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Soda Cáustica e a indústria de álcalis-clorados A indústria de cloro-álcalis, baseia-se na eletrólise da salmoura , que dá origem a três principais produtos, que são eles: a soda cáustica, o cloro e o gás hidrogênio. Por meio de 3 processos que são as células de diafragma, membrana e de mercúrio. O hidróxido de sódio (NaOH), também conhecido como soda cáustica, é uma substância alcalina originada a partir da eletrólise aquosa do cloreto de sódio (salmoura) juntamente com o cloro. Trata-se de uma base forte. Portanto a soda cáustica é um produto químico altamente tóxico e corrosivo, sendo muito perigoso aos animais e humanos, pois em contato com a pele pode provocar queimaduras severas e danos graves aos olhos. Esse altíssimo perigo corrosivo se deve principalmente à sua elevada reatividade e pH. Produção mundial Atualmente, três processos de eletrólise são utilizados industrialmente: o de mercúrio, o de diafragma e o de membrana. Em 2007, segundo a Associação Brasileira da Indústria de Álcalis, Cloro e Derivados (Abiclor), 72% da produção brasileira do setor de soda-cloro empregou a tecnologia de diafragma, 23% a de mercúrio e 5% a de membrana. Essa distribuição percentual é em função dos elevados custos inerentes à substituição da tecnologia que utiliza o mercúrio, e também das exigências ambientais legais em cada região pelo governo local. Modernamente, pelos processos mais utilizados para a produção do cloro, da soda e de outros poucos produtos halogenados, normalmente obtidos nas respectivas plantas do setor, como o ácido clorídrico e o hipoclorito de sódio, produto ativo da água sanitária, são necessários, basicamente, três insumos: sal, água e energia elétrica. Algumas indústrias ainda utilizam o mercúrio metálico, embora esse processo de fabricação venha sendo combatido por ser ambientalmente prejudicial, caindo aos poucos em desuso. A cadeia produtiva da indústria de soda-cloro inicia-se com a eletrólise da salmoura. Nesta operação, a soda é coproduzida com o cloro, em uma proporção fixa de 1 tonelada de cloro para 1,12 tonelada de soda cáustica. Na figura acima tem se um histórico da variação do preço da soda no golfo do México, maior área mundial de produção de soda-cloro, para o período 2003–2009. A indústria de soda-cloro comporta-se de forma cíclica, caracterizada por grandes saltos no incremento de capacidade para o atendimento da demanda. Como o cloro e a soda são produzidos em uma proporção fixa, o suprimento de um pode ser delimitado pela demanda do outro e vice-versa. Os preços do cloro e da soda estão intimamente ligados às variações da oferta e da demanda. Métodos de produção da Soda Cáustica 1. Células de Mercúrio No processo de células de mercúrio são empregados um catodo de mercúrio e um ânodo de titânio recoberto de platina ou óxido de platina. O catodo consiste num depósito no fundo da célula de eletrólise, e o anodo situa-se acima deste, à pouca distância. A célula é preenchida com solução de cloreto de sódio e, com uma diferença de potencial adequada, processa-se a eletrólise. As cubas de mercúrio produzem um hidróxido de sódio mais puro, mas a pequena perda de mercúrio provoca danos ambientais, elevando a concentração de metilmercúrio em alguns peixes a doses letais. Sob a adoção de processos cuidadosos de controle, associados ao tratamento da água e do ar efluentes, é possível fazer com que as indústrias de células de mercúrio satisfaçam as exigências de não poluição do ambiente. Características principais: ● processo mais antigo e ainda bastante utilizado no mundo (responde por 35% da produção mundial de cloro); ● maior consumo de energia elétrica; ● a soda cáustica não necessita de operação de concentração suplementar; ● produtos de excelente qualidade; ● as matérias-primas não precisam ser de alta pureza; ● e o mercúrio é poluente, mas pode ser eficientemente controlado. 2. Células de Diafragma Utilizado principalmente no Canadá e nos Estados Unidos, o método de células de diafragma emprega um cátodo perfurado de aço ou ferro e um ânodo de titânio recoberto de platina ou óxido de platina. Um diafragma poroso de fibras de asbesto (amianto), misturado com outras fibras, como as de teflon ou politetrafluoretileno (PTFE), funciona como separador entre catodo e anodo. Esse diafragma vem sendo substituído por outro similar, mas sem amianto (crisotilo), pois é fabricado com zircônio e PTFE, importado da norte-americana Eltech – diafragma chamado “polyramix”, mais eficiente energeticamente e de maior tempo de vida útil. O diafragma permite a passagem dos íons por migração elétrica, mas reduz a difusão dos produtos. As cubas ou células com diafragma podem ser compactas, pois os eletrodos podem ser colocados bem próximos. Com o uso, o diafragma vai se entupindo, fato que é observado pela elevação da voltagem e pela maior pressão hidrostática na salmoura. Por isso, é preciso substituí-lo regularmente. O diafragma possibilita o escoamento da salmoura do ânodo para o cátodo e, dessa forma, diminui muito ou impede as reações paralelas e secundárias como a formação de hipoclorito de sódio. As membranas semipermeáveis, que deixam passar o hidróxido de sódio enquanto retêm o cloreto de sódio, conforme descrito no item seguinte, aumentam a pureza da soda cáustica obtida na célula a diafragma e, ao mesmo tempo, eliminam a etapa de purificação para a remoção do cloro. Características principais: ● emprega diafragma poroso à base de asbesto (amianto); ● o segundo processo em utilização no mundo; ● o processo exige concentração posterior da soda cáustica formada nas células; ● as matérias-primas precisam ser de alta pureza; ● os produtos das células são impuros; ● o custo de manutenção do diafragma é expressivo; ● o asbesto é material agressivo à saúde e deve ser corretamente manipulado. 3. Células de Membrana É o processo cuja tecnologia é a mais moderna e não poluente. Estima-se que cerca de 30% da produção mundial de cloro seja feita por meio desse processo. Essa tecnologia é similar à empregada na célula de diafragma. O diafragma é substituído por uma membrana sintética seletiva que deixa passar íons de sódio, porém não permite a passagem de íons hidroxila e cloreto. O hidróxido de sódio obtido é mais puro e mais concentrado do que o obtido pelo método da célula de diafragma e, como este, consome menos energia que o método da amálgama de mercúrio, mesmo que a concentração de hidróxido de sódio obtida seja menor, sendo necessário concentrá-lo. Por outro lado, o cloro obtido pelo método da amálgama de mercúrio é mais puro. Características principais: ● emprega membrana semipermeável; ● processo moderno, de tecnologia recente e com poucas unidades instaladas no mundo; ● consumo de energia elétrica comparável ao das células de diafragma; ● qualidade dos produtos similar aos obtidos por células de mercúrio; ● concentração de soda cáustica menor que no processo de mercúrio; ● as matérias-primas precisam ser de alta pureza; ● o custo de reposição das membranas é alto; ● pelas informações até hoje disponíveis, o processo não é poluente. Produtos da Cadeia Soda-Cloro Cloro líquido O cloro é utilizado na fabricação da resina plástica policloreto de vinila (PVC), solventes clorados, agroquímicos, principalmente defensivos agrícolas, e no branqueamento da polpa de celulose. Por causa do seu alto poder bactericida, é largamente empregado no tratamento de água potável e de piscinas. Também é utilizado como intermediário nas sínteses químicas e nos processos de obtenção de numerosos produtos químicos, tais como: anticoagulantes, poliuretanos, lubrificantes, amaciantes de tecidos, fluidos para freios, fibras de poliéster, insumos farmacêuticos, etc. O cloro líquido também tem aplicação como matéria-prima no processo produtivo do cloreto de hidrogênio (gás), precursor do ácido clorídrico, do hipoclorito de sódio e do dicloroetano, o intermediário da rota de fabricação do PVC comentado no item sobre a indústria deste produto. Dicloretano – EDC (Ethylene Dichloride) ouDCE Fabricado e comercializado na forma líquida, o dicloretano é obtido pela reação a baixa temperatura do cloro com o etileno, na presença de ferro e oxigênio como catalisadores. Posteriormente, o produto é purificado para a remoção das impurezas orgânicas e inorgânicas, resultantes das lavagens químicas e da destilação efetuadas durante a reação do seu processo de obtenção. O dicloretano é a matéria-prima básica para a fabricação de PVC, o qual é amplamente utilizado na construção civil, na forma de tubos e conexões para água potável e esgoto. O PVC também é empregado na fabricação de embalagens, filmes plásticos, recobrimento de fios e cabos elétricos, na indústria automobilística, etc. Ácido Clorídrico O ácido clorídrico resulta da reação de queima do cloro com o hidrogênio, formando o gás cloreto de hidrogênio (HCl) que, depois de absorvido em água, adquire propriedades de um ácido forte devido à sua ionização na água. Sua solução saturada em água apresenta-se como um líquido fumegante claro e ligeiramente amarelado, com odor forte e irritante, por força do desprendimento do cloro. Contém pouco mais de 33% de cloreto de hidrogênio em peso quando comercializado no grau industrial a granel. Entre suas principais aplicações estão a limpeza e tratamento de metais ferrosos, por decapagem, flotação e processamento de minérios, acidificação de poços de petróleo, regeneração de resinas de troca iônica, construção civil, neutralização de efluentes, fabricação de produtos para a indústria de alimentos e farmacêutica. Hipoclorito de Sódio O hipoclorito de sódio é um oxidante de uso muito difundido, usado na limpeza doméstica em geral com o nome de água sanitária, sendo preparado em laboratório e industrialmente pelo borbulhamento do cloro em uma solução de hidróxido de sódio a frio. O produto apresenta-se comumente como solução aquosa alcalina, o que permite aumentar a sua conservação contra a decomposição e o consequente desprendimento do cloro. De coloração amarelada e odor característico, contém até 13% de hipoclorito de sódio (NaClO), no máximo. Industrialmente, é comercializado nessa forma, a granel, e transportado em carros-tanque. O hipoclorito de sódio possui propriedades oxidantes, branqueantes e desinfetantes, servindo para inúmeras aplicações, tais como branqueamento da polpa de celulose e têxteis, desinfecção de água potável, tratamento de efluentes industriais, tratamento de piscinas, desinfecção hospitalar, produção de água sanitária, lavagem de frutas e legumes, além de participar como intermediário na produção de diversos produtos químicos. Soda Cáustica (Hidróxido de Sódio) Líquida A soda cáustica é obtida por eletrólise da salmoura (solução concentrada de cloreto de sódio em água) livre de impurezas que prejudicam sensivelmente a eficiência e o rendimento do processo produtivo. Independentemente do processo, a soda cáustica do mercado apresenta-se sob a forma de solução aquosa, límpida, contendo cerca de 50% de hidróxido de sódio (NaOH) em peso, comercializada na forma a granel e transportada em carros-tanque e vagões ferroviários. Mais recentemente, a soda cáustica líquida comum para uso comercial tem sido fabricada, em geral, pelo processo de células de diafragma, mas a soda cáustica líquida rayon, para fins têxteis, por exigência de maior pureza, é obtida pelo processo de células de mercúrio. A soda cáustica das cubas de mercúrio é mais pura e mais concentrada (50% em média), embora o processo consuma mais energia e seja, ambientalmente, mais maléfico. Já o processo das células de membrana fornece soda cáustica pouco mais concentrada do que o de diafragma, todavia menos concentrada (32%) do que a obtida por células de mercúrio, em uma rota de menor consumo de energia elétrica, necessitando, portanto, ser concentrada por evaporação de parte da água. Soda Cáustica em Escamas Tanto a soda cáustica rayon em escamas, como a soda cáustica comercial em escamas são obtidas pelo processo de evaporação da soda cáustica líquida, ou da fusão do produto anidro e do processo de escamação. Esses produtos apresentam-se na forma de escamas brancas, altamente deliquescentes (absorvem água da atmosfera, dissolvendo-se nela) e com concentração média de 96 a 98% de hidróxido de sódio em peso, dependendo da sua especificação. Principais usos Em relação aos usos do hidróxido de sódio, destacam-se suas funções na indústria do papel e mineração. Na indústria de papel, a base atua como um removedor de tintas e resíduos (devido ao seu poder corrosivo) e pode também ser utilizado na etapa de branqueamento da celulose (deslignificação com oxigênio, extração oxidativa e extração simples, que necessitam de um pH acima de 10), além de atuar no processo de polpação, onde é utilizado em conjunto com o sulfeto de sódio para separar a lignina da celulose. Já na indústria de óleo e energia, a substância é muito utilizada para incrementar a alcalinidade de alguma mistura ou composto. O óleo cru também pode ser tratado com a base para que sejam removidas impurezas de enxofre, a chamada lavagem cáustica. Quanto à indústria da mineração, o hidróxido é misturado à lama de bentonita, aumentando o pH e atua também na neutralização de gases ácidos provenientes da perfuração da terra (como o ácido sulfídrico e gás carbônico (reação no slide)*). Além disso, o hidróxido de sódio é bastante utilizado no setor alimentício como um regulador de acidez, amplamente utilizado na produção de leite, carnes e descascamento químico de vegetais. Usado também no processamento de chocolate e cacau, além de realizar escaldamento de aves e amolecer azeitonas em uma salmoura à base de soda cáustica. Participa avidamente em receitas estrangeiras, como o preparo de macarrão chinês e uma versão doce de ZongZi (bolinho feito à base de arroz e envolto em folha de bambu, normalmente recheado). Porém, o principal uso da soda cáustica na indústria química vem das reações de saponificação, na produção de sabões, através da reação (reação no slide)* entre um éster (algum triglicerídeo proveniente da gordura utilizada) e o hidróxido de sódio, levando à produção de um sal (o sabão) e um álcool, que é um glicerol. Outros usos do composto envolvem a limpeza de equipamentos (através da corrosão), produção de tecidos, detergentes e biodiesel (onde é utilizado como catalisador para a transesterificação de metanol e triglicerídeos). Danos soda-cloro os principais danos relacionados a essa indústria está associado ao mercúrio e aos organoclorados métodos de produção Mercúrio - O primeiro método utilizado para a produção de cloro em larga escala, foi através das células de mercúrio, no qual há a perda de mercúrio inerte, de forma pequena, porém constante, gerando efluentes e emissões com grandes problemas ambientais. Já que o mesmo é extremamente tóxico, não somente para o ser humano mas para toda a biota, pois devido ao seu radical, ele entra rapidamente na corrente sanguínea causando danos irreparáveis no sistema nervoso central, câncer, má formação fetal e entre outros diversos problemas de saúde. bem como apresenta duas características que o tornam único como tóxico e contaminante, são elas a sua volatilidade e a capacidade de sofrer transformações processadas por bactérias para compostos alquil mercuriais de cadeia curta, que são lipossolúveis e muito bem absorvido por membranas biológicas de praticamente toda a cadeia alimentar. Diante disso um dos seus grandes agravantes, é quando o metal entre em contato com bactérias anaeróbias que se encontram no fundo dos rios, transformando ele em metilmercúrio, que se acumula ao longo da cadeia alimentar, causando a contaminação de peixes e aqueles que os consomem, levando ao processo de magnificação trófica, pois há a passagem do metal de um nível trófico para o outro, bem como a elevada concentração de metilmercúrio em alguns peixes pode ser letal. Além da contaminação das águas, tem se a contaminação do ar, que nos últimos 100 anos teve a sua concentração de mercúrio elevada em 3 vezes, issose deve pela sua característica volátil, pois apresentar uma característica estável na atmosfera, dessa forma o mercúrio pode ser transformado em escala global, afetando áreas remotas e longe das fontes de contaminação. Por causa das questões ambientais envolvidas, esse processo vem sendo substituído pela eletrólise em célula de membrana que, atualmente, é responsável pelo suprimento de quase 30% da produção mundial de cloro. Porém, sob a adoção de processos cuidadosos de controle, associados ao tratamento da água e do ar efluentes, é possível fazer com que as indústrias de células de mercúrio satisfaçam as exigências de não poluição do ambiente. Amianto - As células de diafragma utilizam um diafragma poroso feito de fibras de asbesto (amianto), misturado com outras fibras, com o tempo esse diafragma vai entupindo, sendo necessária a sua substituição regularmente. Quando inaladas ou ingeridas, as fibras do pó do amianto estimulam mutações celulares dentro do organismo que podem dar origem a tumores e a certos tipos de câncer de pulmão. O amianto é um material perigoso e que não tem como ser reutilizado ou reciclado, além de apresentar um tempo de vida longo, além disso o tipo Serpentinas, que correspondem ao amianto branco, que é constituído do mineral crisotilo, Mg3Si2O5(OH)4, é o tipo de asbesto mais encontrado, pois ele corresponde a mais de 95% de todas as manifestações geológicas do planeta. Bem como apresenta uma biopersistência (tempo em que uma partícula inalada permanece no pulmão) de cerca de 21/2 dias, o que significa que ele apresenta uma menor toxicidade. Já o tipo Anfibólios: Correspondem aos amiantos azul, marrom e outros. No qual, as suas fibras são mais duras, retas e pontiagudas e correspondem a menos de 5% de todo o amianto minerado no mundo possuem uma maior biopersistência, permanecendo no pulmão por mais de um ano. Por isso, o uso deles é proibido em praticamente todos os países. O amianto, seja serpentina ou anfibólio, possui propriedades físico-químicas muito interessantes para aplicação comercial. Uma delas é a sua incombustibilidade, ou seja, não queimam. É por isso que eles também são chamados de asbestos, além de serem incorruptíveis, pois esses minerais possuem alta resistência mecânica e às temperaturas elevadas, bem como ao ataque de ácidos, álcalis ou bactérias, não sendo corroídos., possuindo assim uma elevada durabilidade. A composição química do amianto ou asbesto é dada por silicatos hidratados de ferro e magnésio que podem conter também cálcio e sódio. Organoclorados - Os organoclorados são substâncias tóxicas formadas por compostos químicos orgânicos ligados às moléculas de cloro. Entre os organoclorados encontrados destacam-se os hexaclorobutadienos, pentaclorobutadienos, tetraclorobuadienos e o tetracloroeteno, além de dioxinas e furanos. Essas substâncias são derivadas de diversos processos industriais: da produção de PVC, de papel e celulose, da geração e composição de produtos agrícolas, da incineração de lixo doméstico, industrial e hospitalar e de todos os processos industriais que empregam cloro e derivados do petróleo. O problema é que após o seu uso continuam ativos no ambiente por grandes períodos, contaminando o solo, água, alimentos, ar e os organismos, além de que 25% desse composto chega no mar por meio da atmosfera, podendo contaminar a cadeia alimentar oceânica. Prejudicam a repordução da truta - do mar, da águia- marinha, dos golfinhos, dos falções entre outros, afetando toda a cadeia alimentar, inclusive o ser humano. Os organoclorados não se diluem em água, por outro lado, são solúveis em gordura. E os animais, incluindo os seres humanos são muito ricos em gordura, por isso, a persistência dessa substância em nossos organismos é tão grande.Podemos absorver os organoclorados pela pele, pela respiração, por meio do contato direto com o trabalho na indústria ou via exposição diária a materiais que contenham essas substâncias. Alguns deles incluem vernizes, paredes, plásticos e alimentos contaminados.Se for absorvida uma dose elevada num espaço curto de tempo, os sintomas são imediatos. Eles podem ser reversíveis, mas também podem ser fatais, tendo potencial de causar lesões renais, no fígado, no cérebro, no coração, na medula óssea, no córtex da supra - renal e no DNA causando o câncer. Caso de minamata Milhares de pessoas sofreram uma grave intoxicação por mercúrio por causa de uma fábrica local que jogava os seus dejetos tóxicos na Baía de Minamata. O que contaminou os peixes e frutos do mar que eram consumidos pela população, causando uma condição que levou o nome de “Mal ou Doença de Minamata”. Mais de 2 mil pessoas https://www.ecycle.com.br/respiracao/ https://www.ecycle.com.br/respirando-microplasticos/ morreram na ocasião, sem contar as sequelas permanentes deixadas em outras milhares de pessoas da região. Já que se caracteriza por degeneração neurológica e deformidades físicas, que em muitos casos levaram à perda de consciência e morte, apresentando sintomas provenientes de uma desordem do sistema nervoso central que variavam desde fadiga crônica e dor de cabeça ao comprometimento da visão, audição, fala e coordenação motora. Apesar do acontecimento não ser proveniente da indústria de álcalis-clorados, e sim da obtenção do metilmercúrio como subproduto na síntese do acetaldeído, levou a uma grande repercussão, que contribuiu para a substituição das células de mercúrio por outras medidas. No Brasil o caso ocasionou a criação, no Estado do Rio de Janeiro, da Lei 2436/95, de 20 de setembro de 1995, que proíbe a implantação/expansão de indústrias de soda cloro com células de mercúrio e de diafragma de amianto. já que no brasil , a indústria de soda-cloro é responsável pela emissão de 25% de todo mercúrio para a atmosfera, logo atrás do garimpo de ouro (30%). Descarte Quanto ao descarte das substâncias da cadeia soda-cloro, é necessário seguir as orientações da legislação vigente para seguir com incineração, ou então, no caso dos ácidos e bases, é preciso realizar um tratamento prévio, a neutralização, que no caso da soda cáustica é realizado com uma solução de ácido clorídrico a 5%, para que depois possa ser despejado no esgoto, enquanto que as embalagens devem ser dispostas em lixo químico. Para o descarte de mercúrio, proveniente da produção da soda cáustica, é necessário primeiramente fazer a precipitação dos íons diluídos. A precipitação pode ser realizada com o próprio hidróxido de sódio e com carbonato de sódio. Após isso, retira-se o metal do líquido e o descarta em lixo químico. Demais informações relevantes ao tema O petróleo bruto de baixa qualidade pode ser tratado com hidróxido de sódio para remover as impurezas sulfurosas em um processo conhecido como lavagem cáustica. O hidróxido de sódio reage com ácidos fracos, como sulfeto de hidrogênio e mercaptanos, produzindo sais de sódio não voláteis, que podem ser removidos. Os resíduos formados são tóxicos e difíceis de lidar, e o processo é proibido em muitos países por causa disso. Em 2006, a Trafigura usou o processo e depois jogou o lixo na Costa do Marfim. O lixo químico foi gerado pela Trafigura e transportado em um navio para a Costa do Marfim. Caminhões despejaram os dejetos em 15 locais em torno de Abdijan, a maior cidade do país. Nas semanas que se seguiram à operação, dezenas de milhares de pessoas relataram problemas de saúde semelhantes. As vítimas alegam terem sofrido queimaduras de pele, sangramento e dificuldades respiratórias. Um relatório das Nações Unidas disse que há "uma evidência primária forte" de que 15 das mortes, assim como as consequências de saúde relatadas, "estão relacionadas ao despejo do lixo". A multinacional nega que os dejetos - resíduos de gasolina misturados com lavagens cáusticas - pudessem ter provocado esses sintomas. Alguns e-mails descobertos pela BBC mostram que nos meses antes de depositar o lixo tóxico na Costa do Marfim, a empresa sabia das dificuldades da tarefa."Esta operação não é mais permitida na União Europeia,Estados Unidos e Cingapura. [Ela é] proibida na maioria dos países, devido à 'natureza nociva do lixo'", diz um e-mail. A Trafigura chegou a tentar depositar parte do lixo na Holanda, mas o cheiro provocado pelo descarregamento foi tão forte que serviços de emergências foram chamados ao local. Contudo, a empresa voltou a negar qualquer culpa pelo incidente na Costa do Marfim, já que o lixo havia sido transportado por uma outra empresa contratada para isso. Em nota à BBC, a Trafigura afirma que "sempre buscou cumprir as leis e normas nas jurisdições onde opera". Em 2007, a Trafigura pagou US$ 100 milhões ao governo da Costa do Marfim para "compensar as vítimas" do incidente. E, posteriormente, a Trafigura disse que está considerando fechar um "acordo global" com as vítimas. Os advogados das vítimas disseram que uma oferta foi feita. Passados mais de dez anos, continua incerto se a empresa tentou ocultar o perigo do carregamento desde o início e falsificou documentos para conseguir dispor do material tóxico de forma mais barata, enviando-o para África. Mas uma coisa é certa: o sofrimento da população perpetua-se.