La potasa ( / ˈ p ɒ t æ ʃ / ) incluye varias sales extraídas y fabricadas que contienen potasio en forma soluble en agua . [1] El nombre deriva de ceniza de olla , cenizas de plantas o ceniza de madera remojadas en agua en una olla, el principal medio de fabricación de potasa antes de la Era Industrial . La palabra potasio se deriva de potasa . [2]
La potasa se produce en todo el mundo en cantidades superiores a los 71,9 millones de toneladas (~45,4 millones de toneladas equivalentes de K2O [5] ) por año a partir de 2021, siendo Canadá el mayor productor, principalmente para su uso en fertilizantes . [6] Diversos tipos de fertilizantes potásicos constituyen el mayor uso industrial del elemento potasio en el mundo. El potasio se obtuvo por primera vez en 1807 mediante electrólisis de potasa cáustica ( hidróxido de potasio ). [7]
Potasa se refiere a compuestos de potasio y materiales que contienen potasio, más comúnmente carbonato de potasio. La palabra "potasa" se origina en el holandés medio " potaschen ", que denota "cenizas de olla" en 1477. [8]
El antiguo método de producir carbonato de potasio ( K
2CO
3) era recolectando o produciendo cenizas de madera (ocupación de los quemadores de cenizas ), lixiviando las cenizas y luego evaporando la solución resultante en grandes ollas de hierro, lo que dejaba un residuo blanco denominado "ceniza de olla". [9] Aproximadamente el 10% en peso de la ceniza de madera común se puede recuperar como potasa. [10] [11] Posteriormente, la "potasa" se aplicó ampliamente a los minerales naturales que contenían sales de potasio y al producto comercial derivado de ellos, [12] .
La siguiente tabla enumera una serie de compuestos de potasio que tienen "potasa" en sus nombres tradicionales:
La mayor parte de las reservas mundiales de potasio (K) se depositaron como agua de mar en antiguos océanos interiores . Después de que el agua se evaporara, las sales de potasio cristalizaron en lechos de mineral de potasa. Estos son los lugares donde hoy se extrae potasa. Los depósitos son una mezcla natural de cloruro de potasio (KCl) y cloruro de sodio (NaCl), más comúnmente conocido como sal de mesa . Con el tiempo, a medida que la superficie de la tierra cambió, estos depósitos quedaron cubiertos por miles de pies de tierra. [dieciséis]
La potasa (especialmente carbonato de potasio) se ha utilizado para blanquear textiles, fabricar vidrio , cerámica y fabricar jabón desde la Edad del Bronce. [17] La potasa se obtenía principalmente lixiviando las cenizas de plantas terrestres.
A partir del siglo XIV se extraía potasa en Etiopía . Uno de los depósitos más grandes del mundo, de 140 a 150 millones de toneladas, se encuentra en la zona de Dallol de la región de Afar . [18]
La potasa era uno de los productos químicos industriales más importantes. Se refinaba a partir de las cenizas de árboles de hoja ancha y se producía principalmente en las zonas boscosas de Europa, Rusia y América del Norte . Aunque los métodos para producir álcalis artificiales se inventaron a finales del siglo XVIII, no se volvieron económicos hasta finales del siglo XIX, por lo que se mantuvo la dependencia de fuentes orgánicas de potasa.
La potasa se convirtió en un importante producto de comercio internacional en Europa al menos desde principios del siglo XIV. Se estima que las importaciones europeas de potasa requirieron 6 o más millones de metros cúbicos cada año desde principios del siglo XVII. [19] Entre 1420 y 1620, las principales ciudades exportadoras de potasa derivada de la madera fueron Gdańsk , Königsberg y Riga . A finales del siglo XV, Londres era el principal importador debido a su posición como centro de fabricación de jabón suave, mientras que los holandeses dominaban como proveedores y consumidores en el siglo XVI. [20] A partir de la década de 1640, las perturbaciones geopolíticas (es decir, la guerra ruso-polaca (1654-1667) ) significaron que los centros de exportación se trasladaron del Báltico a Arcángel, Rusia. En 1700, el fresno ruso dominaba, aunque Gdańsk seguía destacando por la calidad de su potasa.
En las islas Orcadas , ya en 1719, durante un siglo, las cenizas de algas proporcionaron potasa y carbonato de sodio , "sustancias muy buscadas por las industrias del vidrio y del jabón de la época". [21]
En el siglo XVIII, se exportaba cada vez más potasa estadounidense de mayor calidad a Gran Bretaña. A finales del siglo XVIII y principios del XIX, la producción de potasa proporcionó a los colonos de América del Norte dinero y crédito que tanto necesitaban mientras talaban tierras boscosas para cultivar. Para aprovechar al máximo sus tierras, los colonos necesitaban deshacerse del exceso de madera. La forma más sencilla de lograrlo era quemar la madera que no fuera necesaria como combustible o para la construcción. Las cenizas de los árboles de madera dura podrían luego usarse para hacer lejía , que podría usarse para hacer jabón o hervirse para producir potasa valiosa. La madera dura podría generar cenizas a razón de 60 a 100 bushels por acre (500 a 900 m³/km 2 ). En 1790, la venta de cenizas podía generar entre 3,25 y 6,25 dólares por acre (entre 800 y 1.500 dólares por kilómetro cuadrado ) en las zonas rurales del estado de Nueva York , casi la misma tasa que contratar a un trabajador para limpiar la misma zona. La fabricación de potasa se convirtió en una industria importante en la Norteamérica británica. Gran Bretaña siempre fue el mercado más importante. La industria estadounidense de la potasa siguió el hacha del leñador por todo el país.
La primera patente estadounidense de cualquier tipo se concedió en 1790 a Samuel Hopkins por una mejora "en la fabricación de ceniza de pote y ceniza perlada mediante un nuevo aparato y proceso". [22] La ceniza perlada era una calidad más pura obtenida mediante la calcinación de potasa en un horno o horno de reverbero . Los pozos de potasa se utilizaban antiguamente en Inglaterra para producir potasa que se utilizaba en la fabricación de jabón para la preparación de lana para la producción de hilados.
Aproximadamente después de 1820, Nueva York reemplazó a Nueva Inglaterra como la fuente más importante; en 1840 el centro estaba en Ohio. La producción de potasa siempre fue una industria subproducto, derivada de la necesidad de limpiar tierras para la agricultura . [dieciséis]
A partir de 1767 se exportó desde Canadá potasa procedente de cenizas de madera. En 1811, el 70% del total de 19,6 millones de libras de potasa importadas a Gran Bretaña procedían de Canadá. [20] Las exportaciones de potasa y ceniza perlada alcanzaron los 43.958 barriles en 1865. En 1871 había 519 cenicerías en funcionamiento.
La industria de la ceniza de madera decayó a finales del siglo XIX, cuando se estableció en Alemania la producción a gran escala de potasa a partir de sales minerales . En 1943, se descubrió potasa en Saskatchewan , Canadá, durante la extracción de petróleo. La exploración activa comenzó en 1951. En 1958, Potash Company of America se convirtió en el primer productor de potasa en Canadá con la puesta en servicio de una mina subterránea de potasa en Patience Lake . Debido a la filtración de agua, la producción se detuvo a fines de 1959. Luego de extensas reparaciones y lechadas, la producción se reanudó en 1965. La mina subterránea se inundó en 1987 y se reactivó para la producción comercial como una mina de solución en 1989. [11]
En 1964, la empresa canadiense Kalium Chemicals estableció la primera mina de potasa utilizando el proceso de solución. El descubrimiento se realizó durante la exploración de reservas de petróleo. La mina se desarrolló cerca de Regina, Saskatchewan. La mina alcanzó profundidades superiores a los 1500 metros. Ahora es la unidad Belle Plaine de Mosaic Corporation.
A principios del siglo XX, se encontraron depósitos de potasa en la depresión de Dallol en las localidades de Musely y Crescent, cerca de la frontera entre Etiopía y Eritrea . Las reservas estimadas son 173 y 12 millones de toneladas para Musely y Crescent, respectivamente. Este último es especialmente adecuado para la minería a cielo abierto. Se exploró en la década de 1960, pero las obras se detuvieron debido a una inundación en 1967. Los intentos de continuar con la minería en la década de 1990 fueron detenidos por la guerra entre Eritrea y Etiopía y no se han reanudado en 2009. [23]
Todos los depósitos comerciales de potasa provienen originalmente de depósitos de evaporita y, a menudo, están enterrados a gran profundidad bajo la superficie terrestre. Los minerales de potasa suelen ser ricos en cloruro de potasio (KCl), cloruro de sodio (NaCl) y otras sales y arcillas, y normalmente se obtienen mediante minería de pozo convencional con el mineral extraído molido hasta convertirlo en polvo. [24] La mayoría de las minas de potasa actuales son minas de pozo profundo de hasta 4.400 pies (1.400 m) bajo tierra. Otras se extraen como minas a cielo abierto, habiendo sido depositadas en capas horizontales como roca sedimentaria . En las plantas de procesamiento de superficie, el KCl se separa de la mezcla para producir un fertilizante de potasio de alto análisis. Otras sales de potasio se pueden separar mediante diversos procedimientos, dando como resultado sulfato de potasio y sulfato de potasio y magnesio.
Otros métodos incluyen la extracción por disolución y los métodos de evaporación de salmueras. En el método de evaporación, se inyecta agua caliente en la potasa, que se disuelve y luego se bombea a la superficie donde se concentra mediante evaporación inducida por el sol. Luego se añaden reactivos de amina a las soluciones extraídas o evaporadas. La amina recubre el KCl pero no el NaCl. Las burbujas de aire se adhieren a la amina + KCl y la hacen flotar hacia la superficie mientras que el NaCl y la arcilla se hunden hasta el fondo. Se desnata la superficie para obtener la amina + KCl, que luego se seca y se envasa para usarlo como fertilizante rico en K; el KCl se disuelve fácilmente en agua y está disponible rápidamente para la nutrición de las plantas . [25]
En la India se ha estudiado la recuperación de sales fertilizantes potásicas del agua de mar . [26] Durante la extracción de sal del agua de mar por evaporación, las sales de potasio se concentran en el avetoro , un efluente de la industria de la sal.
Los depósitos de potasa se encuentran en todo el mundo. A partir de 2015 [actualizar], se están extrayendo depósitos en Canadá, Rusia, China, Bielorrusia, Israel, Alemania, Chile, Estados Unidos, Jordania, España, Reino Unido, Uzbekistán y Brasil, [27] con los depósitos más importantes presentes bajo el grandes profundidades de la Formación Prairie Evaporite en Saskatchewan , Canadá. [11]
El depósito de la Cuenca Pérmica incluye las principales minas fuera de Carlsbad , Nuevo México, hasta el depósito de potasa más puro del mundo en el condado de Lea, Nuevo México (cerca de los depósitos de Carlsbad), que se cree que tiene aproximadamente un 80% de pureza. ( El condado de Osceola, Michigan, tiene depósitos con una pureza superior al 90%; sin embargo, la única mina allí se convirtió para producir sal). Canadá es el mayor productor, seguido de Rusia y Bielorrusia. La reserva más importante de potasa de Canadá se encuentra en la provincia de Saskatchewan y es extraída por The Mosaic Company , Nutrien y K+S . [1]
En China , la mayoría de los depósitos de potasa se concentran en los desiertos y salinas de las cuencas endorreicas de sus provincias occidentales, particularmente en Qinghai . Las expediciones geológicas descubrieron las reservas en la década de 1950 [28] , pero la explotación comercial se retrasó hasta la política de reforma y apertura de Deng Xiaoping en la década de 1980. La apertura en 1989 de la fábrica de fertilizantes potásicos de Qinghai en la remota playa de Qarhan sextuplicó la producción china de cloruro de potasio , de menos de 40.000 t (39.000 toneladas largas; 44.000 toneladas cortas) al año en Haixi y Tanggu a poco menos de 240.000 t (240.000 toneladas largas). toneladas; 260.000 toneladas cortas) al año. [29]
En 2013, casi el 70% de la producción de potasa estaba controlada por Canpotex , una empresa exportadora y comercializadora, y la Compañía Bielorrusa de Potasa. Esta última era una empresa conjunta entre Belaruskali y Uralkali , pero el 30 de julio de 2013, Uralkali anunció que había puesto fin a la empresa. [30]
Las enfermedades respiratorias excesivas debidas a peligros ambientales, como el radón y el asbesto , han sido una preocupación para los mineros de potasa a lo largo de la historia. Los mineros de potasa son propensos a desarrollar silicosis . Según un estudio realizado entre 1977 y 1987 sobre enfermedades cardiovasculares entre los trabajadores de potasa, las tasas de mortalidad generales fueron bajas, pero se documentó una diferencia notable en los trabajadores de la superficie. [31]
El potasio es el tercer nutriente más importante para plantas y cultivos después del nitrógeno y el fósforo . Se ha utilizado desde la antigüedad como fertilizante del suelo (alrededor del 90% del uso actual). [10] El potasio elemental no se encuentra en la naturaleza porque reacciona violentamente con el agua. [33] Como parte de varios compuestos, el potasio constituye aproximadamente el 2,6% de la corteza terrestre en masa y es el séptimo elemento más abundante, similar en abundancia al sodio en aproximadamente el 1,8% de la corteza. [34] La potasa es importante para la agricultura porque mejora la retención de agua, el rendimiento, el valor de los nutrientes, el sabor, el color, la textura y la resistencia a las enfermedades de los cultivos alimentarios. Tiene una amplia aplicación en frutas y verduras, arroz, trigo y otros cereales, azúcar, maíz, soja, aceite de palma y algodón, todos los cuales se benefician de las propiedades de mejora de la calidad del nutriente. [35]
La demanda de alimentos y piensos ha ido en aumento desde 2000. El Servicio de Investigación Económica (ERS) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos atribuye esta tendencia al aumento medio anual de la población de 75 millones de personas en todo el mundo. Geográficamente, el crecimiento económico en Asia y América Latina contribuyó en gran medida al mayor uso de fertilizantes a base de potasa. El aumento de los ingresos en los países en desarrollo también fue un factor en el creciente uso de potasa y fertilizantes. Al tener más dinero en el presupuesto familiar, los consumidores añadieron más carne y productos lácteos a sus dietas. Este cambio en los patrones alimentarios requirió sembrar más acres, aplicar más fertilizantes y alimentar a más animales, todo lo cual requirió más potasa.
Después de años de tendencia al alza, el uso de fertilizantes se desaceleró en 2008. La desaceleración económica mundial es la razón principal de la disminución del uso de fertilizantes, la caída de los precios y el aumento de los inventarios. [36] [37]
Los mayores consumidores de potasa del mundo son China, Estados Unidos, Brasil e India. [38] Brasil importa el 90% de la potasa que necesita. [38] Se espera que el consumo de potasa para fertilizantes aumente a alrededor de 37,8 millones de toneladas en 2022. [39]
Las importaciones y exportaciones de potasa a menudo se informan en equivalente de K 2 O , aunque los fertilizantes nunca contienen óxido de potasio per se, porque el óxido de potasio es cáustico e higroscópico .
A principios de 2008, los precios de la potasa iniciaron un ascenso meteórico desde menos de 200 dólares EE.UU. por tonelada hasta un máximo de 875 dólares EE.UU. en febrero de 2009. [40] Posteriormente, estos precios cayeron drásticamente hasta un nivel mínimo de abril de 2010 de 310 dólares EE.UU., antes de recuperarse en 2011. –12, y recayó nuevamente en 2013. Como referencia, los precios en noviembre de 2011 eran de aproximadamente 470 dólares EE.UU. por tonelada, pero en mayo de 2013 se mantenían estables en 393 dólares EE.UU. [41] Después de la sorpresiva disolución del cartel de potasa más grande del mundo a finales de julio de 2013, los precios de la potasa estaban a punto de caer alrededor de un 20 por ciento. [42] A finales de diciembre de 2015, la potasa se comercializaba a 295 dólares EE.UU. la tonelada. En abril de 2016 su precio era de 269 dólares. [43] En mayo de 2017, los precios se habían estabilizado en alrededor de 216 dólares EE.UU. por tonelada, un 18% menos que el año anterior. En enero de 2018, los precios se habían ido recuperando hasta situarse en torno a los 225 dólares EE.UU. la tonelada. [44] La demanda mundial de potasa tiende a ser inelástica con respecto al precio en el corto plazo e incluso en el largo plazo. [39]
Además de su uso como fertilizante, el cloruro de potasio es importante en muchas economías industrializadas, donde se utiliza en el reciclaje de aluminio , en la industria del cloro álcali para producir hidróxido de potasio, en la galvanoplastia de metales, en el fluido de perforación de pozos petroleros , en el derretimiento de nieve y hielo, tratamiento térmico del acero, en medicina como tratamiento de la hipopotasemia y ablandamiento del agua . El hidróxido de potasio se utiliza para el tratamiento de agua industrial y es el precursor del carbonato de potasio, varias formas de fosfato de potasio, muchos otros químicos potásicos y la fabricación de jabón. El carbonato de potasio se utiliza para producir suplementos alimentarios para animales , cemento , extintores de incendios , productos alimenticios, productos químicos fotográficos y textiles. También se utiliza en la elaboración de cerveza , preparaciones farmacéuticas y como catalizador para la fabricación de caucho sintético . También se combina con arena de sílice para producir silicato de potasio , a veces conocido como vidrio soluble , para uso en pinturas y electrodos de soldadura por arco . Estos usos distintos de los fertilizantes han representado alrededor del 15% del consumo anual de potasa en los Estados Unidos. [1]
No existen sustitutos del potasio como nutriente esencial para las plantas ni como requisito nutricional esencial para los animales y los seres humanos. El estiércol y la glauconita (arena verde) son fuentes con bajo contenido de potasio que pueden transportarse de forma rentable sólo a distancias cortas hasta los campos de cultivo. [32]
Este artículo incorpora material de dominio público de Potasa (PDF) . Encuesta geológica de los Estados Unidos .