Proses Solvay

Proses Solvay atau proses amonia-soda adalah proses perindustrian utama untuk pengeluaran natrium karbonat (abu soda, Na2CO3). Proses soda amonia telah berkembang menjadi bentuk modennya oleh Ernest Solvay pada tahun 1860-an. Bahan-bahan untuk ini tersedia dan murah: garam garam (dari sumber pedalaman atau dari laut) dan batu kapur (dari kuari). Pengeluaran abu soda di seluruh dunia pada tahun 2005 telah dianggarkan sebanyak 42 juta tan metrik, yang lebih daripada enam kilogram (13 lb) setahun untuk setiap orang di Bumi. Tumbuhan kimia berasaskan solvay kini menghasilkan kira-kira tiga perempat daripada bekalan ini, dengan bakinya ditambang dari deposit semula jadi. Kaedah ini menggantikan proses Leblanc.

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). Proses kimia Solvay secara keseluruhan adalah:

 2 NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2

Namun, butiran proses Solvay yang sebenarnya amat rumit. 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 kilang, tindak balas ini dilakukan dengan mengalirkan air garam melalui dua menara. Di menara pertama, air garam diserapkan dengan gas amonia. Di menara kedua, gas karbon dioksida melepasi 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.

Rujukan

Bacaan lanjut 
  The minimum energy required to calcine limestone is about  per tonne.

Pautan luar
 European Soda Ash Producer's Association (ESAPA)
 Timeline of US plant at Solvay, New York
 Salt and the Chemical Revolution
 Process flow diagram of Solvay process

Proses kimia