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Le procédé chlore-alcali

Apprenez-en davantage sur l’histoire de l’électrolyse industrielle, les procédés modernes de fabrication du chlore et de la soude caustique et les principales associations industrielles.

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La technologie d’électrolyse à grande échelle est utilisée par l’industrie pour la fabrication de produits de chlore alcalin tels que le chlore (Cl2) et l’hydroxyde de sodium (NaOH / soude caustique), par électrolyse du chlorure de sodium (NaCl).

D’autres utilisations du processus comprennent la production d’hydroxyde de potassium (KOH) ou d’acide chlorhydrique (HCI / muriatique) et d’hypochlorite de sodium (eau de Javel).

Applications du chlore alcali

Les procédés chlore-alcali sont utilisés dans les milieux industriels depuis le 19ème siècle. Les produits qui en résultent offrent une multitude d’applications différentes et le processus lui-même est aujourd’hui la principale source de chlore dans le monde, avec des territoires comme les États-Unis, l’Europe occidentale, la Chine, l’Inde, le Brésil et le Japon en tête du monde en termes de capacité de production.

L’application du procédé chlore-alcali consiste à produire 3 produits chimiques principaux : le chlore, l’hydroxyde de sodium (soude caustique) et l’hydroxyde de potassium (potasse caustique).

Le chlore est principalement utilisé pour fabriquer des composés chimiques ou des produits chimiques organiques tels que le phosgène pour le polycarbonate, le chlorure de méthyle pour les silicones, le chlorure de polyvinyle (PVC), le chlorure de méthylène pour les adhésifs, les polyuréthanes, les chlorures de soufre pour la protection des cultures et les colorants, et le dioxyde de titane pour les catalyseurs.

Les produits fabriqués à partir de chlore sont utilisés dans divers secteurs, notamment :

  • Construction (fenêtres en PVC, conduites d’eau, planchers, matériaux de toiture)
  • Énergie (batteries, panneaux solaires, pales d’éoliennes)
  • Alimentation (protection des cultures, épaississants)
  • Santé et soins personnels (agents de blanchiment, cosmétiques, détergents, traitements dentaires/ciments, déodorants, nettoyage à sec, textiles)
  • Soins à domicile (peintures, adhésifs, réfrigérants)
  • Papier (encres, enduits, pâte à papier)
  • Produits pharmaceutiques (traitement du cancer)
  • Sécurité (traitement de l’eau)
  • Sport (équipement d’exercice, vêtements)
  • Technologie (circuits imprimés, fibres optiques, semi-conducteurs, smartphones)
  • Transport (pièces automobiles, liquide de frein, antigel)

Les produits à base d’hydroxyde de sodium (soude caustique) sont également utilisés dans de nombreux secteurs, notamment :

  • Construction (fibre de carbone, exploitation minière, placage métallique)
  • Énergie (raffinage du pétrole, éoliennes)
  • Santé et soins personnels (savons, brosses à dents, anticoagulants, shampooing, vitamines)
  • Ménage (matériel de cuisson, feuilles, portes et fenêtres)
  • Sport (vélos, raquettes de tennis, voiles)

Les produits à base d’hydroxyde de potassium (potasse caustique) sont présents dans des secteurs tels que :

  • Agriculture (engrais)
  • Énergie (batteries)
  • Alimentation (additifs, vin, chocolat)
  • Industrie (fonderie d’acier, caoutchouc, dioxyde de titane, extincteur, soudage)
  • Transport (liquide de dégivrage)

Euro Chlor, organisme professionnel représentant l’industrie européenne du chlore, propose une liste détaillée et interactive des applications du chlore, de la soude caustique et de la potasse caustique :

Histoire de l’électrolyse industrielle

À partir du début du 19esiècle, l’électrolyse du chlore alcali, passant d’expériences à l’échelle de laboratoire à des installations à l’échelle industrielle, s’est développée sur près de 100 ans.

1800 – William Cruikshank est crédité de la première formation de chlore à partir de saumure par la méthode de l’électrolyse.

1833 – Faraday articule les lois de l’électrolyse qui stipulent que la quantité de substance décomposée par un courant électrique est proportionnelle à la durée dans le temps et au courant du courant électrique produisant l’électrolyse.

1851 et 1853 – Cook et Watt obtiennent des brevets pour l’électrolyse du chlore à partir de la saumure.

Années 1880 – Après que de nouvelles inventions aient rendu possible l’alimentation en courant électrique élevé pour soutenir le processus, deux méthodes d’électrolyse de base ont été étudiées ; la « cathode à mercure » et la cellule « diaphragme ».

1892 - En Angleterre, Castner fait breveter la méthode de la pile à mercure à bascule, tandis qu’en Autriche, Kellner fait breveter une pile à mercure de conception similaire.

1893 – Une grande installation de cellules électrolytiques à diaphragme est réalisée à Rumford Falls au Canada.

1895 - Suite à un accord de brevet avec Solvay en Belgique (qui détenait les droits de brevet de la cellule Kellner), la société Castner-Kellner est formée.

1897 - Une grande installation d’électrolyse à l’échelle industrielle a été érigée à Weston Point, Runcorn, Royaume-Uni en 1897, produisant du chlore et de la soude caustique. À ce jour, INEOS dispose d’actifs d’électrolyse à grande échelle sur ce site d’origine, qui reste le siège d’INEOS Electrochemical Solutions.

Années 1900 – Un certain nombre d’installations de cellules à bascule et de diaphragmes ont commencé à apparaître dans le monde entier et sont restées populaires pendant de nombreuses années.

Années 1950 – Le procédé de technologie des cellules membranaires est développé, un processus plus économe en énergie qui ne repose pas sur l’utilisation de substances nocives.

Aujourd’hui – La majorité des installations de cellules de chlore et de soude caustique utilisent désormais le procédé de cellule à membrane. Les procédés à membrane et à cellule au mercure sont beaucoup moins utilisés en raison de leur utilisation d’amiante et de mercure respectivement, de nombreuses régions du monde utilisant la législation environnementale pour fermer toutes les usines de mercure encore existantes. Les efforts de développement en cours pour le procédé de cellule membranaire se concentrent sur la réduction encore plus importante de la consommation d’énergie, avec des innovations clés dans les revêtements d’électrodes, des conceptions d’électrodes optimisées « à espace zéro » et des matériaux de membrane améliorés.

Associations de l’industrie

L’industrie du chlore et de la soude caustique est représentée au niveau national et international par un certain nombre d’organisations professionnelles. Beaucoup d’entre eux organisent des événements annuels, des ateliers de formation sur les applications du chlore et de la soude caustique, des conseils de sécurité sur le chlore et la soude caustique et des ressources sur les meilleures pratiques pour les membres, ainsi que la gestion de l’industrie. Les données annuelles sur la production de chlore et de caustique sont également souvent compilées par ces organisations.