Ap 03 - Industria de Álcalis e Cloro

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AP 03 – Industria de Cloro e Álcalis (Na2CO3 e NaOH) 
ETEC Conego José Bento – Professor João da Mata 
1 -Introdução 
Qualquer indústria seja de produtos químicos ou não, compra a matéria prima, trabalha essa matéria-
prima e obtém os produtos. Isto quer dizer que qualquer indústria se preocupa com: 
fornecimento → fabricação → venda 
A indústria química procura produzir substâncias que possibilitem a outras indústrias fabricar produtos 
melhores, usando materiais que existem na natureza. 
Para falar da soda caustica, primeiro devemos falar do cloro. 
O cloro (grego chlorós, esverdeado) é um elemento químico, símbolo Cl de número atômico 17 (17 
prótons e 17 elétrons) com massa atômica 35,5 u, encontrado em temperatura ambiente no estado 
gasoso. Gás extremamente tóxico e de odor irritante, foi descoberto em 1774 pelo sueco Carl Wilhelm 
Scheele. 
O cloro está situado na série química dos halogênios (grupo 17 ou 7A). No estado puro, em condições 
normais, é um gás de coloração amarelo esverdeada, formado por moléculas diatômicas, Cl2, sendo 2,5 
vezes mais pesado do que o ar. É um elemento abundante na natureza e um elemento químico essencial 
para muitas formas de vida. Encontrado na natureza combinado com outros elementos, principalmente 
na forma de cloreto de sódio, NaCl, e em outros minerais como a silvina, KCl, ou na carnalita, 
KMgCl3·6H2O. É o halogênio mais abundante na água do mar com uma concentração de 
aproximadamente 18000 ppm. Na crosta terrestre está presente em menor quantidade, uns 130 ppm. 
É praticamente impossível encontrá-lo sem estar combinado com outros elementos, devido a sua alta 
reatividade. 
A indústria do cloro e dos álcalis (barrilha e soda cáustica) constitui uma das mais importantes entre as 
indústrias químicas pesadas. Estas substâncias estão nas vizinhanças do ácido sulfúrico e da amônia 
quanto ao montante do valor do respectivo consumo. A produção brasileira de cloro representa 60% do 
mercado latino-americano e responde por 1% do PIB nacional. As aplicações são tantas, que é difícil 
haver um bem de consumo que, num certo estágio da sua fabricação, não tenha dependido do cloro e 
dos álcalis. 
1.1 -História dos Processos de Produção de Soda Cáustica e de Cloro 
O processo moderno de fabricação da barrilha é o processo Solvay. Antes deste método ser desenvolvido, 
o processo LeBlanc (1773) tinha adoção universal. Este antigo processo era baseado na calcinação do 
sulfato de sódio com carvão num forno rotatório, seguido pela lixiviação do produto formado pela água. 
O produto bruto da reação era a cinza negra. A lixiviação se fazia a frio, o que possibilitava certa hidrólise 
dos sulfetos. Estes eram convertidos a carbonato mediante o tratamento com dióxido de carbono dos 
gases provenientes do forno de calcinação. A solução resultante era concentrada para a cristalização do 
carbonato de sódio, que era então seco ou calcinado. Em 1861, Ernest Solvay começou a desenvolver o 
processo da amônia-soda. No início, foi grande a dificuldade deste método competir com o processo 
LeBlanc, mais antigo e bem estabelecido. Em alguns anos, entretanto, o processo Solvay reduziu a quase 
um terço o preço corrente da barrilha (carbonato de sódio) e substituiu completamente o LeBlanc na 
altura de 1915. 
As soluções de soda cáustica sempre foram usadas desde o início do emprego habitual da soda, pelos 
idos de meados do século XVIII. O desenvolvimento do produto sólido comercializável provém dos 
fabricantes de soda LeBlanc (1853), que o obtinham mediante uma caustificação pela cal: 
Na2CO3 + Ca (OH)2 → 2NaOH + CaCO3 
que dependia do carbonato de cálcio ser quase insolúvel em água. 
A produção eletrolítica da soda cáustica era conhecida no século XVIII, mas somente a partir de 1890 o 
álcali passou a ser produzido desta forma para o consumo industrial. Até pouco antes da Primeira Guerra 
Mundial, a quantidade de soda cáustica vendida como co-produto do cloro eletrolítico era quase 
desprezível em comparação com a quantidade proveniente da caustificação da barrilha. Em 1940, 
entretanto, a soda eletrolítica principiou a superar a soda cáustica da barrilha e, na altura de 1962, esta 
última tinha quase desaparecido. 
A demanda do cloro como alvejante (hipoclorito de sódio) levou ao desenvolvimento dos processos 
Weldon e Deacon, baseados no ácido clorídrico, durante a última metade do século XIX. No processo 
Weldon e Deacon, a oxidação era realizada pelo dióxido de manganês, enquanto no processo Deacon 
usava-se o ar com o cloreto de cobre funcionando como catalisador. 
O desenvolvimento de equipamento gerador de corrente contínua, de grande capacidade, no final do 
século XIX, tornou obsoleto o processo de caustificação e, nos meados do século atual, mais de 99% da 
produção mundial de cloro eram obtidos pelo processo eletrolítico. 
 
2- Soda Cáustica 
2.1-Obtenção Industrial 
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 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. 
No processo da eletrólise, a soda cáustica é coproduzida numa proporção fixa de 1 tonelada de cloro e 
1,13 toneladas de soda cáustica. Utilizada numa grande variedade de aplicações industriais, a soda 
cáustica é muito valorizada pelo seu poder neutralizador que ajuda a controlar e remediar a poluição 
ácida do meio ambiente. Por isso é usada em vários processos para controlar a acidez, neutralizar os 
rejeitos ácidos e para a lavagem de gases. 
2.2- Principais aplicações da soda cáustica 
É um reagente essencial para a produção de diversos produtos químicos orgânicos. Entre as principais 
aplicações está o branqueamento de papel e celulose, além de ser amplamente utilizada na indústria 
química e petroquímica, metalurgia (produção de alumina para a indústria do alumínio), sabão e 
detergentes, indústria têxtil e de alimentos. De origem natural, tem relevante papel na prevenção à 
poluição e no tratamento de efluentes, viabilizando diversos processos industriais. 
As principais aplicações são: 
Controle da poluição 
Por sua propriedade alcalina, a soda cáustica é o oposto químico dos ácidos e por isso consegue 
neutralizá-los. A reação de neutralização produz a água e o sal. Lavadores de gases são dispositivos para 
o controle da poluição do ar, projetados para utilizar as propriedades alcalinas da soda cáustica. Tais 
sistemas neutralizam as emissões de gases ácidos de chaminés, contribuindo assim para tornar o meio 
ambiente mais limpo e livre de poluição. 
Além disso, as instalações de galvanização de metal geram efluentes contendo concentrações de metais 
pesados dissolvidos que terão que ser removidos antes dos efluentes serem descarregados nos esgotos 
municipais ou nos corpos d’água receptores. Normalmente, pode-se obter isso adicionando um produto 
químico alcalino do tipo soda cáustica aos efluentes. Os hidróxidos de metais insolúveis formados pela 
reação da soda cáustica com os metais dos efluentes são fisicamente removidos, como parte do processo 
de pré-tratamento dos efluentes. 
A soda cáustica também pode ser usada para neutralizar a drenagem ácida das minas, um dos principais 
perigos ambientais. Durante o trabalho de mineração, se o ar e a água entram em contato com minerais 
recentemente extraídos que contém enxofre, estes se oxidam rapidamente e liberam uma determinada 
quantidade de acidez, metais e outros componentes químicos prejudiciais ao meio ambiente. A soda 
cáustica é especialmente eficiente em neutralizar fluxos baixos de drenagem ácida das minas localizadas 
em locais remotos, e tratar também os fluxos que apresentam um altoteor em manganês. 
Limpeza 
A soda cáustica desempenha um papel importante na fabricação de sabão em pó, sabão em barra e 
detergentes, sendo que uma quantidade significativa vem sendo usada na produção de sabões industriais 
e sabões especiais. Os países em desenvolvimento apresentam demanda significativa de soda cáustica, 
pois o sabão em barra costuma ser usado exclusivamente para a lavagem de roupas e para a higiene 
pessoal. Os sabões especiais incluem os sabões para limpeza de fornos e de equipamentos para a 
preparação de alimentos, detergentes mais potentes para lavadoras de pratos, limpeza de pisos, limpeza 
de metais, removedores de tinta e muitos outros usos. 
Outros usos 
A soda cáustica é usada na produção de tecidos de algodão para fortalecer as fibras e absorver melhor 
o tingimento. Estima-se que cerca de 90% do algodão é tratado com soda cáustica. A soda cáustica 
também apresenta uma série de outras aplicações na indústria de alimentos, como por exemplo, no 
refino do óleo animal e vegetal, na remoção de ácidos graxos e para descascar batatas, frutas e vegetais. 
Além disso, é usada na produção de celulose, papel e alumínio. Também, quantidades significativas de 
soda cáustica são usadas no tratamento de águas residuais municipais e industriais. 
 
3- Cloro 
3.1- Introdução 
Fundamental para o desenvolvimento humano, o cloro está muito presente no nosso dia a dia. O mais 
comum é associá-lo à água. Devido ao seu poder bactericida, é usado no tratamento de água e no 
saneamento básico desde 1908, assegurando saúde e qualidade de vida. Pela sua propriedade 
desinfetante, também é utilizado em limpeza de piscinas. Os seus usos, porém, vão muito além disso. 
O cloro é usado na fabricação de milhares de produtos imprescindíveis às necessidades da sociedade 
contemporânea, ajudando a humanidade a se desenvolver de forma sustentável. 
A produção brasileira de cloro representa 60% do mercado latino-americano e responde por 1% do PIB 
nacional. São 7 plantas produtivas, que empregam 1,3 mil trabalhadores. A lista de aplicações do cloro 
na atividade econômica é extensa. O produto possui uma série de derivados químicos utilizados em 
indústrias e empresas prestadoras de serviços. Entre os principais deles, está o PVC (poli cloreto de 
vinila), um dos plásticos mais versáteis e largamente empregado na construção civil. Outros derivados 
estão presentes em processos dos setores de siderurgia e mineração que, por sua vez, fornecem matéria-
prima para os segmentos automotivo, eletrônicos e elétricos, recreação etc. 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. 
3.2- Principais aplicações 
Na fabricação de PVC 
A principal aplicação industrial do cloro é na fabricação de PVC (cloreto de polivinila), um plástico muito 
importante, que é utilizado em escala industrial desde 1930. Feito a partir de sal (57%) e óleo (43%), o 
PVC é um material sustentável, menos dependente do petróleo do que qualquer outro termoplástico. 
Devido à sua natureza versátil, tem aplicações industriais e comerciais nas áreas de construção civil, 
medicina, alimentos (insumo para a produção de embalagens), calçados, brinquedos, fios e cabos, 
revestimentos e outros. Como isolante térmico é muito utilizado em janelas, portas e forros. 
Na indústria automobilística, o PVC entra em muitos componentes do carro, como estofados de vinil, 
para choques e tapetes, almofadas de assento de poliuretano, painéis, correias do ventilador e 
alternador, mangueiras, juntas e vedações, aditivos de combustível e de freio e transmissão de fluidos. 
Nas aeronaves, é empregado na fabricação de titânio nos motores a jato e de alumínio na fuselagem. 
Também é relevante para a indústria de Tecnologia da Informação, embalagem, moda, design, materiais 
de revestimento, dispositivos médicos e uma infinidade de outros usos. 
O Instituto do PVC, fundado em 1997, reúne os segmentos da cadeia produtiva do PVC, representada 
por fornecedores de matérias-primas, insumos e utilidades, produtores de resinas, aditivos, 
equipamentos, indústria de transformação, recicladores e distribuidores. 
 
Na Medicina na fabricação de medicamentos 
O cloro está presente em 85% dos medicamentos, seja em sua formulação final ou como parte do 
processo de produção, incluindo os remédios para tratamento de Aids, alergias, artrite, câncer, 
depressão, diabetes, doenças cardíacas, infecções, pneumonia, meningite e hipertensão. Além disso, o 
cloro ajuda a proteger os pacientes de infecções hospitalares (limpar e desinfetar áreas de trabalho e 
matar bactérias que podem viver em sistemas de ar-condicionado do hospital). 
Também é essencial na fabricação de produtos médicos, como bolsas de sangue, equipamentos de diálise 
e transfusão, cateteres, luvas cirúrgicas, embalagens para preservar e proteger medicamentos, próteses, 
marcapassos entre outros. 
Na produção de alimentos 
Produtos à base de cloro também protegem as lavouras, assegurando o fornecimento de grãos e 
vegetais. A água sanitária (hipoclorito de sódio) é fortemente difundida na higienização de alimentos. O 
cloro está presente na composição de 96% dos produtos químicos empregados para proteger as 
plantações agrícolas. No preparo dos alimentos comerciais, produtos à base de cloro são usados para 
eliminar bactérias de origem alimentar, tais como Salmonella, Escherichia coli e Campylobacter, na 
higienização das embalagens para manter os alimentos seguros e frescos, na preparação de molhos e 
geleias e para realçar o sabor dos alimentos. 
 
Na fabricação de componentes de qualquer meio de transporte 
Componentes do carro como estofados de vinil, para-choques e tapetes, almofadas de assento de 
poliuretano, painéis, correias do ventilador e alternador, mangueiras, juntas e vedações, aditivos de 
combustível e de freio e transmissão de fluidos levam cloro. 
Nas aeronaves, o cloro é utilizado na fabricação de titânio nos motores a jato e de alumínio na fuselagem. 
 
Na fabricação de diversos equipamentos de lazer esportivos ou não 
Muitas atividades de lazer contam com equipamentos feitos com cloro, tais como piscinas de vinil, bolas 
de futebol, sacos de golfe, barracas de nylon e jaquetas à prova de água, roupas molhadas e balsas 
infláveis, pranchas de surf, raquetes de tênis e brinquedos infantis. 
 
Fluxograma de processos de obtenção e de aplicações de cloro e de Álcalis 
 
4- INDÚSTRIAS 
Os processos produtivos brasileiros são semelhantes aos utilizados em países desenvolvidos, 
acompanhando as inovações tecnológicas e superando exigências da legislação ambiental brasileira. Os 
futuros acréscimos de capacidade produtiva de cloro e soda se darão por meio de tecnologias de ponta, 
como células de membrana ou diafragma de cerâmica (em desenvolvimento). 
4.1- Fabricação da Barrilha 
O carbonato de sódio ou carbonato sódico é um sal branco e translúcido de fórmula química Na2CO3, 
usado entre outras coisas na fabricação de sabão, vidro e tintas. O carbonato de sódio é conhecido 
comumente de "barrilha". Pode ser encontrado na natureza ou ser obtido artificialmente, graças a um 
processo idealizado e patenteado em 1791 pelo médico e químico francês Nicolas Leblanc. No método 
Leblanc ocorrem as seguintes reações químicas: 
Reação do sal comum com o ácido sulfúrico: 
2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl 
Reação de calcinação do Na2SO4 com calcário e carvão: 
Na2SO4 + CaCO3 + 2 C → Na2CO3 + CaS + 2 CO2 
Posteriormente este método foi substituído pelo de Ernest Solvay (conhecido por Processo Solvay ou 
Amônia-Soda), químico belga. Utilizou-se como matérias primas, o cloreto de sódio (sal comum) , o 
amoníaco e o carbonato de cálcio (pedra calcária), conseguindo tornar mais barata a obtenção do sal e 
eliminar alguns dos problemas que apresentavao método Leblanc. Em 1915 fechou a última fábrica de 
soda Leblanc. 
4.2- Fabricação da Barrilha pelo processo Solvay 
As matérias primas do processo Solvay são o sal e o calcário, além de coque ou de gás. A amônia é um 
reagente cíclico no processo, sendo pequena a quantidade perdida. O calcário mais conveniente é duro 
e resistente, tem pequena concentração de impurezas (a sílica é o menos desejável), e é britado a um 
tamanho grosseiro, mas razoavelmente uniforme (entre 10 a 20 cm). O coque metalúrgico calcina o 
calcário e fornece um suplemento de CO2. O cloreto de sódio entra nas reações como uma salmoura 
natural ou artificial, saturada, em geral proveniente do sal gema. 
Reações: 
 
Fluxograma do processo industrial de fabricação da barrilha pelo Processo Solvay 
 
Fluxograma resumido de preparação do carbonato de sódio e cloreto de cálcio a partir do 
calcário e amônia – Processo Solvay 
 
Raw material → Material bruto Product → Produto By-product → Subproduto 
4.3- Fabricação de bicarbonato de sódio a partir da solução saturada de barrilha (Na2CO3) 
O bicarbonato de sódio não se obtém mediante a refinação do bicarbonato de sódio bruto retido nos 
processos Solvay. Existem várias reações para isto. 
1- Há uma grande dificuldade em secar completamente este carbonato. 
2- Seria perdido o valor da amônia presente nele cru. 
3- A presença de pequenos traços de amônia atribui ao bicarbonato um odor, que o torna impróprio para 
muitas aplicações. 
4- O bicarbonato feito desta forma conteria um grande número de outras impurezas. 
Para se fabricar o bicarbonato de sódio, prepara-se inicialmente uma solução saturada de barrilha, que 
é então aduzida ao topo de uma coluna semelhante à torre de carbonatação usada na fabricação de 
barrilha. Na base da torre, injeta-se dióxido de carbono comprimido e se mantém a temperatura em 
torno de 40ºC. A suspensão de bicarbonato que se forma é removida pela base da torre, filtrada e lavada 
num filtro a tambor rotatório. Depois da centrifugação, o material é seco numa esteira transportadora 
contínua, a 70ºC. O bicarbonato obtido por este processo tem uma pureza de 99,9%. 
O bicarbonato de sódio tem um amplo uso na manufatura de levedura em pó, na fabricação de água 
carbonatada e de artigos de couro, e nos extintores de incêndio. 
 
 
5- FABRICAÇÃO DO CLORO E DA SODA CAUSTICA POR ELETROLISE 
O cloro e a soda cáustica são preparados quase que exclusivamente por métodos eletrolíticos, usando-
se cloretos fundidos ou soluções aquosas de cloretos de metais alcalinos. Na eletrólise das salmouras, o 
cloro é produzido no ânodo e o hidrogênio, juntamente com o hidróxido de sódio ou de potássio, no 
cátodo. Inventaram-se industrialmente muitos modelos engenhosos de cuba eletrolítica em virtude de 
ser necessário manter separados os produtos do ânodo e do cátodo. Todos os modelos, entretanto, são 
variedades do tipo a diafragma ou do tipo com eletrodo intermediário de mercúrio. 
 
5.1-TECNOLOGIAS DE PRODUÇÃO POR ELETRÓLISE 
O processo industrial de produção de cloro e álcalis por eletrolise pode ocorrer com o uso de três 
tecnologias: célula de diafragma, célula de mercúrio e célula de membrana. Os produtos obtidos são o 
cloro (Cl2), a soda cáustica (NaOH) ou a potassa cáustica (KOH) e o hidrogênio (H2). 
A obtenção dos produtos ocorre nos eletrodos (anodo e catodo) pela passagem de uma corrente 
elétrica de alta intensidade através de salmoura tratada (solução de sal – cloreto de sódio – NaCl) que 
circula em uma cuba chamada célula eletrolítica. 
Quando a matéria prima utilizada é o cloreto de potássio (KCl) se obtém a potassa cáustica ao invés da 
soda cáustica. 
Resumindo; o cloro é produzido pela passagem de uma corrente elétrica através de uma solução de 
salmoura (sal comum dissolvido em água). Este processo é chamado de eletrólise. Os subprodutos 
gerados são a soda cáustica (hidróxido de sódio ou NaOH) e o hidrogênio (H2). Para cada tonelada de 
cloro, são produzidas 1,1 toneladas de soda cáustica e 0,03% toneladas de hidrogênio. O hidrogênio é 
recuperado e utilizado como combustível ou no processo para fabricação de ácido clorídrico (HCl). 
No Brasil, a tecnologia mais utilizada pelo setor de cloro e soda é a de diafragma, que corresponde a 
63% da capacidade instalada, sendo 9% diafragma sem asbestos e 54% com crisotila. Em seguida vem 
a tecnologia de membrana (23%) e a de mercúrio (14%). 
 
Processo de obtenção de Cloro e Soda caustica através da eletrolise com Célula de membrana. 
 
Tabela de descarga de íons 
Na tabela a seguir é mostrada a ordem de facilidade com que os íons se descarregam em cada eletrodo. 
Assim é possível determinar qual íon prevalece na competição para se determinar quem se descarregará 
num eletrodo. 
Tabela 2: Facilidade de descarga 
 
Para a eletrólise da salmoura, verifica-se que o H+ tem maior facilidade de descarga que o Na+ . 
Como a ionização da água é muito baixa, ocorre à descarga da própria água no catodo, conforme 
a reação: 
2 H2O +2e - → H2o + 2OH - 
Além disso, verifica-se que o Cl- descarrega no anodo mais facilmente que o OH- , portanto, a 
reação no anodo é: 
2 Cl - → Cl2 + 2 e- 
Analisando as reações acima, verifica-se que na indústria cloro-soda, produz-se o gás cloro, e o 
gás hidrogênio e, além disso, resta a solução de íons Na+ e OH- que, concentrada, é vendida como 
soda cáustica, na forma de líquido concentrado, lentilhas ou escamas. Existe uma reação paralela 
que, dependendo da indústria, busca-se impedir ou ainda estimulá-la. É a reação: 
2 NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O 
Nesta reação o produto relevante é o hipoclorito de sódio, princípio ativo da água sanitária. 
5.2- Fabricação de sódio e cloro pela eletrólise ígnea do NaCl 
2NaCl 2Na(s) + Cl2(g) 
Etapas do processo 
A cuba para a eletrólise é constituída por uma caixa de aço, retangular, fechada, com revestimento 
refratário. O anodo é feito de carvão e o catodo de ferro e ficam em compartimentos separados. A 
cuba é operada a 600ºC, e como cloreto de sódio tem um ponto de fusão elevado (804ºC), adiciona-
se cloreto de cálcio para abaixá-lo, portanto temos um eletrólito eutético (33,2% NaCl e 66,8% 
CaCl2), entrando na cuba para realizar a eletrólise. 
No catodo deposita-se uma mistura de sódio e cálcio, mas com o abaixamento da temperatura a 
solubilidade do cálcio diminui no sódio, de modo que os cristais de cálcio sedimentam-se no banho. 
O sódio bruto é filtrado, entre 105º e 110ºC, resultando em sódio a 99,9%. Muitas vezes, o sódio 
fundido é vazado num carro-tanque cheio com nitrogênio, onde se solidifica, sendo então 
transportado. 
 
5.3- Fabricação de sódio e outros metais alcalinos mais gás cloro por Eletrólise com uso de 
três tecnologias 
5.3.1- Processo por Célula de diafragma 
Este método é utilizado principalmente no Canadá e Estados Unidos. Neste processo, a célula é 
dividida em dois compartimentos: o anódico e o catódico. Eles são separados por uma tela metálica 
perfurada, impregnada a vácuo, com amianto crisotila. Esse diafragma em instalações mais 
recentes pode ser de resina polimérica em substituição ao amianto crisotila. 
Se utiliza um catodo perfurado de aço ou ferro e um anodo de titânio recoberto de platina ou 
óxido de platina. Ao catodo se adere um diafragma poroso de fibras de asbesto misturado com 
outras fibras como, por exemplo, o politetrafluoroetileno. 
A salmoura entra no compartimento anódico e flui através do diafragma para o compartimento 
catódico. O cloro é produzido no compartimento anódico. Os íons de sódio passam para o 
compartimento catódico. A soda cáustica e o hidrogênio são produzidos neste compartimento. A 
soda cáustica produzida sai da célula com alta concentração de sal que é posteriormente removido 
por filtragem. 
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 juntos. Com o uso, o diafragma vai entupindo-se, o que se percebe 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, desta forma, diminui 
muito ou impede, as reações paralelas (por exemplo a formação de hipoclorito de sódio). 
As membranas semipermeáveis, que deixam passar o NaOH enquanto retêm o NaCl, 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. 
5.3.1.1- Características principais: 
➢ Emprega diafragma poroso à base de asbesto (amianto) 
➢ O segundo processo em utilização no mundo 
➢ Menor consumo de energia elétrica que nas células de mercúrio 
➢ Consumo total de energia é maior, pois 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 
➢ Custo de manutenção do diafragma é expressivo 
➢ O asbesto é material agressivo à saúde e deve ser corretamente manipulado 
 
5.3.1.2- Etapas do Processo eletrolítico com célula de Diafragma 
I- Purificação da salmoura 
A salmoura após um aquecimento prévio, é adicionada a ela, íons OH - e CO3 2- , a quente, 
ocorrendo as seguintes reações de precipitação: 
 
Eliminando assim o cálcio, o ferro e o magnésio. Em alguns casos, remove-se os sulfatos por 
meio do BaCl2 
II- Neutralização da salmoura 
Após ser realizada a etapa anterior, a solução de salmoura apresenta-se muito básica, então 
se torna necessário neutralizá-la para realizarmos a eletrólise. 
NaOH + HCl→ NaCl + H2O 
III- Aquecimento da salmoura a 65º C para iniciar a eletrólise. 
IV- Eletrólise do NaCl em cubas a diafragma 
Primeiro ocorre as seguintes dissociações; 
2 NaCl → 2 Na+ + Cl – 
2 H2O → 2 H+ + OH - 
Para o anodo dirigem-se os aníons 2Cl - e OH - . Como a facilidade de perder elétrons do Cl - é 
maior do que do OH- , ocorre a descarga dos íons Cl - , conforme a reação abaixo: 
2 Cl - → Clº2 + 2 e- Eº = -1,36 V 
Para o cátodo dirigem-se o 2Na+ e 2H+. Como a facilidade do H+ em ganhar elétrons é maior 
do que do Na+, ocorre à descarga dos íons H+ da água. Como a ionização da água é muito 
baixa, ocorre à descarga da própria água, conforme a reação abaixo: 
2H2O + 2e - → H2º+ 2OH – Eº = -0.83 V 
2e- + 2 H+ → H2º 
Nesta eletrólise se obtém H2 e Cl2, e o NaOH como subproduto conforme mostra a reação final 
abaixo: 
Reação global: 2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2º + Clº2 
V- Evaporação e filtração do sal 
Em virtude de a eficiência de decomposição das células eletrolíticas estar na faixa de 50%, 
metade do NaCl inicial está na solução diluída de soda cáustica, portando, necessita-se: 
✓ Concentrar a solução de NaOH que está a 10-12% a 50%, para diminuir a solubilidade de 
NaCl na solução e assim retornar este ao sistema. 
A soda diluída proveniente da cuba eletrolítica passa por uma bomba que irá unir esta corrente 
com uma parte da corrente de soda concentrada proveniente do evaporador de múltiplos efeitos 
(soda concentrada a 50%), para assim, facilitar o abaixamento da solubilidade do sal na solução 
de soda. Esta nova corrente formada dirige-se ao separador de sal. O sal precipitado no fundo 
do separador é levado a um filtro lavador. Do filtro sai o sal que irá retornar ao sistema e a 
solução de NaOH que é levada a corrente de alimentação do evaporador, sendo formada pela 
solução que ficou em suspensão no separador de sal. 
A outra parte da corrente que sai do evaporador, contendo a solução concentrada de NaOH 
50%, vai para um tanque de depósito de soda concentrada a 50%. 
5.3.1.3- Como é obtido os diversos tipos de soda cáustica 
A solução concentrada a 50% sai do tanque de depósito e é dirigida a outras operações 
unitárias, mediante a forma desejada do produto. 
a) Soda cáustica líquida 
Depois de resfriado, este licor dirige-se a um tanque de sedimentação, e após completa 
sedimentação, esta soda pode ser vendida como soda cáustica líquida, em carros-tanque ou 
em tambores. 
b) Soda cáustica sólida 
A soda caustica sólida é obtida de duas formas: 
1-Processo Simples 
A soda a 50% pode ser concentrada até 70-75% num evaporador de um estágio, usando vapor 
a 75-100 psi (5,10 - 6,80 atm). Esta solução muito concentrada deve ser operada em tubos com 
camisa de vapor para impedir sua solidificação, e através deles é levada ao caldeirão de 
acabamento. 
Estes caldeirões são fechados especiais, em ferro fundido, a fogo direto. A temperatura final é 
de 500-600°C e evapora-se toda a água, exceto 1% ou menos. O produto é bombeado então, 
para uma máquina de escamas, onde é colocado em tambores para a venda. 
2-Processo para a obtenção de soda cáustica de alta qualidade 
A soda a 50% contém impurezas tais como o ferro coloidal, o NaCl e o NaClO3. Antes de esta 
ser concentrada, ela é resfriada para que estes sais precipitem. A solução resultante, então é 
colocada em uma centrífuga, de onde são retirados os sais, obtendo assim uma soda mais pura. 
Esta é levada ao evaporador de efeito simples para ser concentrada a 70-75%, repetindo assim, 
a partir daqui o processo simples de fabricação de soda. 
5.3.1.4- Como é obtido o Cloro 
O cloro quente que sai do anodo arrasta bastante vapor de água, então inicialmente é resfriado 
para condensar a maioria do vapor. Depois é seco numa torre a ácido sulfúrico. Saindo da torre 
este é comprimido a 35psi (2,5 atm), e às vezes até 80psi (5,5 atm). O calor de compressão é 
removido e o gás é condensado. O cloro líquido é estocado em pequenas bombonas, ou em 
cilindros de cerâmica. Resta sempre um resíduo constituído por uma mistura de cloro e ar, e 
este pode ser usado para a fabricação de derivados do cloro, orgânicos ou inorgânicos, 
especialmente de pós-alvejantes. 
5.3.1.5- Como é obtido o Hidrogênio 
O hidrogênio é frequentemente transformado em outros compostos como o ácido clorídrico ou 
a amônia, ou é empregado na hidrogenação de compostos orgânicos. 
5.3.2- Processo por Célula de mercúrio 
Foi o primeiro método utilizado para produzir cloro em escala industrial. Neste processo ocorrem 
perdas de mercúrio gerando problemas ambientais. Nas duas últimas décadas do Século XX o 
processo foi melhorado, embora ainda ocorra a perda de 1,3 gramas de mercúrio por tonelada 
de cloro produzida. Devido aos problemas ambientais este processo está sendo substituído pela 
eletrólise de célula de membrana que, atualmente, é responsável pelo suprimento de menos de 
20% da produção mundial de cloro. É empregado um catodo de mercúrio e um anodo de 
titânio recoberto de platina ou óxido de platina. O catodo está depositado no fundo de uma 
célula de eletrólise e a anodo sobre este, a pouca distância. A célula é preenchida com cloreto 
de sódio e, com uma diferença de potencial adequada, se processa a eletrólise. 
Neste processo, o mercúrio flui no fundo da célula, que atua como um catodo, que torna possível 
a obtenção dos produtos. A produção ocorre em dois compartimentos distintos: a célula 
eletrolítica e o decompositor: 
Na célula eletrolítica ocorre a eletrólise do sal (NaCl ou KCl), obtendo-se o cloro no anodo e 
amálgama de mercúrio e sódio ou potássio no catodo. Esta amálgama flui para o decompositor 
(decomponedor). 
No decompositor (decomponedor), que é um vaso hermético e parte integrante do sistema 
eletrolítico, ocorre a reação do amalgama com a água, obtendo-se a soda cáustica ou a potassa 
cáustica e o hidrogênio. O mercúrio volta ao primeiro compartimento, em circuito fechado. 
As cubas de mercúrio produzem um NaOH mais puro, mas a pequena perda de mercúrio para 
o ambiente provoca graves problemas, pois provoca a concentração, em alguns peixes, de metil 
mercúrio em doses letais. É possível que, com processos cuidadosos de controle, associados 
ao tratamento da água, doar e dos efluentes, as fábricas com as células de mercúrio satisfaçam 
às exigências de não poluição do ambiente e possam sobreviver. 
5.3.2.1- Características principais: 
➢ Processo mais antigo e ainda de maior utilização no mundo 
➢ 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 
O mercúrio é poluente, mas pode ser eficientemente controlado 
 
5.3.2.2- Etapas do fluxograma 
A salmoura concentrada é levada a um tanque de distribuição, o qual a dirige para uma cuba a 
mercúrio. 
Na cuba a mercúrio, a salmoura afluente é parcialmente decomposta num compartimento 
denominado de eletrolisador, entre um anodo de grafita e um catodo móvel de mercúrio. A 
temperatura média da eletrólise é cerca de 65ºC. Forma-se cloro gasoso no anodo e o 
amálgama de sódio no catodo, conforme as reações abaixo: 
Reação Anódica: 2Cl - (aq) → Cl2(aq) + 2é 
 Cl 2(aq) → Cl 2(g) 
Reação Catódica: 2Na+(aq) + Hg +2e- → 2Na(Hg) 
Reação Global: 2NaCl(aq) + Hg → Cl2(g) + 2Na(Hg) 
Também deixa a célula de mercúrio uma terceira corrente contendo salmoura e cloro, a qual irá 
se dirigir a um tanque de depósito, que estando preenchido dará sequência ao processo, 
levando a solução a um tanque de evaporação, onde saíra gás cloro para as bombas de vácuo 
e a salmoura para o extrator. No extrator é retirado da salmoura o cloro e ar, e esta irá retornar 
a célula após ser ressaturada com sal sólido e puro. 
onde se torna o anodo de um catodo de ferro ou grafita, num eletrólito de solução de NaOH. 
Nesta célula, injeta-se água purificada em contracorrente com o amálgama de sódio e forma-se 
o hidrogênio, enquanto a concentração da solução de soda sobe para 40-50%. Quando a 
temperatura do meio é mantida a 100ºC é possível obter NaOH a 73%. A saída dessa corrente 
de água, retorna o mercúrio a célula de mercúrio. 
Reação Anódica: 2Na(Hg) → 2Na+ + Hg + 2e- 
Reação Catódica: 2H2O +2e - → 2OH - + H2(g) 
Reação Global de decomposição: 2Na(Hg) + 2H2O → 2NaOH(aq) + H2(g) + Hg 
A soda que sai do decomponedor pode ser vendida como soda cáustica líquida, em carros-
tanque ou em tambores. O hidrogênio gerado passa por uma torre de refrigeração e então é 
frequentemente transformado em outros compostos como o ácido clorídrico ou a amônia, ou é 
empregado na hidrogenação de compostos orgânicos. 
5.3.3- Processo por Célula de Membrana 
Este método é o que se pretende implantar para a produção de cloro. Estima-se uma produção 
mundial de aproximadamente 30% deste elemento. Este método é similar ao método que se 
emprega na célula de diafragma. O diafragma é substituído por uma membrana sintética 
seletiva que deixa passar íons Na+, porém não permite a passagem de íons OH – e Cl -. 
O NaOH obtido é mais puro e mais concentrado 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 NaOH obtida seja menor, sendo necessário concentrá-lo. Por 
outro lado, o cloro obtido pelo método da amálgama de mercúrio é mais puro. 
5.3.3.1- Características principais: 
➢ Emprega membrana semipermeável 
➢ Processo moderno, de tecnologia recente e com poucas unidades instaladas no Mundo do 
século 21 
➢ 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 
➢ Custo de reposição das membranas é alto 
➢ Pelas informações até hoje disponíveis, o processo não é poluente 
 
Eletrólise com célula de membrana 
 
 
6- Principais produtores de cloro e soda no Brasil 
CLORO 
Aracruz – RS 
Braskem – SP 
Carbocloro – SP 
Igarassu – PE 
Nexen – ES 
Pan-Americana – RJ 
SODA CÁUSTICA 
Aracruz - RS (líquido) 
Braskem - SP (escamas e líquido) 
Carbocloro - SP (escamas e líquido) 
Dow Brasil - SP (líquido) 
EKA - RJ (lentilhas) 
Igarassu - PE (escamas e líquido) 
Pan-Americana - RJ (escamas e líquido) 
Solvay Indupa - SP (líquido) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERENCIAS 
http://www.abiclor.com.br/soda-caustica/ em 12/03/21 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5735002/mod_resource/content/1/Aula%2006%20-
%20Industria%20do%20cloro%20e%20dos%20alcalis.pdf em 12/03/21 
Imagem da Célula de Membrana 
https://www.researchgate.net/figure/Diaphragm Cell process (reproduced with permission of Euro Chlor... | 
Download Scientific Diagram (researchgate.net). Acesso em 18/03/21 
 
http://www.abiclor.com.br/soda-caustica/
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5735002/mod_resource/content/1/Aula%2006%20-%20Industria%20do%20cloro%20e%20dos%20alcalis.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5735002/mod_resource/content/1/Aula%2006%20-%20Industria%20do%20cloro%20e%20dos%20alcalis.pdf
https://www.researchgate.net/figure/Diaphragm-Cell-process-reproduced-with-permission-of-Euro-Chlor_fig2_236954646
https://www.researchgate.net/figure/Diaphragm-Cell-process-reproduced-with-permission-of-Euro-Chlor_fig2_236954646