El proceso de electrólisis es esencial para muchas industrias que se dedican a la producción de hipoclorito de sodio, el cual se destina en muchos casos al tratamiento y potabilización del agua. Pero, ¿cómo funciona una planta de electrólisis y qué otros subproductos genera? Exploramos los conceptos básicos relacionados con este tipo de tecnología, sus aplicaciones y las perspectivas de mercado de los productos que produce.
¿Qué es la electrólisis?
De forma muy simplificada, la electrólisis es la división de un compuesto conseguida mediante corriente eléctrica. En el contexto de la producción de cloro gas y sosa cáustica para la posterior obtención de hipoclorito de sodio, se produce la descomposición electrolítica de una solución salina (sal común, es decir, cloruro de sodio) en agua.
— ¿Quieres saber más sobre la electrólisis? Consulta nuestro artículo Electrólisis: Una solución económica y eficiente para la potabilización del agua.
Componentes principales de una planta de electrólisis para la producción de hipoclorito de sodio
Las plantas de electrólisis están compuestas por varias partes cruciales que trabajan en conjunto para garantizar una producción eficiente y segura:
- Sistema de alimentación de salmuera: Esta parte contiene los tanques para la disolución y almacenamiento de la salmuera y las bombas para su trasiego.
- Electrolizadores: Se trata de los equipos donde ocurre la electrólisis. En el caso de nuestras plantas, se utiliza un sistema de celdas de membrana o electrólisis de membrana de intercambio iónico.
- Sistemas de control: Los paneles de control se utilizan para regular la corriente eléctrica y monitorear las condiciones de operación, con el fin de optimizar la eficiencia y seguridad del proceso.
- Sistema de tratamiento de gases: Son equipos para manejar y tratar los gases producidos (cloro e hidrógeno), con el objetivo de minimizar riesgos y cumplir con las normativas ambientales.
- Tanques de almacenamiento: Para el hipoclorito de sodio, ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio producidos, equipados con sistemas para mantener la integridad y concentración del producto.
Tecnologías utilizadas
Las plantas actuales de electrólisis utilizan principalmente dos tipos de tecnologías: celdas de membrana y celdas de diafragma. En nuestro caso, como hemos comentado, utilizamos celdas de membrana, ya que son más eficientes y producen productos de mayor pureza.
Este sistema utiliza una membrana de intercambio iónico selectivo para separar los compartimentos del ánodo y del cátodo. Esto permite el paso selectivo de iones y al mismo tiempo evita la mezcla de los productos químicos producidos en cada electrodo.
— Consulta la Historia y evolución de la electrólisis de membrana aplicada a la potabilización del agua.
El proceso de producción de hipoclorito de sodio
El hipoclorito de sodio es el principal objetivo de producción de estas plantas, un compuesto químico fuertemente oxidante. Su principal aplicación es la potabilización del agua para consumo humano, aunque también se utiliza en otros sectores, por ejemplo como blanqueador para las fibras de textiles o para la limpieza y desinfección de piscinas u otros entornos, por su poder fungicida y bactericida. ¿Cómo se produce exactamente?
- Preparación de salmuera: La salmuera es preparada disolviendo sal en agua, seguido de un proceso de filtración para eliminar impurezas y partículas en suspensión y un proceso de intercambio iónico para reducir la dureza..
- Electrólisis: La salmuera ultrapurificada se introduce en un electrolizador, donde se aplica una corriente eléctrica. Esta produce la descomposición electrolítica de la solución salina en agua y facilita la formación de varios subproductos: hidróxido de sodio (NaOH), cloro gas (Cl2) e hidrógeno gas (H2).
- Formación de hipoclorito de sodio: El cloro gas se hace reaccionar posteriormente con una parte del hidróxido de sodio generado, para formar en una segunda secuencia hipoclorito de sodio (NaOCl), que es un potente desinfectante.
Subproductos y su utilización
Además del hipoclorito de sodio mencionado, nuestras plantas producen:
- Hidróxido de Sodio (NaOH): También conocido como sosa cáustica, es ampliamente utilizado en la industria para la fabricación de papel y celulosa, detergentes y como desatascador químico.
- Cloro Gas (Cl2): Utilizado en la fabricación de PVC, desinfectantes industriales y en el tratamiento de agua.
- Hidrógeno Gas (H2): Se usa como combustible, en procesos industriales de hidrogenación y cada vez más en tecnologías de energía limpia.
Normativa y Seguridad
El manejo del hipoclorito de sodio y los gases involucrados en su producción están regulados por normativas locales e internacionales que aseguran la seguridad operativa y ambiental:
- Regulaciones de seguridad: Incluyen protocolos para el manejo de cloro gas y hidrógeno, que son altamente volátiles y requieren precauciones especiales para su almacenamiento y manipulación.
- Normas ambientales: Establecen límites en las emisiones de gases y descargas residuales para proteger el ambiente y garantizar la sostenibilidad de las operaciones.
- Certificaciones de calidad: Normas como la ISO 9001 pueden aplicarse a la producción de hipoclorito para asegurar la calidad y consistencia del producto.
¿Por qué utilizar electrólisis para la potabilización del agua?
El hipoclorito de sodio producido mediante electrólisis se utiliza para potabilizar el agua porque elimina patógenos y microorganismos de manera efectiva sin generar contaminantes secundarios significativos. Es una solución ideal para plantas de tratamiento de agua municipales y sistemas de agua a pequeña escala.
Rentabilidad del hipoclorito de sodio
El mercado del hipoclorito de sodio, especialmente el producido localmente, está en crecimiento. Su rentabilidad final depende de varios factores, aunque en general es una opción más económica y eficiente que otros métodos de fabricación:
- Coste de la electricidad: La electricidad representa una parte significativa de los costes operativos. Las plantas que acceden a electricidad a bajo costo o generan su propia energía mediante fuentes renovables pueden ser más rentables.
- Escalabilidad: Las plantas de mayor capacidad pueden diluir los costos fijos y beneficiarse de economías de escala, reduciendo el costo por unidad de hipoclorito producido.
- Mercado local: La proximidad a mercados consumidores reduce los costes de logística y aumenta la competitividad del hipoclorito producido localmente frente a las importaciones.
La electrólisis para la producción de hipoclorito de sodio y otros subproductos juega un papel crucial no solo en la industria actual, sino en el desarrollo social y económico de comunidades de todo el mundo. Su capacidad para generar productos químicos esenciales de manera segura y eficiente, mientras se adapta a las necesidades específicas de pureza y concentración, la convierte en una tecnología fundamental en el campo de la química aplicada y la ingeniería ambiental.
