Por la importancia que el sulfato de sodio tiene en diversas industrias a nivel mundial, el Grupo de Investigación en Procesos Reactivos Intensificados con Separación y Materiales Avanzados (Prisma) de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, empleó una técnica conocida como salting-out o precipitación con antisolvente, que permite la producción sintética de esta sustancia con un bajo consumo energético y menor impacto ambiental.
¿Qué es el sulfato de sodio?
El sulfato de sodio, también conocido como sulfato de disodio, tetraoxosulfato de disodio, sulfato sódico (Na2SO4) es una sustancia incolora y cristalina, que presenta una buena solubilidad en el agua bajo enfriamiento de la disolución por efecto entrópico.
La sal deshidratada, libera energía creando una reacción exotérmica al hidratarse y disolverse. Al enfriarse una disolución saturada, por lo general se observa sobresaturación. Aun cuando tiene una buena solubilidad en agua, presenta una mala solubilidad en la mayoría de los disolventes orgánicos con excepción de la glicerina.
El sulfato de sodio es un producto muy importante que se encuentra en la naturaleza en 12 tipos de depósitos minerales; sin embargo, sólo dos de ellos son comercialmente importantes, la tenardita y la mirabilita.
La ternardita es un mineral incoloro y blanco, y la mirabilita, se encuentra en salmueras, en las que posee un 56% de agua de cristalización, por lo que es llamada Sal de Glauber.
¿Cómo se obtiene el sulfato de sodio?
Actualmente la mayor parte del sulfato de sodio se obtiene de minas de glauberita, de la explotación de lagos salados y como subproducto en muchos procesos industriales donde se neutraliza el ácido sulfúrico con bases de sodio.
Los principales productores a nivel mundial son las provincias de Jiangsu y Sichuan en China, seguidas de España, en donde se encuentra el mayor yacimiento de glauberita del mundo, ubicado en Cerezo de Río Tirón, Burgos.
Aplicaciones del sulfato de sodio
El sulfato de sodio anhidro tiene propiedades higroscópicas y, por lo tanto, se utiliza como desecante en el laboratorio o la industria química. También se emplea en la fabricación de la celulosa con la que se elabora el papel y otros productos derivados y como aditivo en la fabricación del vidrio y plástico.
El sulfato de sodio, también se añade a los detergentes en polvo para mejorar su comportamiento mecánico y por sus cualidades como desinfectante, en donde puede representar una parte importante del peso total del producto y puede causar irritación después de un pequeño periodo de tiempo. Puesto que es un tipo de tensioactivo, es utilizado también en diversos productos de limpieza para reducir la tensión del agua con las superficies.
El utilizar jabones faciales que contengan sulfatos, puede causar un desbalance y hacer que la piel genere más sebo de lo normal generando cutis graso y con tendencia a acné. Además, los sulfatos están contaminados con 1,4 Dioxina que es un cancerígeno.
El sulfato de sodio también se emplea en productos de higiene personal como los shampús, ya que los sulfatos son moléculas que remueven la suciedad y la grasa del cuero cabelludo y cabello.
En el área de la salud, tiene utilidad en toxicología como acelerador del tránsito intestinal junto con la administración de carbón activado, para disminuir la absorción intestinal de tóxicos ingeridos.
En la industria de alimentos y bebidas, también se utiliza como acidulante. También se emplea en el teñido de telas, afinación en vidrio y en procesos químicos.
Aunque a nivel mundial el sulfato de sodio es utilizado en la industria textil y en la producción de vidrio, textiles y papel, su uso más importante en México es la fabricación de detergentes y en el proceso solvay para producir carbonato de sodio.
Precauciones con el sulfato de sodio
El sulfato de sodio puede representar un riesgo para la salud por el carácter irritante del producto que puede afectar los ojos, nariz y garganta, especialmente si es inhalado, ya que puede ser muy dañino. También puede producir quemaduras en la piel.
También puede representar un riesgo para el medio ambiente si se vierte en cuerpos de agua ya que esto puede propiciar la contaminación del agua y del suelo y afectar la vida las plantas y animales, por lo que no se debe permitir que caiga en fuentes de agua, drenajes y alcantarillas.
Sin embargo, el principal riesgo del sulfato de sodio radica en la reacción que se produce si se mezcla con ácidos o bases fuertes.
Producción sintética de sulfato de sodio, más rentable y ambiental
Por la importancia que el sulfato de sodio tiene en diversas industrias a nivel mundial, el Grupo de Investigación en Procesos Reactivos Intensificados con Separación y Materiales Avanzados (Prisma) de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, empleó una técnica conocida como salting-out o precipitación con antisolvente, que permite la producción sintética de esta sustancia con un bajo consumo energético y menor impacto ambiental.
La nueva técnica incluye la adición de un agente antisolvente a una solución acuosa de cloruro de sodio mezclado con ácido sulfúrico. Esta técnica es operación comúnmente usada en la industria farmacéutica porque permite altos rendimientos, pureza de los productos y rapidez de reacción.
Con el proceso salting out, también conocido como precipitación salina –usado para extraer proteínas– se modifica la solubilidad de una sal presente en solución con la inclusión de un agente antisolvente como agua y elementos orgánicos, u otra sal, lo que permite separar más fácilmente la nueva sal (sulfato de sodio) de la mezcla, según explica el profesor Miguel Ángel Gómez García, del Departamento de Ingeniería Química de la UNAL Sede Manizales.
Para llevar a cabo la investigación utilizaron como antisolvente 0,5 gramos de etanol, para garantizar que la solubilidad del cloruro de sodio sea lo suficientemente alta para llevar a cabo la disociación de los iones y que la solubilidad de sulfato de sodio sea muy baja para que permita su precipitación.
Para dimensionar la importancia que el sulfato de sodio tiene en Colombia, en 2018 las importaciones superaron las 219.000 toneladas, provenientes principalmente de China, Francia, Brasil, Rusia, Islas Vírgenes, Estados Unidos y España, por un valor de casi 11 millones de dólares.
El profesor Gómez asegura que, con esta nueva técnica el país podrá producir el 20 % del sulfato de sodio que actualmente importan de otros países. Para ello se debe tener un proceso continuo de trabajo las 24 horas del día y los 365 días del año, y tener disponibles 1.057,2 kg/h de cloruro de sodio y 887,2 kg/h de ácido sulfúrico.
La planta de producción
Como parte de la investigación se plantea la puesta en marcha de una planta de producción que requerirá una inversión de 9,790 millones de pesos colombianos, considerando tanto la infraestructura, montaje, instalación, tuberías, accesorios, instrumentación, control, instalaciones eléctricas, construcción civil, las materias primas, el transporte o flete y un seguro de mercancía.
Los investigadores aseguran que esta planta será rentable en lo económico, ya que se obtendrá un margen de ganancias cercano a los 650 millones de pesos por mes, por lo que será posible recuperar la inversión inicial en un lapso de 1,5 a 2 años. Además, podría satisfacer un gran sector del mercado interno colombiano.
Producción de sulfato de sodio
El sulfato de sodio es la forma natural más común de las sales de sodio. Sus formas minerales más usuales se pueden encontrar en depósitos masivos de sales solubles, como los lagos salinos y playas del mundo.
En la industria mundial de químicos, la mayor parte del sulfato de sodio se obtiene por la extracción minera de materiales ricos en sodio y sulfato como las sales naturales. Los materiales son extraídos por remoción directa o por extracción mecánica.
Después de un pretratamiento, las fuentes de sodio se purifican con ayuda de lavados continuos, evaporaciones y disoluciones-cristalizaciones; para la extracción de estas sales minerales se necesitan solventes agresivos, los cuales son dañinos para el medio ambiente.
Con la técnica propuesta por la UNAL Sede Manizales se disminuye el consumo energético, el tamaño y número de los equipos, los costos de operación y de servicio, además de reducir el impacto negativo del proceso productivo en el medio ambiente.
Productos que ofrece Possehl
Possehl es una empresa mexicana dedicada a la comercialización y distribución de una amplia gama de materias primas, para diversas industrias como son: siderúrgica, fundición de hierro, fundición de aluminio, refractarios, cerámica, vidrio, plásticos, pinturas, cosméticos, químicos, construcción, alimentos y bebidas y alimentación animal.
Para las industrias mexicanas que utilizan sulfato de sodio anhidro para la producción de detergentes, vidrio, pinturas, textiles, entre otros productos, ofrecemos:
Sulfato de sodio anhidro: Se encuentra en abundancia en el Valle de Searles en Estados Unidos. Dependiendo de la aplicación existen varios grados, como el grado detergente y el grado textil.
Somos proveedores exclusivos en México de la empresa SVM Searles Valley Minerals que extrae el sulfato de sodio del Valle de Searls.
Además de ofrecer materias primas de la más alta calidad y contar con alianzas con empresas de talla mundial, ofrecemos a nuestros clientes soluciones logísticas integrales que permiten asegurar el suministro a costos competitivos; asistencia técnica y servicio post venta con personal experimentado y técnicamente capacitado para ofrecer un servicio profesional; y alternativas de financiamiento, desde el mantenimiento de inventarios y entregas justo a tiempo, hasta diversas modalidades de plazos de pago.