Anche se in relazione a molti altri elementi, lo iodio, prodotto in piccole quantità, possiede molteplici usi. Tra tutti, è necessario per il corpo umano al fine di sintetizzare gli ormoni tiroidei (tirosine T3 e T4), essenziali per la crescita e lo sviluppo.

Usi dello iodio

Lo iodio assorbe i raggi X ed è per questo che viene largamente utilizzato in medicina come agente di contrasto per la diagnostica. Esso, inoltre, è presente in molti farmaci e agenti antimicrobici (disinfettanti e antisettici).

Figura 1 Usi dello iodio

Lo iodato di calcio, lo iodato di potassio e lo ioduro di potassio sono tra i principali composti contenenti iodio e vengono utilizzati come integratori nella dieta di animali e, in aggiunta al sale da cucina, destinato al consumo umano per prevenire disordini metabolici legati alla mancanza di iodio e ioni ioduro nel corpo.

Produzione annua di iodio

Mondo30000 tonnellate
Dati del U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 2016.

Nonostante la produzione di iodio negli Stati Uniti sia sconosciuta, si stima che costituisca il 5% circa della produzione globale (iofina.com). Tra le quantità disponibili conosciute, il Cile (66%) ed il Giappone (32%) rappresentano i maggiori produttori.

Figura 2 – Lo iodio è prodotto in piccole sferette, note come perlato. Lo iodio granulare è facile da maneggiare ed è libero da polvere. Per gentile concessione di Godo Shigen Sangyo Co., Ltd.

Produzione dello iodio

Lo iodio è ottenuto da:

  1. salamoia che contiene ioni ioduro (in modo particolare, lo iodio è presente nella salamoia estratta nelle vicinanze di giacimenti di petrolio e gas naturale);
  2. minerali contenenti nitrati.

(a)  Dalla salamoia

La salamoia contenente 100-150 ppm di iodio sotto forma di ioni ioduro (l’esatta quantità varia in base alla fonte) è purificata e acidificata con acido solforico. Successivamente, al fine di liberare lo iodio, la soluzione acida viene trattata con cloro molecolare.

Ci sono due modi per purificare lo iodio:

  1. Metodo a soffio
  2. Metodo a scambio ionico

(i) Metodo a soffio

Lo iodio liberato è rimosso all’interno di una torre di estrazione mediante un getto controcorrente, in un processo noto come anti-soffiaggio. L’aria ricca in iodio passa in una torre assorbente contenente acidi iodidrico e solforico ed è trattato con una soluzione di anidride solforosa, che riduce lo iodio ad acido iodidrico (figura 3).

Figura 3. Il metodo a soffio per l’estrazione dello iodio dalla salamoia. Per gentile concessione di Kanto Natural Gas Development Co., Ltd.

La maggior parte della soluzione reagisce nuovamente col cloro e lo iodio prodotto viene lasciato a decantare, rifuso e, infine, perlato.

Ciò che resta della soluzione è riciclato nella torre di assorbimento. La brina, depauperata dallo iodio, ritorna alla sua fonte. Con questo metodo si ottiene iodio puro al 99,5%.

Figura 4 Una vista delle torri Blowing out e Absorption.
Per gentile concessione di Nihon Tennen Gas Co., Ltd.

(ii) Metodo a scambio ionico

Lo iodio liberato reagisce con gli ioni ioduro formando principalmente ioni I3–:

Gli ioni I3– sono adsorbiti su una resina a scambio anionico. La resina è trasferita ad un’altra colonna, dove la soluzione di anidride solforosa vi gocciola attraverso, per rigenerare gli ioni ioduro (Figura 5).

Figura 5 – Il metodo a scambio ionico per l’estrazione dello iodio dalla salamoia. Basato sulle informazioni del Kanto Natural Gas Development Co., Ltd.

La reazione coinvolta può essere così rappresentata (perché l’equilibrio summenzionato è spostato a sinistra man mano che lo iodio reagisce):

Come per il processo a soffio, questa soluzione è nuovamente riscaldata con cloro e lo iodio liberato viene purificato di seguito.

(b) Dai minerali contenenti nitrati

In Cile, lo iodio si trova depositato sotto forma di ioni iodato (IO3–) nei giacimenti dei nitrati. Il minerale è costituito per il 95% da nitrato di sodio (NaNO3) e per il 5% da iodato di sodio (NaIO3). Dopo la rimozione del nitrato di sodio per cristallizzazione, il minerale frantumato è lisciviato con acqua calda. La soluzione in cui si accumulano gli ioni ioduro è poi raffreddata. Uno spruzzo della soluzione è poi trattato con anidride solforosa in una torre di assorbimento per rilasciare lo iodio e convertirlo in ioni ioduro:

La reazione globale, quindi, è:

La soluzione all’interno della torre di assorbimento è mescolata con piccole quantità di una soluzione contenente ioni iodato per liberare iodio molecolare.

Lo iodio solido è così separato dalla soluzione in celle galleggianti. Lo iodio è estratto utilizzando un solvente idrocarburico (cherosene). La sospensione iodio/cherosene passa in un reattore ed è riscaldata a 400 K ad una pressione superiore a quella atmosferica. Lo iodio fuso è rimosso e raffreddato per ottenere il prodotto allo stato solido, noto come perlato (Figura 2).

Figura 6 – Una vista del contenitore (sulla destra) in cui si trovano le resine a scambio ionico in un sito in Giappone. Per gentile concessione di Nihon Tennen Gas Co., Ltd.

Ultimo aggiornamento 24 settembre 2016

Traduzione di Giacomo Di Mauro e Valter Ballantini

Foto in alto di Chantal & Ole su Unsplash