pueden producir vinagre de bien baxa concentración porcentual d'acedu acético, comparáu con cepes de Acetobacter que pueden producir vinagre d'hasta 20 % acedu acético. Nel presente, sigue siendo más efectivu en costu producir vinagre usando Acetobacter que producilo usando Clostridium y depués concentralo. Como resultancia, anque les bacteries acetogénicas conocer dende 1940, el so usu industrial sigue tando confináu a unes poques aplicaciones.

Símbolu de seguridá

Les soluciones de más de 25 % acedu acético remanar nuna campana d'estracción de fumos, debíu al vapor corroyente y pungente. L'ácidu acético esleíu, na forma de vinagre, ye inocuo. Sicasí, la ingestión de soluciones fuertes ye peligrosa a la vida humana y animal polo xeneral. Puede causar dañu severu al sistema dixestivu, y causar un cambéu potencialmente letal na acidez de la sangre.

Por cuenta de incompatibilidaes, encamiéntase almacenar l'ácidu acético lloñe d'el acedu crómico, etilenglicol, acedu nítrico y el acedu perclórico.