O método da célula de Mercúrio envolve a utilização de duas câmaras, a câmara primária é composta por catodos de mercúrio e anodos de titânio recobertos de platina (Imagem 1). Inicialmente a câmara primária é abastecida com uma solução concentrada de NaCl, em seguida o cátion sódio sofre redução no catodo onde se deposita na forma de sódio metálico (Na), e se dissolve no mercúrio formando amálgama de sódio Na(Hg), observe a equação química no esquema 1. Enquanto isso, nos anodos de titânio recobertos por platina, o íon cloro sofre oxidação transformando-se em cloro gasoso que é imediatamente liberado, observe a equação química do esquema 1. Após isso, o amálgama de sódio Na(Hg) migra para a câmara secundária onde entra em contato com água, nesse momento o mercúrio age como anodo oxidando o sódio e transformando-o no cátion sódio (esquema 2), ao mesmo tempo que isso ocorre, a água sofre redução promovendo a formação de gás hidrogênio e fornecendo hidroxilas para reagir com o cátion sódio formando o hidróxido de sódio, observe as reações no esquema 2.

Apesar de ainda ser utilizado na atualidade, esse processo apresenta alto consumo energético e provoca grandes contaminações ao meio ambiente devido ao efluente líquido proveniente da lavagem das células que contém mercúrio. Por esse motivo outros métodos estão sendo empregados na produção de hidróxido de sódio.

O método da célula de membrana utiliza dois compartimentos separados por uma membrana polimérica de politetrafluoretileno (Imagem 2), o primeiro possui uma entrada para a solução de cloreto de sódio e um anodo, neste compartimento o cloreto sofre oxidação formando gás cloro, observe o esquema 3. Enquanto isso o cátion sódio atravessa a membrana polimérica, que é impermeável ao ânion cloreto, e flui para o segundo compartimento. Neste, a água sofre redução no catodo liberando gás hidrogênio e fornecendo íons hidroxilas que reagem com o sódio iônico proveniente do primeiro compartimento, o resultado desse processo é a formação de hidróxido de sódio, observe o esquema 3.

Diferente das células de Mercúrio esse método não apresenta desvantagens consideráveis, além de econômico ele produz hidróxido de sódio com alto grau de pureza.

O método da célula de diafragma funciona da mesma forma que a célula de membrana, porém ao invés de usar uma membrana polimérica ele utiliza um diafragma que só permite a migração do cátion sódio para o segundo compartimento. Apesar de ser energeticamente mais econômico que a célula de mercúrio, o diafragma é feito de amianto, um material que gera resíduos indestrutíveis que podem causar câncer aos trabalhadores que lidam com o processo de fabricação do hidróxido de sódio, em razão disso, nas últimas décadas, as empresas tentam substituir esse pela membrana polimérica da célula de membrana

Por fim, é importante salientar que as empresas estão em constante busca de aprimoramento, por isso pesquisas voltadas a redução do consumo energético das células e a diminuição da quantidade de efluente liberado estão sendo realizadas.

Bibliografia:

Lakshmanan, Shyam, and Thanapalan Murugesan. “The chlor-alkali process: work in progress.” Clean Technologies and Environmental Policy 16.2 (2014): 225-234.

da Silva, Illana MCB. “Hidróxido de Sódio (CAS Nº 1310-73-2).” Revista Virtual de Química 4.1 (2012): 73-82.

O plástico é um derivado do petróleo e pode ser produzido de várias maneiras, um dos plásticos mais comuns é o polietileno (figura 1), o polietileno é produzido por um processo denominado polimerização radicalar, onde a molécula de eteno (figura 2), que é obtida do processo de craqueamento da nafta, um dos derivados do petróleo, é atacada por um catalisador, como por exemplo peróxidos orgânicos (nesse caso representados por R), que são responsáveis pela quebra de uma das ligações do eteno (figura 3), após essa quebra, a adição sucessiva de mais moléculas de eteno causa o prolongamento da cadeia (figura 4) pois os elétrons livres advindos da quebra da ligação π do eteno forma novas ligações simples com outras moléculas de eteno, isso ocorre até o processo ser interrompido, o resultado desse processo é um dos polímeros mais simples, também conhecido como polietileno (figura 5).

Figura 1: molécula do polietileno; Fonte: Omnexus

Figura 2: molécula de eteno; Fonte: Infoescola

Figura 3: uso de peróxido na molécula de eteno; Fonte: Solomons

Figura 4: adição sucessiva de mais moléculas de eteno; Fonte: Solomons

Agora que já entendemos a química por trás da produção de polietileno vamos observar o processo industrial. Na indústria o gás eteno, com alto grau de pureza, após ser comprimido, passa por um reator onde a pressão varia de 1000 a 3000 atm e a temperatura é mantida entre 140 e 330 °C, nesse reator o catalisador é adicionado para iniciar a reação de polimerização, após a reação o polietileno (figura 5) é separado do gás eteno não consumido durante a reação que retorna para o processo de compressão.

Figura 5: polietileno; Fonte: StanislauV

Agora, com o conhecimento da estrutura molecular de um plástico, é possível analisar o porquê de sua resistência ao processo de degradação, a resposta é bem simples, ao comparar uma garrafa PET com uma maçã observa-se que esta é degradada por microrganismos ao seu redor, enquanto o plástico não é tão afetado por esses organismos, deixando essa responsabilidade para fatores como calor, que mesmo intenso em várias partes do mundo, não é suficiente de destruir esse polímero.

Bibliografia:

Solomons, T. W. Graham Química orgânica: volume 1 / T.W. Graham Solomons, Craig B. Fryhle, Scott A. Snyder; tradução Edilson Clemente da Silva … [et al.]. – 12. ed. – Rio de Janeiro: LTC, 2018.

Luiz Antônio Barbosa et al. Low density polyethylene-LDPE: Market, production, properties and applications. Disponível em: <https://www.researchgate.net/publication/316253852_Low_density_polyethylene-LDPE_Market_production_properties_and_applications>. Acesso em: 9 abr. 2022.

Meir Barak. Why does it take plastic so long to break down?. Disponível em: <https://davidson.weizmann.ac.il/en/online/askexpert/why-does-it-take-plastic-so-long-break-down#:~:text=The%20reason%20for%20the%20slow,familiar%E2%80%9D%20to%20bacteria%20in%20nature.>. Acesso em: 9 abr. 2022.