Processo Solvay

Il processo Solvay per la produzione del carbonato di sodio deve il suo nome al chimico belga Ernest Solvay che lo brevettò nell’aprile del 1861.

Grazie al processo Solvay si può produrre a livello industriale sia il carbonato acido di sodio o idrogenocarbonato di sodio NaHCO3 (noto comunemente come bicarbonato di uso domestico) sia il carbonato di sodio Na2CO3 usato in altri procedimenti industriali come per esempio quello per la produzione del sapone.

Il processo solvay è usato ancora oggi, anche se in declino in quanto risulta più economico ricavare il carbonato di sodio sfruttando il “trona“, che è un minerale (carbonato acido di sodio biidrato) estraibile dai laghi salati di tutto il mondo.

Nel processo Solvay si sfrutta la differenza di solubilità in acqua a 25°c tra NH4Cl (37,3 g/100 cc di soluzione) ed il NaHCO3 formato (10,0 g/100 cc) nella seguente reazione tra una soluzione di NaCl (cloruro di sodio) ed NH3 (ammoniaca) con CO2 fatta gorgogliare nella soluzione dove forma acido carbonico (H2CO3):

NaCl + NH3 + H2CO3 → NaHCO3 + NH4Cl

Questa reazione é di equilibrio, ma viene continuamente spostata a destra dalla precipitazione del sale che viene così separato per filtrazione.

La reazione in acqua del bicarbonato di sodio é leggermente basica per l’ idrolisi dello ione HCO3 ; una soluzione di 50 g/l, infatti, ha un pH = 8,5 a 25°c.

Una sua proprietà chimica importantissima, sfruttata nel processo Solvay, é che si decompone sopra i 50°C in carbonato di sodio (Na2CO3) e anidride carbonica (CO2):

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

Così il prossimo passo del processo Solvay consiste nel recuperare il NaHCO3 formato e scaldarlo decomponendolo a circa 70°C.

Il cloruro di ammonio NH4Cl della soluzione viene riciclato recuperando l’ NH3 utilizzando l’ossido di calcio (calce viva) secondo la seguente reazione:

CaO + H2O → Ca(OH)2

Ca(OH)2 + 2 NH4Cl → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O

Siccome l’ammoniaca viene reimmessa nel ciclo, l’unico prodotto di scarto del processo è il cloruro di calcio CaCl2 che può essere commercializzato e utilizzato come anticongelante.

Il Na2CO3 è un sale alcalino e caustico. Una soluzione di 50 g/l a 25°C ha un pH di 11,5