O papel da De Nora no processo cloro-álcali

O processo cloro-álcali é um processo industrial de eletrólise do cloreto de sódio ou salmoura (NaCl) para a produção de gás cloro e solução de hidróxido de sódio (soda cáustica ou NaOH). Originalmente, o hidróxido de sódio era produzido pela reação entre cal apagada e carbonato de sódio. Em 1892, a eletrólise da salmoura foi descoberta como um método para produzir tanto hidróxido de sódio quanto cloro. Esse método tem sido utilizado desde então e, na década de 1960, a eletrólise tornou-se a técnica predominante utilizada para fabricar esses dois importantes produtos químicos.

O cloro foi descoberto pela primeira vez em 1774 pelo químico alemão Scheele e identificado como elemento em 1810 por um cientista inglês chamado Davy. A soda cáustica, ou hidróxido de sódio, tem sido um importante produto químico industrial desde 1853. No processo de eletrólise do cloreto de sódio, para produzir tanto gás cloro quanto uma solução de hidróxido de sódio, o cloreto de sódio é fornecido no ânodo de uma célula eletroquímica, onde os íons cloreto são oxidados, perdendo elétrons para se transformarem em gás cloro (1):

2Cl− → Cl2 + 2e- (1).

No cátodo, a água é reduzida pelos elétrons fornecidos pelo cátodo, transformando-se em gás hidrogênio e liberando íons hidroxila na solução (2):

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

A reação química global é apresentada abaixo (3):

2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH (3).

Existem três processos eletrolíticos disponíveis, cada um utilizando métodos diferentes para manter o cloro produzido no ânodo separado da soda cáustica produzida no cátodo. Em ordem histórica, essas células incluem as células de diafragma, as células de cátodo de mercúrio ou “amálgama” e as células de membrana.

Por esses motivos, as células de cátodo de mercúrio passaram a competir com as células de diafragma. As células de mercúrio produzem uma solução cáustica muito mais pura e concentrada, que pode ser utilizada sem tratamento adicional na maioria dos casos. No entanto, o mercúrio tem graves consequências ecológicas e, por esse motivo, essa tecnologia foi recentemente proibida, sendo que pouquíssimas instalações que a utilizam ainda estão em operação.

A tecnologia de membrana foi desenvolvida para superar os desafios ambientais apresentados tanto pelas células de diafragma quanto pelas de mercúrio. Nesse caso, utiliza-se uma membrana — que é um separador sintético de troca catiônica — para separar o anólito do católito, permitindo que os íons sódio migrem do ânodo para o cátodo, formando assim a solução de NaOH. Além do benefício de sustentabilidade, a vantagem das células de membrana é 1. a concentração pura e relativamente alta da solução de hidróxido de sódio produzida, e 2. menores requisitos de eletricidade do que as células de diafragma ou de mercúrio.

Hoje, a tecnologia de membranas é a única tecnologia adotada para novas instalações. Desde a década de 1970, a De Nora tem sido pioneira e desempenhado um papel fundamental no desenvolvimento da tecnologia de membranas — inicialmente ao desenvolver e comercializar seu próprio eletrolisador e, mais recentemente, ao colaborar com a thyssenkrupp Nucera no desenvolvimento das tecnologias de células de membrana mais inovadoras atualmente disponíveis no mercado (BM Generation 6 e e-BiTAC v7). Paralelamente, a De Nora desenvolveu suas próprias formulações de revestimento de ânodos e cátodos, que são hoje referência para o setor e são capazes de suportar as altas densidades de corrente de projeto dos eletrolisadores de membrana modernos, proporcionando:

• desempenho superior em termos de economia de tensão (consumo específico de energia),

• qualidade do gás e da soda cáustica,

• e longevidade.

A produção e fabricação de cloro (como elemento único) e soda cáustica constituem um setor com uma longa história. Essas substâncias são utilizadas em uma infinidade de setores diferentes, incluindo, entre outros, construção civil, plásticos e têxteis, papel e limpeza/desinfecção. Nossas raízes na indústria de cloro, soda cáustica e potássio remontam à criação das primeiras células de diafragma comerciais na década de 1920, das primeiras células de mercúrio na década de 1940 e ao desenvolvimento da primeira célula de membrana na década de 1970.

Com mais de 400.000 m² de eletrodos revestidos produzidos anualmente, a De Nora, além de ser uma projetista comprovada e qualificada, é fabricante e fornecedora global de cátodos e ânodos ativados para a indústria de cloro e soda cáustica. Por meio de sua presença mundial, com instalações na Europa, Ásia, América do Sul e América do Norte, a De Nora também pode prestar serviços em tempo real onde quer que nossos clientes estejam localizados.