Procédé Solvay

Ce procédé a été découvert par le chimiste belge Ernest Solvay, qui ouvre sa première usine en Belgique en 1863.
Cette méthode industrielle est le principal procédé toujours utilisé aujourd'hui.

Principe.
Le procédé Solvay produit du carbonate de sodium (Na2CO3) à partir de sel (chlorure de sodium, NaCl) et de craie (carbonate de calcium, CaCO3) ; on obtient en outre du chlorure de calcium (CaCl2), qui n'est pas vraiment un déchet mais un produit utile, et le procédé utilise également de l'ammoniac qui n'est pas consommé mais réutilisé.

Bilan global des réactions :

2 NaCl + CaCO3 >>> Na2CO3 + CaCl2

Déroulement.
Le produit recherché est obtenu par calcination de bicarbonate de soude (aussi appelé : monohydrogénocarbonate de sodium) :

2 NaHCO3 >>> Na2CO3 + H2O + CO2

Le bicarbonate de soude (NaHCO3) est formé en faisant passer du dioxyde de carbone CO2 dans une solution aqueuse et basique de chlorure de sodium (milieu basique : ammoniaque, NH3+ H2O), le dioxyde de carbone se transforme donc en ion bicarbonate de sodium (qui peut précipiter en présence de l'ion sodium) :

CO2 + |Na+, Cl-] + [NH3, H2O] >>> |Na+, Cl-] + [HCO3-, NH4+] >>> NaHCO3 + [Cl-, NH4+]

Le CO2 nécessaire s'obtient en chauffant de la craie (carbonate de calcium, CaCO3) à une température d'environ 1000°C:

CaCO3 >>> CO2 + CaO

Très basique, l'oxyde de calcium (CaO) formé permet de retransformer l'ammonium (dans la solution de chlorure d'ammonium) en ammoniac, en produisant du chlorure de calcium :

2 NH4Cl + CaO >>> 2 NH3 + CaCl2 + H2O


Nota :
- le procédé Solvay est moins polluant et moins coûteux que le procédé Leblanc; procédé chimique qui permet d'obtenir du carbonate de sodium à partir de sel marin. Il est polluant car il rejette de l'acide chlorhydrique (HCl de la première étape) ainsi que du sulfure de calcium, CaS (dernière étape).
- le sel et la craie sont abondants et peu coûteux, et l'ammoniac est recyclé pendant la réaction.

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