Quel acide, de formule H2SO4, est surnommé 'l'acide de batterie' et est utilisé dans la fabrication des engrais ?

L’acide sulfurique, de formule H2SO4, est un composé majeur de la chimie industrielle. Liquide très corrosif à l’état concentré, il intervient notamment dans la production d’engrais phosphatés et dans le fonctionnement des batteries au plomb-acide. C’est cette dernière utilisation qui lui vaut le surnom courant d’« acide de batterie », même si toutes les batteries n’emploient pas cet électrolyte.

Des propriétés chimiques importantes

En solution aqueuse, l’acide sulfurique est un acide fort capable de réagir avec de nombreuses bases, certains métaux et divers composés. Sa dilution dans l’eau libère beaucoup de chaleur : pour limiter les risques de projections et d’ébullition locale, on verse l’acide dans l’eau, et non l’inverse. L’acide sulfurique concentré possède également un fort pouvoir déshydratant, ce qui explique qu’il puisse noircir des matières organiques comme le sucre. Ces propriétés justifient son emploi industriel, mais imposent des équipements et des précautions adaptés à sa manipulation.

L’électrolyte des batteries au plomb

Dans une batterie au plomb-acide, l’acide sulfurique est présent sous forme de solution aqueuse et sert d’électrolyte. Il permet le déplacement des ions entre une électrode de plomb et une électrode de dioxyde de plomb. Lors de la décharge, des réactions chimiques produisent notamment du sulfate de plomb et un courant électrique ; la recharge provoque globalement les réactions inverses. Ce type de batterie est notamment utilisé pour le démarrage des véhicules à moteur thermique, ainsi que dans certaines applications stationnaires. Le surnom d’« acide de batterie » renvoie donc spécifiquement à cette technologie, et non à l’ensemble des accumulateurs modernes, dont certains reposent sur d’autres substances chimiques.

Un intermédiaire essentiel pour les engrais

L’une des principales applications de l’acide sulfurique consiste à traiter les minerais phosphatés, souvent constitués de minéraux de la famille de l’apatite. Cette réaction produit de l’acide phosphorique, matière première de nombreux engrais phosphatés, ainsi que du sulfate de calcium comme sous-produit dans le procédé courant. L’acide phosphorique peut ensuite être combiné à de l’ammoniac pour fabriquer des phosphates d’ammonium, tels que le phosphate diammonique. L’acidulation directe du phosphate naturel par l’acide sulfurique permet aussi de produire des superphosphates. L’acide sulfurique contribue ainsi à rendre le phosphore des minerais plus accessible sous une forme utilisable dans la fabrication des fertilisants.

Une production industrielle surveillée

La fabrication de l’acide sulfurique repose principalement sur le procédé de contact. Le dioxyde de soufre est d’abord oxydé en trioxyde de soufre en présence d’un catalyseur à base de vanadium. Dans les installations industrielles, le trioxyde de soufre n’est généralement pas simplement mélangé directement à l’eau, car cette opération formerait un brouillard acide difficile à maîtriser : il est absorbé par de l’acide sulfurique concentré, puis le produit obtenu est ajusté avec de l’eau. Les émissions de dioxyde de soufre et les brouillards acides font l’objet de dispositifs de traitement, car le dioxyde de soufre contribue à la formation des pluies acides. La production et l’utilisation de cet acide associent donc une grande utilité industrielle à des exigences strictes de sécurité et de contrôle des rejets.