Producción química en Alemania: fabricación de sosa con doble bonificación climática
Proceso limpio: electrodiálisis bipolar
Investigadores del Instituto Fraunhofer y sus socios han desarrollado en el proyecto Green Soda un método innovador y ecológico de producir sosa, esencial para una amplia gama de industrias. El proceso se basa en la electrodiálisis bipolar de la salmuera. Los procesos de intercambio iónico y la adición de dióxido de carbono dan como resultado la sosa verde. La tecnología también contribuirá a reforzar la fabricación en Alemania como emplazamiento industrial.
El carbonato sódico, también conocido como ceniza de sosa, es un material esencial utilizado en muchos sectores industriales diferentes. Sirve para hacer papel, conservar alimentos, fabricar vidrio y neutralizar ácidos. También se encuentra en los hogares, donde es el ingrediente principal de la levadura en polvo y se utiliza como quitamanchas y limpiador de desagües. Y las cifras lo reflejan: La asociación alemana de la industria química Verband der chemischen Industrie (VCI) indica que solo en Alemania se produjeron unos 2,1 millones de toneladas métricas de ceniza de sosa y bicarbonato sódico en 2023. El problema es que la producción de sosa emite grandes cantidades de dióxido de carbono: 800 kilogramos por tonelada métrica. Otro subproducto son las aguas residuales saladas, que aumentan la salinidad de las masas de agua.
La solución es un nuevo proceso de producción sostenible que no genera emisiones deCO2 perjudiciales para el clima ni aguas residuales salinas. El método se ha desarrollado en el Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS en colaboración con socios que trabajan en el proyecto conjunto de investigación Green Soda, que recibe financiación del Ministerio Federal de Economía y Acción por el Clima (BMWK). El Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf y operadores de instalaciones geotérmicas participan como socios del proyecto, junto con el fabricante de sosa QEMETICA Soda Deutschland.
Proceso limpio: electrodiálisis bipolar
La sosa se produce desde elsiglo XIX mediante el proceso Solvay. En este método, la piedra caliza se quema utilizando coque o carbón. Así se produce dióxido de carbono, que reacciona en fases posteriores con salmuera, amoniaco y cal, produciendo carbonato sódico, pero también grandes cantidades de aguas residuales de cloruro cálcico. "Nuestro método es una alternativa ecológica sin materiales básicos problemáticos", explica Hans-Jürgen Friedrich, director del grupo de electrólisis técnica, sistemas geotérmicos y laboratorio de radionúclidos del Fraunhofer IKTS.
El método Green Soda se basa en una ruta de proceso electroquímico. La pieza central de la tecnología es la electrodiálisis bipolar, que utiliza membranas ultrafinas. Los poros de estas membranas son tan diminutos que sólo pueden pasar iones individuales. Las membranas funcionan como un medio de intercambio que sólo deja pasar los aniones cargados negativamente o los cationes cargados positivamente. Esto significa que, durante el proceso, una mezcla de sal y agua -la salmuera- se divide en hidróxido de sodio y ácido clorhídrico. Los hidróxidos son compuestos salinos que forman hidróxido de sodio en contacto con el agua. Después, cuando se añadeCO2 al hidróxido de sodio, el producto final es sosa.
"Esto nos permite producir carbonato sódico sin arrojar gases de efecto invernadero a la atmósfera y sin que las nocivas aguas residuales industriales aumenten la salinidad de los ríos u otras masas de agua", afirma Friedrich. Los investigadores de Fraunhofer también planean utilizar energía térmica geotérmica para los procesos de cristalización y secado, con el fin de eliminar el uso de combustibles fósiles.
Reducción doble del carbono
Los investigadores del equipo están trabajando con socios del proyecto en un sistema a escala de planta piloto que proporciona elCO2 necesario para el proceso a partir de sistemas de biogás o procesos de combustión industrial. Esto significa que el proyecto Green Soda evita las emisiones nocivas de gases de efecto invernadero de dos formas a la vez: durante el proceso de fabricación y utilizando elCO2 sobrante de otras industrias.
Otra ventaja del nuevo método es que la producción neutra en carbono no requiere costosos certificados climáticos. Esto no sólo es bueno para el medio ambiente, sino también una importante contribución al mantenimiento de la base de fabricación industrial de alta calidad de Alemania, al tiempo que se obtiene un beneficio económico.
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