Pruebas de validación de seguridad de peróxido de hidrógeno de alta concentración

El peróxido de hidrógeno de alta concentración (HTP) tiene aplicaciones en las industrias espacial y de cohetes. Debido al uso específico, se requiere una pureza muy alta del producto. Jakusz SpaceTech Sp. z oo tiene una línea de producción que permite la producción de peróxido de hidrógeno en concentración 98% + con alta pureza, cumpliendo con los requisitos de la norma restrictiva MIL-PRF-16005F. Actualmente, el peróxido de hidrógeno está disponible en el mercado europeo en una concentración de 87% como máximo, con una pureza que no cumple con los requisitos de la norma. Como parte de un proyecto realizado para la Agencia Europea del Cómic titulado: “Ensayos de validación de seguridad con peróxido de hidrógeno de alta concentración”, Jakusz SpaceTech Sp. z oo tomará medidas para permitir la introducción del peróxido de hidrógeno de grado HTP producido para la venta y el transporte seguro dentro de Europa. El proyecto implica un análisis de la ley de transporte, sobre la base del cual se clasificará el producto y se certificará el embalaje de transporte. El siguiente paso será desarrollar métodos analíticos para caracterizar la composición química del HTP producido.

El peróxido de hidrógeno es una sustancia relativamente estable pero solo bajo la condición de alta pureza y estabilización con compuestos apropiados. Pequeñas cantidades de impurezas pueden inducir la descomposición del HTP en agua y oxígeno. Por lo tanto, se debe tener especial cuidado y pureza durante el proceso de producción. Para evitar una descomposición excesiva y, en consecuencia, una disminución de la concentración de peróxido de hidrógeno, tanto durante el transporte como durante el almacenamiento, se añaden estabilizadores adecuados a la solución. Aunque la adición de estabilizadores es necesaria para mantener la estabilidad deseada del peróxido de hidrógeno, su cantidad no puede excederse por dos razones. En primer lugar, por encima de un determinado óptimo, se puede observar una disminución de la estabilidad del HTP y, en segundo lugar, y esto es importante en el caso de los motores de cohetes, cualquier sustancia adicional puede depositarse sobre el catalizador provocando la desactivación. Teniendo en cuenta estas premisas, el proyecto intentará desarrollar una composición óptima de mezcla estabilizadora que garantice una alta estabilidad del peróxido de hidrógeno.

El siguiente paso será realizar una serie de pruebas analíticas para determinar la composición química del producto y verificar el cumplimiento de la norma MIL-PRF-16005F. La norma especifica el contenido requerido de los diversos componentes: aniones (cloruros, fosfatos, sulfatos, nitratos), metales, iones de amonio, carbono orgánico total (COT) y contenido de residuos secos después de la evaporación de la solución. Dado que el peróxido de hidrógeno altamente concentrado es altamente oxidante y corrosivo, el análisis directo no es posible en algunos casos. Los resultados obtenidos podrían verse alterados y el equipo de medición podría resultar dañado. Por esta razón, será necesario desarrollar procedimientos de preparación de muestras para análisis y procedimientos de prueba aplicables a soluciones de peróxido de hidrógeno altamente concentradas. Además, para cada tipo de análisis, la verificación de la repetibilidad del método se realizará realizando cinco mediciones. Para lograr el objetivo de analizar aniones en soluciones de peróxido de hidrógeno, la investigación se basará en la técnica de cromatografía iónica. Será un desafío someter las muestras a este análisis, ya que no pueden contener peróxido de hidrógeno en absoluto. Los estudios analíticos del contenido metálico se compararán sobre la base de dos métodos diferentes de preparación de muestras, así como dos técnicas analíticas: espectrometría de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) y espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS).

Además de los estudios analíticos antes mencionados, el alcance del proyecto incluirá el desarrollo de procedimientos para la medición de propiedades fisicoquímicas como concentración, pH, sólidos disueltos totales (TDS) y conductividad. Además, la concentración se comparará mediante dos métodos (cálculo basado en la densidad medida y el método de valoración clásico de determinación de peróxido de hidrógeno con permanganato de potasio).

En la siguiente etapa del proyecto, el Peróxido de Hidrógeno 98% + se clasificará en el Acuerdo Europeo sobre el Transporte Internacional de Mercancías Peligrosas por Carretera (ADR). Durante las pruebas que examinan las propiedades explosivas (Clase 1 según ADR), se verificará si el HTP muestra sensibilidad a la onda de choque y el efecto de las pruebas de calentamiento e ignición bajo un cierre hermético. Además, se verificarán las propiedades oxidantes y corrosivas del HTP, así como su temperatura de descomposición.

La etapa final del proyecto es la certificación de embalajes para el transporte de 98% + peróxido de hidrógeno. Para este propósito, se realizará una evaluación de compatibilidad de materiales de botes de 5L y 30L hechos de HDPE. Una serie de botes se curarán en contacto con HTP durante 6 meses. El efecto del contacto con HDPE sobre el peróxido de hidrógeno se investigará volviendo a analizar la composición química de la solución. Al mismo tiempo, el organismo de certificación llevará a cabo una serie de pruebas para verificar la resistencia de los botes a los estímulos mecánicos que ocurren durante el transporte.