[ Le sel, matière première du chlore ] [ Techniques d'électrolyse ] [ Impact sur l’environnement ] [ La sécurité dans le transport du chlore ] [ La soude caustique ]

Comment produit-on le chlore ? Techniques d’électrolyse et co-produits Le chlore est produit par électrolyse de saumure purifiée et concentrée, une solution de chlorure de sodium (voir NaCL) dissous dans l’eau. L'électrolyse produit non seulement du chlore sous forme gazeuse mais également les co-produits que sont la soude caustique (ou lessive de soude - NaOH ) et l'hydrogène (H2) . sel + eau = chlore + soude caustique + hydrogène 58.5g 18g 35.5g 40g 1g     Il existe trois techniques différentes: Le procédé à l’amalgame de mercure, aussi appelé électrolyse à mercure ; l'électrolyse à diaphragme ; l'électrolyse à membrane. L’électrolyse à mercure La cellule à électrolyse comporte une anode en titane. Celle-ci est disposée au-dessus d'une cathode mobile de mercure coulant sur le fond de la cellule ; du chlore gazeux (Cl2) se dégage de l'anode sous l'effet du courant électrique continu dans une solution de chlorure de sodium (NaCl) ; ce gaz est refroidi, séché et ensuite liquéfié et réfrigéré; du sodium métallique (Na) apparaît dans la cathode de mercure et s’y dissout pour former un amalgame. Cet amalgame est envoyé dans un réacteur séparé où il réagit avec de l'eau déminéralisée (H2O). Cette réaction génère de l'hydrogène (H2) et une solution de soude caustique (NaOH) à 50%. Le mercure est ainsi régénéré et peut être renvoyé dans l'électrolyseur ; la saumure épuisée, sortant de l'électrolyseur, est à nouveau concentrée en sel et recyclée ; cette réaction en deux phases permet d'obtenir des produits finis très purs. L’électrolyse à mercure est la technique industrielle la plus ancienne. Elle existe depuis 1888. Elle s'est surtout développée en Europe, où environs 46% des capacités de production de chlore font appel à cette technique. Pour de plus amples informations sur l'incidence de l'électrolyse à mercure sur l'environnement et la santé, voir l’électrolyse à mercure et l’environnement. Salle d'électrolyse à mercure couverte L’électrolyse à diaphragme L'électrolyse à diaphragme s'est surtout développée aux Etats-Unis. En Europe, ce procédé couvre 18% de la production de chlore; Le procédé à diaphragme utilise une cellule comportant un diaphragme en amiante; Le diaphragme empêche le chlore de se mélanger à l'hydrogène et à la soude caustique; Celui-ci est déposé sur un treillis en acier agissant telle une cathode. De cette manière, on empêche le mélange du chlore et de la soude caustique; De l'hydrogène se dégage dans le compartiment cathodique et de la soude caustique apparaît sous forme d'une solution de 10 à 12%. Cette saumure contient encore de 10 à 15% de sel non transformé. Le désavantage est qu’il est nécessaire de concentrer la soude caustique et de précipiter le sel. Ce qui est très coûteux en investissement et en énergie. De plus, la soude caustique ainsi obtenue n’est pas suffisamment pure pour certaines applications car elle contient encore environ 1 % de sel. L’électrolyse à membrane La cellule est divisée en deux compartiments par une membrane poreuse de très grande qualité. Le tout fonctionne comme un échangeur d'ions; Le compartiment anodique est alimenté par la saumure purifiée et saturée en chlorure de sodium; Du chlore se libère à l’anode, de l’hydrogène à la cathode; Les ions de sodium se déplacent au moyen de la membrane vers le compartiment cathodique où ils réagissent avec de l’eau pour former la lessive de soude; Après évaporation, la concentration finale est augmentée de 32% à 50% . Cette technique s’est développée dans les années '70 et présente un double avantage: une consommation d’énergie basse, voisine de celle des cellules à diaphragme; la production d’une soude caustique très pure. En Europe, ce procédé est utilisé pour la production de 33 % du chlore . Cathodes dépolarisées à l'oxygène Des essais ont récemment été menés avec des cathodes dépolarisées à l'oxygène. En réduisant l'oxygène au lieu de produire de l'hydrogène, on pourrait économiser 30% supplémentaires d'énergie. Cette technique prometteuse devrait pouvoir être appliquée sans trop de problèmes aux installations existantes. Actuellement, cette technique représente 2 % de la production totale. Qu'advient-il des co-produits de l'électrolyse? Lors de la production de chlore, on obtient automatiquement aussi les co-produits: l’hydroxyde de sodium et l’hydrogène. L’hydroxyde de sodium ou lessive de soude possède, tout comme le chlore, un large champ d’application. Elle intervient dans la fabrication de pâte à papier, savon et fibres textiles. Elle sert à la neutralisation des eaux acides dans les stations d'épuration, au nettoyage des bouteilles à boissons et des citernes, à l'élimination des colorants lors du recyclage du papier, au lavage des gaz de fumées des centrales thermiques, à la fabrication de l'aluminium, etc. (Pour plus d’informations, voir Soude caustique.) Lors de la production de chlore, on obtient de l'hydrogène, lequel sera réutilisé comme combustible; On peut dire que l'hydrogène sera l'un des vecteurs énergétiques importants dans le futur, tout comme l'électricité à la fin du 19ème siècle. Vecteur énergétique : oui, mais non source d'énergie puisqu'une autre source d'énergie est nécessaire à le produire; Le principe de la pile à combustibles est simple : générer de l'électricité en convertissant l'énergie libérée lors de la réaction chimique entre l'oxygène (de l'air) et l'hydrogène. Une pile à combustion produit donc de l'électricité et … de l'eau pure; En outre, l'hydrogène est une matière première inépuisable. Il pourrait bien devenir le combustible pour les moteurs des "véhicules propres" de demain et pour le chauffage. Les vaisseaux spatiaux américains marchent depuis pas mal de temps à l'hydrogène. Il existe déjà des autobus et des voitures qui utilisent l'hydrogène comme source d'énergie pour leurs moteurs électriques presque insonores et non-polluants.Les piles à combustions remplaceront à l'avenir les piles dans les PC portables, les GSM, les vidéos et autres appareils; Outre son emploi comme combustible, l'hydrogène est utilisé dans les industries alimentaires (margarine) et électronique ("puces"), dans l’industrie pétrolière (hydrogénation de produits intermédiaires importants, comme l’ammoniac) et dans de nombreuses applications de la chimie de synthèse (par exemple: peroxyde d'hydrogène, aniline, production de matières plastiques, etc.) ainsi que dans la fabrication du verre.

Le site internet peut contenir des données plus récentes que celles du livre blanc en pdf

Pour en savoir plus à propos de ce chapitre, téléchargez la section correspondante du Livre Blanc du Chlore. (4 pages - format .pdf - 26Ko)

Vous pouvez télécharger la version intégrale du Livre Blanc du Chlore. ( 232pages - format .pdf - 1Mo)