Proses Solvay

Proses Solvay atau proses amonia-soda adalah proses pembuatan natrium karbonat (soda cuci) yang sering digunakan di bidang perindustrian. Proses ini pertama kali dikembangkan oleh Ernest Solvay pada tahun 1860-an sebagai pengganti proses Leblanc yang kurang efisien. Bahan bakunya mudah diperoleh dan tidak mahal, yaitu air garam dan batu kapur. Produksi soda cuci di seluruh dunia pada tahun 2005 diperkirakan mencapai 42 juta ton metrik,^[1] atau lebih dari enam kilogram per tahun untuk setiap orang di Bumi. Pabrik-pabrik kimia yang menggunakan proses Solvay kini memproduksi sekitar tiga per empat persediaan ini, sementara sisanya ditambang dari kandungan alami.

Reaksi kimia

Proses Solvay menghasilkan soda cuci (terutama dalam bentuk natrium karbonat (Na₂CO₃)) dari air garam (sebagai sumber natrium klorida atau NaCl) dan batu kapur (sebagai sumber kalsium karbonat atau CaCO₃).^[2] Proses kimia Solvay secara keseluruhan adalah:

2 NaCl + CaCO₃ → Na₂CO₃ + CaCl₂

Namun, rincian proses Solvay yang sebenarnya cukup rumit.^[3]^[4]^[5] Rincian tersebut dapat disederhanakan menjadi empat reaksi kimia yang saling berinteraksi seperti pada gambar di kanan atas. Pertama-tama larutan natrium klorida (NaCl) bereaksi dengan amonia (NH₃) dan karbon dioksida (CO₂).

NaCl + CO₂ + NH₃ + H₂O → NaHCO₃ + NH₄Cl (I)

Di pabrik-pabrik, reaksi ini dilakukan dengan mengalirkan air garam melalui dua menara. Di menara pertama, air garam diserapkan dengan gas amonia. Di menara kedua, gas karbon dioksida melewati air garam yang telah menyerap amonia, dan natrium bikarbonat lalu mengalami pengendapan.

Amonia yang diperlukan untuk reaksi (I) akan diperoleh dari langkah berikutnya, sehingga proses ini tidak memerlukan banyak amonia. Karbon dioksida yang dibutuhkan untuk reaksi (I) dihasilkan lewat proses pemanasan ("kalsinasi") batu kapur pada suhu 950–1100 °C. Kalsium karbonat (CaCO₃) di dalam batu kapur diubah sebagian menjadi kalsium oksida (CaO) dan karbon dioksida:

CaCO₃ → CO₂ + CaO (II)

Natrium bikarbonat (NaHCO₃) yang mengalami pengendapan pada reaksi (I) disaring dari larutan amonium klorida yang panas (NH₄Cl), dan amonium klorida lalu bereaksi dengan kalsium oksida (CaO) dari proses pemanasan batu kapur dalam langkah (II).

2 NH₄Cl + CaO → 2 NH₃ + CaCl₂ + H₂O (III)

CaO merupakan larutan basa yang kuat. Amonia dari reaksi (III) didaurulang untuk reaksi (I).

Endapan natrium bikarbonat (NaHCO₃) dari reaksi (I) lalu diubah menjadi natrium karbonat (Na₂CO₃) lewat proses kalsinasi pada suhu 160–230 °C dengan air dan karbon dioksida sebagai produk sampingan:

2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ (IV)

Karbondioksida dari langkah (IV) didaurulang untuk reaksi (I). Jika dirancang dengan benar, pabrik yang menggunakan proses Solvay dapat mendaur ulang hampir seluruh amonianya. Sementara itu, kalsium klorida yang menjadi produk sampingan dapat dijual sebagai garam jalanan.

Catatan kaki

^ Kostick, Dennis (2006). "Soda Ash", chapter in 2005 Minerals Yearbook, United States Geological Survey. See Table I.
^ Kiefer, David M. (February 2002). "Soda Ash, Solvay Style". Today's Chemist at Work. 11 (2): 87–88, 90. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2008-03-12. Diakses tanggal 2018-01-10.
^ Speight, James (2001). Chemical Process and Design Handbook. McGraw Hill. doi:10.1036/0071374337. ISBN 0-07-137433-7.
^ "Process Best Practices Reference Document (BREF) for Soda Ash," report produced by the European Soda Ash Producer's Association Diarsipkan 2006-10-03 di Wayback Machine., March 2004. Archived at WebCite from this original URL Diarsipkan 2008-04-07 di Wayback Machine. on 2008-03-01.
^ Moore, John T. Edd (2005). Chemistry Made Simple. Broadway Books. hlm. 190. ISBN 0-7679-1702-2.

Bacaan lanjut

Moffat, Wicky; Walmsley, M. R. W. (2006). "Understanding Lime Calcination Kinetics for Energy Cost Reduction". Technical Association of the Pulp and Paper Industry of South Africa. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2017-05-20. Diakses tanggal 2018-01-10. The minimum energy required to calcine limestone is about 316 gigajoule (300 MMBtu) per tonne.

Artikel bertopik kimia ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

[Kostick-1] Kostick, Dennis (2006). "Soda Ash", chapter in 2005 Minerals Yearbook, United States Geological Survey. See Table I.

[Kiefer-2] Kiefer, David M. (February 2002). "Soda Ash, Solvay Style". Today's Chemist at Work. 11 (2): 87–88, 90. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2008-03-12. Diakses tanggal 2018-01-10.

[3] Speight, James (2001). Chemical Process and Design Handbook. McGraw Hill. doi:10.1036/0071374337. ISBN 0-07-137433-7.

[ESAPA-4] "Process Best Practices Reference Document (BREF) for Soda Ash," report produced by the European Soda Ash Producer's Association Diarsipkan 2006-10-03 di Wayback Machine., March 2004. Archived at WebCite from this original URL Diarsipkan 2008-04-07 di Wayback Machine. on 2008-03-01.

[5] Moore, John T. Edd (2005). Chemistry Made Simple. Broadway Books. hlm. 190. ISBN 0-7679-1702-2.

[1]