איכויות שונות של סודה קאוסטית: לתעשייה, למזון ולמי שתייה

סודה קאוסטית (נתרן הידרוקסיד, NaOH) היא חומר בסיסי ושימושי מאוד במגוון רחב של תעשיות – החל מתעשייה טכנית, דרך תעשיית המזון ועד לטיפול במי שתייה. אך האם קיימים הבדלים באיכות החומר לפי השימוש? בהחלט. איכות הסודה קאוסטית משתנה בהתאם לתהליך הייצור ולדרישות התקינה הספציפיות לכל תחום. במאמר זה נסביר את ההבדלים בין סוגי הסודה קאוסטית, תהליכי הייצור שלה, והמשמעויות השונות לתעשיות השונות.                              

תהליך ייצור סודה קאוסטית

סודה קאוסטית המכונה גם בשם סודיום הידרוכסיד מיוצרת באלקטרוליזה של מלח בישול (NaCl)   הנקרא תהליך כלור-אלקלי. בכל תהליך, תמיסת מלח עוברת אלקטרוליזה על ידי פעולת זרם חשמלי ישר הממיר יוני כלוריד לכלור אלמנטרי. תגובת התהליך הכללית היא:

2NaCl + 2 H₂O → Cl₂ + H₂ + 2NaOH

בכל שלוש השיטות, הכלור (Cl₂) מיוצר באלקטרודה החיובית (אנודה) והסודה הקאוסטית (NaOH) והמימן (H₂) מיוצרים, באופן ישיר או עקיף, באלקטרודה השלילית (קתודה). שלושת התהליכים נבדלים בשיטה שבה נשמרים תוצרי האנודה בנפרד מתוצרי הקתודה. ישנם שלוש שיטות יצור עיקריות והן:

• תהליך ממברנה:

בתהליך זה, תמיסת מלח בישול (נתרן כלורי) עוברת דרך ממברנה מיוחדת תוך העברת זרם חשמלי. הממברנה עשויה מפולימר המאפשר רק ליונים חיוביים לעבור דרכה. משמעות הדבר היא שרק יוני הנתרן מתמיסת הנתרן כלורי יכולים לעבור דרך הממברנה - ולא יוני הכלוריד. היתרון בכך הוא שתמיסת הנתרן התהליך מפריד את הנתרן מהכלור ומייצר סודה קאוסטית, כלור ומימן. התמיסה יכולה לעבור מתא האנודה אל צד הקתודה. רמה גבוהה יותר של נוזל נמצאת בצד האנודה. זה מבטיח שזרימת הנוזל תמיד משמאל לימין - מה שמונע מתמיסת נתרן הידרוקסיד שנוצרת למצוא את דרכה חזרה למקום שבו מיוצר כלור.  ההידרוקסיד שנוצרת בתא הימני לעולם לא תזדהם בתמיסת נתרן כלורי.

תמיסת הנתרן כלורי שבה נעשה שימוש חייבת להיות טהורה. אם היא מכילה יוני מתכת אחרים, גם אלה יעברו דרך הממברנה וכך יזהמו את תמיסת הנתרן ההידרוקסיד.

• תהליך תא כספית:

בתהליך זה, תמיסת מלח עוברת דרך תא המכיל כספית. הכספית יוצרת אמלגם עם הנתרן, שמופרד לאחר מכן ליצירת סודה קאוסטית.   לטכניקת תאי הכספית יש יתרון על פני טכניקות תאי דיאפרגמה ותאי ממברנה בכך שהיא מייצרת גז כלור כמעט ללא חמצן, ותמיסת סודה קאוסטית של 50% משקלי. עם זאת, תאי כספית פועלים במתח גבוה יותר (3-5V) ובצפיפות זרם (7-10kA/m2) מאשר תאי דיאפרגמה ותאי ממברנה, ולכן משתמשים ביותר אנרגיה (לא כולל ריכוז סודה קאוסטית). הטכניקה דורשת גם תמיסת תמלחת טהורה עם מעט מאוד מזהמים מתכתיים או ללא מזהמים כלל כדי למנוע את הסיכון לפיצוץ עקב יצירת מימן בתא. טכניקת תאי הכספית גורמת באופן טבעי לפליטות סביבתיות של כספית. תהליך זה פחות נפוץ כיום בשל חששות סביבתיות ובריאותיות הקשורים לשימוש בכספית.   תהליך זה הוצא משימוש באירופה.

• תהליך תא דיאפרגמה:

בתהליך זה, תמיסת מלח עוברת דרך דיאפרגמה שמפרידה בין האלקטרודות האנודה והקתודה. מי המלח המוכנסים לתא האנודה זורמים דרך הדיאפרגמה החדירה לתא הקתודה. בתהליך מתקבלת תמיסת סודה קאוסטית, כלור ומימן.   

טכניקת תא הדיאפרגמה  שונה מטכניקת תא הכספית בכך שכל התגובות מתרחשות בתוך תא אחד ושפכי התא מכילים גם מלח מומס וגם סודה קאוסטית. דיאפרגמה משמשת להפרדת הכלור המשתחרר באנודה, לבין המימן והסודה הקאוסטית המיוצרים ישירות בקתודה ללא דיאפרגמה לבידודם, תהליך זה פחות יעיל מהתהליך הממברנה אך עדיין בשימוש בתעשיות מסוימות. החיסרון העיקרי בשיטה זאת הוא שהתמיסה המתקבלת  של נתרן הידרוקסיד גם מזוהמת בנתרן כלורי.  בתהליך זה מתקבלת תמיסת נתרן ההידרוקסיד מדוללת ואותה מרכזים לריכוז 50-45% באמצעות אידוי. במהלך תהליך זה, רוב הנתרן כלורי מתגבש כמלח מוצק. המלח מופרד מתמיסת הסודה קאוסטית . גם לאחר תהליך ההפרדה של המלח המוצק מתמיסת סודה קאוסטית תכילה תמיסה  אחוז קטן של נתרן כלורי.

השפעת שיטת הייצור על איכות הסודה קאוסטית

בכל אחת מהשיטות מתקבלת סודה שאיכותה שונה. ההבדלים באיכות הסודה קאוסטית (נתרן הידרוקסיד, NaOH) בין שיטות הייצור השונות נובעים בעיקר מהטוהר של החומר המתקבל ומהריכוז של מזהמים. הנה כמה נקודות עיקריות:

• תהליך ממברנה: נחשב לאיכותי ביותר, מכיוון שהוא מייצר סודה קאוסטית עם ריכוז נמוך מאוד של מזהמים כמו כלורידים וסולפטים.
• תהליך תא כספית: מייצר סודה קאוסטית עם ריכוז גבוה יותר של מזהמים, כולל עקבות של כספית, ולכן פחות מומלץ לשימושים רגישים.
• תהליך תא דיאפרגמה: מייצרת סודה קאוסטית עם ריכוז גבוה יותר של מזהמים בהשוואה לתהליך ממברנה, אך עדיין נחשבת לאיכותית לשימושים תעשייתיים רבים.

מהן הדרישות לסודה קאוסטית בשימושים השונים לתעשיות השונות ?

באופן כללי ישנו תקן ישראלי ת"י 670 המגדיר איכויות שנות של סודה קאוסטית מוצקה ונוזלית עם שיטות בדיקה .

שימוש במי שתייה

סודה קאוסטית המיועדת לטיפול במי שתייה -חייבת לעמוד בדרישות התקן הישראלי למי שתייה תקן 5438 חלק 6.

שימוש בתעשיית המזון

סודה קאוסטית המיועדת לתעשיית המזון מחויבת בעמידה בדרישות FCC (Food Chemicals Codex) וכן בקבלת רישיון ממשרד הבריאות. הדרישות כוללות:

• רמת טוהר גבוהה מאוד
• רמות נמוכות במיוחד של מזהמים (כגון מתכות כבדות וכלורידים)
• ביצוע בדיקות איכות תקופתיות
• אחסון במכלים ייעודיים לשמירה על יציבות החומר

שימוש בתעשיית התרופות והקוסמטיקה

קיימים תקנים מחמירים נוספים  לסודה קאוסטית המשמשת לייצור תרופות ומוצרי קוסמטיקה. הנה כמה מהתקנים המרכזיים:

• תקן USP (United States Pharmacopeia): תקן זה מתייחס לדרישות טוהר מחמירות מאוד עבור סודה קאוסטית המשמשת בתעשיית התרופות. הוא כולל בדיקות איכות מקיפות כדי להבטיח שהחומר נקי ממזהמים.
• תקן FCC (Food Chemicals Codex): תקן זה מתייחס לסודה קאוסטית המשמשת בתעשיית המזון והקוסמטיקה, ומבטיח רמת טוהר גבוהה מאוד וריכוז נמוך של מזהמים .
• תקן ISO 22716: תקן זה מתייחס לדרישות ייצור נאותות (GMP) עבור מוצרי קוסמטיקה, כולל שימוש בחומרים כמו סודה קאוסטית בתהליכי הייצור.

לסיכום

לסיכום, קיימות איכויות שונות של סודה קאוסטית, והבחירה הנכונה תלויה בתעשייה ובדרישות התקינה הרלוונטיות לה. איכות הסודה מושפעת באופן ישיר מתהליך הייצור, כאשר תהליך ממברנה נחשב לטוב ביותר מבחינת רמת הטוהר.

חברתנו דשנים וחמרים כימיים מקבוצת ICL מייצרת סודה בתהליך ממברנה באתר היצור של ים המלח. הסודה היא בעלת איכות גבוהה ובעלת אישורים לתעשיית המזון בנוסף לאישור למי שתייה.

למידע נוסף על סודה קאוסטית תוצרת קונצרן ICL ניתן לקבל באתר - https://www.icl-im.com/product/sodium-hydroxide/

להזמנות צרו קשר - https://www.icl-im.com/contact-us/