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A soda cáustica é produzida através da electrólise de uma salmoura de NaCl (cloreto de sódio), recorrendo a uma tecnologia de membranas. À saída da electrólise, a concentração do produto é de 32%, sendo posteriormente concentrado ou diluído, de forma a obterem-se as concentrações de 50 e 20%. A soda cáustica tem várias aplicações, nomeadamente, na pasta de papel, nos têxteis, na detergência e no campo ambiental.
A electrólise foi concebida e reestruturada de forma a ser o mais simples e eficaz possível, pelo que o cloro produzido é utilizado directamente, sem armazenamentos intermédios nem tratamentos secundários. No entanto, dado tratar-se de uma tecnologia bastante evoluída e delicada, exige um acompanhamento contínuo e um sistema de apoio que garanta que os fluidos utilizados tenham um nível de pureza adequado ao exigido pelo equipamento.
Processo de fabricação
As matérias-primas da electrólise são a energia eléctrica, a água desmineralizada, que tem de ser isenta de ferro (portanto, tem um circuito especial desde a desmineralização até à fabricação), e a salmoura, que tem de ser praticamente isenta de cálcio e magnésio (além de outros elementos, que devem ter teores bastante baixos), e por isso é tratada em colunas de permuta iónica.
A electrólise do cloreto de sódio (sal) é realizada em células de electrólise.
Nestas células, como se pode observar no esquema, existem dois compartimentos (um com o ânodo e outro com o cátodo) separados por uma membrana.
No compartimento anódico introduz-se a salmoura que, ao ser percorrida pela corrente eléctrica, vai quebrar as ligações de parte das suas moléculas de NaCl dando origem a iões Na+ e Cl- . A salmoura empobrecida sai do compartimento e parte é rejeitada após sofrer um tratamento que a adapta ao meio em que é lançada.
Os iões Cl- , devido à sua carga eléctrica, são atraídos para o ânodo, onde perdem um electrão e dão origem à formação das moléculas de cloro (reacção anódica).
Os iões Na+ , devido à sua carga eléctrica, são atraídos para o cátodo passando através da membrana semipermeável, que deixa passar os iões positivos mas opõe-se à passagem dos iões negativos (chamada selectividade da membrana).
No compartimento catódico introduz-se NaOH diluída em água. A água na zona do cátodo é reduzida formando H+ e OH-. Os iões H+ , devido à sua carga eléctrica, são atraídos para o cátodo, onde recebem um electrão e formam moléculas de Hidrogénio (reacção catódica).
Os iões OH- , devido à sua carga eléctrica, são atraídos para o ânodo e nesse movimento reagem com os iões Na+ , que passaram através da membrana dando origem à soda cáustica 32%.
Em resumo, numa sala de electrólise entra salmoura concentrada superdepurada e água desmineralizada (que vai ser utilizada para diluir a NaOH a enviar às células) e sai NaOH 32%, cloro e hidrogénio, que são os produtos fabricados, e o efluente, que é salmoura superdepurada, clorada e empobrecida, que é tratada antes de sair da instalação.
Para assegurar as melhores condições de segurança possíveis, praticamente toda a rede de cloro é mantida em vácuo por uma rede constituída por duas tubagens independentes, de modo a que, em caso de ruptura, haja uma aspiração de ar e não uma emissão de cloro. No que se refere à rede de hidrogénio, esta é mantida em pressão para evitar a entrada de ar.
A NaOH produzida a 32% serve os consumos internos e alguns clientes. Para o mercado de NaOH 50% faz-se a concentração do produto saído da electrólise numa unidade de concentração onde é evaporada a água em excesso.
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Processo de fabricação
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Por célula de membrana:
Electrólise:
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