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Produzione di Carbonato di Sodio


Ne abbiamo parlato all’inizio del corso come esempio di un processo che ha dato grossi problemi di inquinamento. Il carbonato di sodio, Na 2SO 4, (soda) ha molte applicazioni, non solo nell’industria chimica ma anche nelle industrie affini:



Processo Leblanc

Fra l’altro è importante per il processo Leblanc (sviluppato durante la rivoluzione industriale, 1790-1920), il primo processo chimico industriale in assoluto.
La produzione del carbonato consiste in una serie di step in cui si utilizzavano le materie prime già esistenti ai tempi dell’invenzione del processo (nel ‘700).

Si parte dal cloruro di sodio che reagisce con l’acido solforico e si ottiene il solfato di sodio che viene fatto reagire con carbone, che quindi permette la riduzione del solfato in solfuro. Poi però nello stesso step il solfato di sodio viene fatto reagire con il carbonato di calcio con scambio degli ioni, e si ottengono il carbonato di sodio e il solfuro di calcio.
Considerando il processo globale vediamo che l’AE è bassa, perché ci sono molti scarti e pesanti e difficili da smaltire e questi sono stati i motivi per cui è stato necessario trovare un processo alternativo. In realtà il principale problema era legato al HCl gassoso che veniva immesso nell’atmosfera.
La soluzione al momento fu quella di limitare l’immissione di HCl nell’atmosfera e il tentavo fu quello di riciclarlo per ottenere Cl. Comunque anche l’abbattimento dell’HCl che veniva prescritto dall’ Alkaly Act in realtà ebbe dei problemi dovuti al prezzo ma anche al fabbisogno energetico che questo tipo di processo aveva.




In ogni caso il grande merito dell’Alkaly Act fu quello di mettere in evidenza il problema e le industrie si sono dovute ingegnare per limitare queste immissioni, ma la soluzione è arrivata soltanto con il processo Solvay (del 1874), tutt’ora utilizzato.

Processo Solvay

Questo processo prevede sempre di partire dal calcare, il carbonato di calcio, che per calcinazione dà l’ossido e CO 2. Dopodiché questa CO  viene in parte usata assieme all’ammoniaca per saturare una soluzione di NaCl concentrata, e l’effetto è quello di formare bicarbonato di ammonio, e poi, per scambio con NaCl, si forma il cloruro di ammonio e bicarbonato di sodio (avviene tutto simultaneamente).
Il bicarbonato viene quindi calcinato e si forma il carbonato di sodio e si libera CO 2 che serve per bilanciare la reazione precedente.
L’ossido di calcio ottenuto in precedenza viene idrato e si forma l’idrossido e questo serve per farlo reagire con il cloruro di ammonio: in questo modo si recupera l’ammoniaca per lo step 2 e si produce cloruro di calcio e acqua.
Il processo è sicuramente più complesso dell’altro, e non è che non si hanno più scarti perché il cloruro di calcio è uno scarto problematico, ma lo è meno del solfuro e meno dello sviluppo di HCl.
Considerazioni del processo. Globalmente sto facendo reagire carbonato di calcio con cloruro di sodio e quindi sarebbe uno scambio tra due sali, in realtà non è così banale. L’acqua viene lasciata sia a destra che a sinistra perché se è vero che l’equazione bilanciata sarebbe CaCO 3 + 2 NaCl che dà Na 2CO 3 + CaCl 2 notiamo che però queste moli di acqua in entrata non sono bilanciate con quelle in uscita, perché l’acqua che viene prodotta non viene riciclata.



Tratto da PROCESSI INDUSTRIALI ECOSOSTENIBILI di Laura Marongiu
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