Il ruolo di De Nora nel processo cloro-alcali

Il processo cloro-alcali è un processo industriale per l'elettrolisi del cloruro di sodio o della salamoia (NaCl) per produrre cloro gassoso e soluzione di idrossido di sodio (soda caustica o NaOH). In origine, l'idrossido di sodio veniva prodotto dalla reazione tra calce spenta e carbonato di sodio. Nel 1892 fu scoperta l'elettrolisi della salamoia come metodo per produrre sia idrossido di sodio che cloro. Questo metodo è stato utilizzato da allora e, negli anni '60, l'elettrolisi è diventata la tecnica predominante utilizzata per la produzione di queste due importanti sostanze chimiche.

Il cloro fu scoperto per la prima volta nel 1774 dal chimico tedesco Scheele e identificato come elemento nel 1810 dallo scienziato inglese Davy. La soda caustica, o idrossido di sodio, è un importante prodotto chimico industriale dal 1853. Nel processo di elettrolisi del cloruro di sodio, per produrre sia cloro gassoso che una soluzione di idrossido di sodio, il cloruro di sodio viene fornito all'anodo di una cella elettrochimica dove gli ioni cloruro vengono ossidati, perdendo elettroni per diventare cloro gassoso (1):

2Cl− → Cl2 + 2e- (1).

Al catodo, l'acqua viene ridotta dagli elettroni forniti dal catodo a idrogeno gassoso, rilasciando ioni idrossile nella soluzione (2):

2Na+ + 2H2O + 2e- --> H2 + 2NaOH

La reazione chimica complessiva è riportata di seguito (3):

2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH (3).

Sono disponibili tre processi elettrolitici, ciascuno dei quali utilizza metodi diversi per mantenere il cloro prodotto all'anodo separato dalla soda caustica prodotta al catodo. In ordine cronologico, queste celle includono celle a diaframma, celle a catodo di mercurio o “amalgama” e celle a membrana.

Per questi motivi, le celle a catodo di mercurio hanno iniziato a competere con quelle a diaframma. Le celle a mercurio producono un prodotto caustico molto più puro e concentrato che nella maggior parte dei casi può essere utilizzato senza ulteriori trattamenti. Tuttavia, il mercurio ha gravi conseguenze ecologiche e per questo motivo la tecnologia è stata recentemente vietata e pochissimi impianti che la utilizzano sono ancora in funzione.

La tecnologia a membrana è stata sviluppata per superare le sfide ambientali poste sia dalle celle a diaframma che da quelle a mercurio. In questo caso, una membrana, che è un separatore sintetico a scambio cationico, viene utilizzata per separare l'anolita dal catolita, consentendo agli ioni sodio di migrare dall'anodo al catodo, formando così la soluzione di NaOH. Oltre al vantaggio in termini di sostenibilità, i vantaggi delle celle a membrana sono 1. la pura e relativamente alta concentrazione della soluzione di idrossido di sodio prodotta e 2. un fabbisogno energetico inferiore rispetto alle celle a diaframma o a mercurio.

Oggi, la tecnologia a membrana è l'unica tecnologia adottata per i nuovi impianti. Fin dagli anni '70 De Nora è stata pioniera e ha svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo della tecnologia a membrana, prima sviluppando e commercializzando il proprio elettrolizzatore e, più recentemente, collaborando con thyssenkrupp Nucera allo sviluppo delle tecnologie a celle a membrana più innovative attualmente sul mercato (BM Generation 6 ed e-BiTAC v7). Contemporaneamente, De Nora ha sviluppato le proprie formulazioni proprietarie di rivestimento per anodi e catodi, che sono ora il riferimento per il settore e sono in grado di sostenere le elevate densità di corrente di progetto dei moderni elettrolizzatori a membrana, fornendo:

• prestazioni superiori in termini di risparmio di tensione (consumo energetico specifico),

• qualità del gas e della soda caustica

• e longevità.

La produzione e la fabbricazione di cloro (come elemento singolo) e soda caustica è un settore con una lunga storia. Queste sostanze sono utilizzate in una miriade di settori diversi, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, l'edilizia, la plastica e il tessile, la carta e la pulizia/disinfezione. Le nostre radici nel settore del cloro, della soda caustica e del potassio risalgono alla creazione delle prime celle a diaframma commerciali negli anni '20, delle prime celle a mercurio negli anni '40 e allo sviluppo della primissima cella a membrana negli anni '70.

Con oltre 400.000 m2 di elettrodi rivestiti prodotti ogni anno, De Nora, oltre ad essere un progettista collaudato e qualificato, è anche un produttore e fornitore globale di catodi e anodi attivati per l'industria del cloro e della soda caustica. Grazie alla sua presenza mondiale, con stabilimenti in Europa, Asia, Sud America e Nord America, De Nora è in grado di fornire servizi in tempo reale ovunque si trovino i nostri clienti.