A descoberta revolucionária dos ânodos insolúveis

Na década de 1970, um dos avanços mais significativos na química industrial foi o desenvolvimento da tecnologia de eletrodos DSA®. Esses ânodos metálicos insolúveis melhoraram significativamente a eficiência energética dos processos cloro-álcali. Especificamente, os eletrodos DSA consistem em uma base de titânio revestida com uma fina camada de óxidos metálicos mistos (MMOs) que atuam como eletrocatalisadores para uma ampla variedade de processos eletroquímicos, incluindo a produção de cloro no ânodo e a formação de hidróxido de sódio e hidrogênio no cátodo de uma célula eletroquímica.

Antes do avanço dos eletrodos DSA, materiais de carbono como grafite e carbono amorfo eram usados para os ânodos, mas apresentavam várias desvantagens. De fato, a tensão teórica para as reações do processo cloro-álcali com base na termodinâmica (ou seja, os potenciais reversíveis do ânodo e do cátodo) é ligeiramente superior a 2,1 V. No entanto, antes da introdução do DSA, a tensão real era de quase 5 V devido à cinética de reação lenta, às limitações de transporte de massa e às perdas ôhmicas, levando a um alto consumo de eletricidade e ao aumento dos custos de produção. Além disso, os ânodos de carbono eram altamente suscetíveis à corrosão (conforme mostrado na equação 1), causando aumentos adicionais na tensão no reator ao longo do tempo e interrupções frequentes do processo de produção devido à necessidade de substituição dos ânodos.

C + 2H₂O → CO₂ + 4H⁺ + 4e⁻ (1)

Os esforços para superar essas questões incluíram duas patentes de Henri Bernard Beer, um pesquisador industrial holandês, que investigou MMOs com o objetivo de produzir cloro no setor de cloro-álcali. Posteriormente, a Industrie De Nora adquiriu as patentes para a comercialização em larga escala dos ânodos DSA®. Uma revolução no campo dos ânodos DSA ocorreu com a introdução pela De Nora de um novo modelo de negócios baseado no aluguel dos ânodos, em vez de vendê-los diretamente. Esse novo modelo de negócios garantiu o desempenho de uma determinada produção de cloro por longos períodos de tempo sem interromper as operações, satisfazendo assim as necessidades da exigente indústria de cloro-álcali.

Os ânodos DSA possuem estabilidade mecânica, ao contrário de seus equivalentes de carbono. Em áreas onde os eletrocatalisadores tradicionais sofreriam degradação, a base de titânio forma uma camada protetora de óxido, exibindo uma “propriedade de autocura” específica do titânio. Notavelmente, a substituição dos ânodos de carbono por ânodos insolúveis DSA reduziu a tensão de operação em mais de 1 V onde havia catálise. Além disso, proporcionou um desempenho estável dos eletrodos durante muitos anos de vida útil, marcando uma melhoria significativa na indústria em comparação com o uso tradicional de ânodos à base de carbono.

DSA® é uma marca registrada da De Nora. Sob a marca DSA®, oferecemos uma ampla gama de produtos que consiste em ânodos e cátodos metálicos revestidos com soluções catalíticas de óxidos mistos para uma variedade de reações eletroquímicas. Os eletrodos DSA têm uma longa vida útil, garantem excelente desempenho eletrolítico e eficiência da célula, além de possibilitarem economia significativa de energia e condições operacionais ideais. Seu design leve e estável permite fácil manuseio e aplicação em equipamentos de precisão, incluindo aqueles com folga zero entre os eletrodos, ao mesmo tempo em que elimina os problemas de poluição decorrentes de ânodos solúveis ou instáveis.

Os eletrodos DSA são amplamente utilizados em processos eletroquímicos devido à sua durabilidade, alta eficiência e resistência à corrosão. As aplicações incluem, entre outras:

• Fabricação de produtos eletrônicos (deposição de folha de cobre, PCB, baterias de íon-lítio)

• Eletrólise (cobre, níquel, cobalto)

• Acabamento de superfícies, galvanoplastia, eletrogalvanização

• Processos cloro-álcali

• Proteção catódica/prevenção de corrosão (instalações tradicionais, em concreto e em água do mar)

• Outra aplicação dos ânodos DSA é na área de tratamento de água. De fato, os DSA são empregados para oxidar poluentes orgânicos e inorgânicos, transformando-os em substâncias menos nocivas. Eles são particularmente eficazes em processos de oxidação avançada (AOPs) para a degradação de poluentes orgânicos persistentes, que são difíceis de remover por meio de métodos de tratamento convencionais. Por fim, os eletrodos DSA têm encontrado aplicações no campo emergente da produção de hidrogênio verde, um processo eletroquímico pelo qual a água é dividida em seus constituintes, oxigênio e hidrogênio.

Em conclusão, a introdução dos eletrodos DSA coincidiu com uma crescente demanda por processos industriais mais eficientes e ecologicamente corretos. À medida que as indústrias buscavam minimizar o desperdício e o consumo de energia, os eletrodos DSA ofereceram uma solução alinhada a esses objetivos, consolidando seu lugar como um pilar da tecnologia eletroquímica moderna. Hoje, o uso da DSA continua a se expandir em uma ampla gama de aplicações eletroquímicas tradicionais, bem como em outras, como tratamento e purificação de água e produção de hidrogênio verde, impulsionado por pesquisas e desenvolvimentos contínuos voltados para o aprimoramento de seu desempenho e sustentabilidade.