1. Distillazione frazionata:
- L'aria può essere liquefatta raffreddandola a temperature estremamente basse (-196°C) ad alta pressione.
- L'aria liquefatta viene quindi sottoposta a distillazione frazionata.
- Gas diversi hanno punti di ebollizione diversi, quindi vaporizzano e possono essere raccolti separatamente quando raggiungono i rispettivi punti di ebollizione.
- L'azoto bolle a -195,8°C, l'ossigeno a -183°C e altri gas a temperature diverse.
2. Separazione criogenica:
- Questo metodo si basa anche sui diversi punti di ebollizione dei gas.
- L'aria viene raffreddata a temperature molto basse, ma non così basse come nella distillazione frazionata.
- L'azoto, avendo un punto di ebollizione più basso, evapora per primo e può essere separato dai gas rimanenti.
3. Adsorbimento con oscillazione di pressione (PSA):
- Il PSA è un metodo ampiamente utilizzato per la separazione dell'aria su scala industriale.
- Utilizza adsorbenti solidi, come zeoliti o carbone attivo, che adsorbono selettivamente diversi gas a pressioni variabili.
- L'azoto viene adsorbito preferenzialmente a pressioni più elevate, mentre l'ossigeno e altri gas passano attraverso l'adsorbente.
- Alternando cicli di pressurizzazione e depressurizzazione, l'azoto viene rilasciato e raccolto, mentre si ottiene aria arricchita di ossigeno.
4. Separazione della membrana:
- Questo metodo prevede l'utilizzo di membrane semipermeabili che lasciano passare alcuni gas bloccandone altri.
- L'aria passa attraverso la membrana e le molecole di azoto, essendo più piccole, passano più facilmente delle molecole di ossigeno.
- Il flusso di azoto separato può essere raccolto e sull'altro lato della membrana si ottiene aria arricchita di ossigeno.
Queste tecniche sono comunemente utilizzate in vari settori, inclusa la produzione di ossigeno per applicazioni mediche, industriali e spaziali, nonché la produzione di azoto per la sintesi di fertilizzanti e altri processi industriali.
