Fundo

Bicarbonato de sódio é um pó cristalino branco (NaHCO3) mais conhecido pelos químicos como bicarbonato de sódio, bicarbonato de sódio, hidrogenocarbonato de sódio, ou carbonato ácido de sódio. É classificado como um sal ácido, formado pela combinação de um ácido (carbónico) e uma base (hidróxido de sódio), e reage com outras substâncias químicas como um álcali suave. A temperaturas acima de 300 graus Fahrenheit (149 graus Celsius), o bicarbonato de sódio decompõe-se em carbonato de sódio (uma substância mais estável), água e dióxido de carbono.

As propriedades químicas e físicas nativas do bicarbonato de sódio são responsáveis pela sua ampla gama de aplicações, incluindo limpeza, desodorização, tamponamento, e extinção de incêndios. O bicarbonato de sódio neutraliza quimicamente os odores, ao invés de mascará-los ou absorvê-los. Consequentemente, é utilizado em sais de banho e desodorizantes em pó para o corpo. O bicarbonato de sódio tende a manter um pH de 8,1 (7 é neutro) mesmo quando ácidos, que baixam o pH, ou bases, que aumentam o pH, são adicionados à solução. A sua capacidade de tabletizar torna-o um bom ingrediente efervescente em antiácidos e produtos de limpeza de dentaduras. O bicarbonato de sódio também é encontrado em alguns produtos antiplaquetários e pasta de dentes. Quando o bicarbonato de sódio é usado como um produto de limpeza em pasta ou seco em uma esponja úmida, sua estrutura cristalina proporciona uma abrasão suave que ajuda a remover a sujeira sem arranhar as superfícies sensíveis. A sua ligeira alcalinidade actua para transformar os ácidos gordos contidos na sujidade e gordura numa forma de sabão que pode ser dissolvido em água e enxaguado facilmente. O bicarbonato de sódio também é utilizado como fermento na confecção de produtos cozidos, como pão ou panquecas. Quando combinado com um agente ácido (como o suco de limão), o gás carbônico é liberado e é absorvido pelas células do produto. À medida que o gás se expande durante a cozedura, as paredes das células também se expandem, criando um produto fermentado.

Além de seus muitos usos domésticos, o bicarbonato de sódio também tem muitas aplicações industriais. Por exemplo, o bicarbonato de sódio liberta dióxido de carbono quando aquecido. Como o dióxido de carbono é mais pesado que o ar, ele pode sufocar as chamas mantendo o oxigênio fora, tornando o bicarbonato de sódio um agente útil em extintores de incêndio. Outras aplicações incluem o controle da poluição do ar (porque absorve dióxido de enxofre e outras emissões de gases ácidos), abrasivos para remoção de revestimentos de superfície, fabricação de produtos químicos, curtimento de couro, fluidos de perfuração de poços de petróleo (porque precipita cálcio e atua como lubrificante), fabricação de borracha e plástico, fabricação de papel, processamento têxtil e tratamento de água (porque reduz o nível de chumbo e outros metais pesados).

Imporado da Inglaterra, o bicarbonato de sódio foi utilizado pela primeira vez na América durante a época colonial, mas só foi produzido nos Estados Unidos em 1839. Em 1846, Austin Church, um médico de Connecticut, e John Dwight, um fazendeiro de Massachusetts, estabeleceram uma fábrica em Nova York para fabricar bicarbonato de sódio. O filho do Dr. Church, John, era dono de uma fábrica chamada Vulcan Spice Mills. Vulcan, o deus romano da forja e do fogo, foi representado por um braço e um martelo, e a nova empresa de bicarbonato de sódio adotou o logotipo do braço e do martelo como seu próprio. Hoje, o Braço & Martelo marca de bicarbonato de sódio está entre as marcas mais reconhecidas.

Nome de Nicolas Leblanc, o químico francês que o inventou, o processo Leblanc foi o primeiro meio de fabricação de refrigerante (Na2CO3), a partir do qual é feito o bicarbonato de sódio. O cloreto de sódio (sal de mesa) era aquecido com ácido sulfúrico, produzindo sulfato de sódio e ácido clorídrico. O sulfato de sódio foi então aquecido com carvão e calcário para formar carbonato de sódio, ou carbonato de sódio.

No final do século XIX, outro método de produção de carbonato de sódio foi concebido por Ernest Solvay, um engenheiro químico belga. O método Solvay foi logo adaptado nos Estados Unidos, onde substituiu o processo Leblanc. No processo Solvay, o dióxido de carbono e amônia são passados para uma solução concentrada de cloreto de sódio. O bicarbonato de sódio bruto precipita-se e é aquecido para formar carbonato de sódio, que depois é tratado e refinado para formar bicarbonato de sódio da Farnacopéia dos Estados Unidos (U.S.P.) pureza.

Embora este método de produção de carbonato de sódio é amplamente utilizado, também é problemático porque os produtos químicos utilizados no processo são poluentes e causam problemas de eliminação. Uma alternativa é refinar a cinza de bicarbonato de sódio do minério de trona, um depósito natural.

Matérias-primas

Bicarbonato de sódio, ou bicarbonato de sódio, vem da cinza de soda obtida através do processo Solvay ou do minério de trona, um material duro, cristalino. Trona data de 50 milhões de anos atrás, quando a terra ao redor do Rio Verde, Wyoming, era coberta por um lago de 600 milhas quadradas (1.554 quilômetros quadrados). Ao evaporar-se com o tempo, este lago deixou um depósito de 200 bilhões de toneladas de trona pura entre camadas de arenito e xisto. O depósito na Bacia do Rio Verde é suficientemente grande para satisfazer as necessidades do mundo inteiro de cinza de soda e bicarbonato de sódio por milhares de anos.

Porque o processo sintético usado no método Solvay apresentou alguns problemas de poluição, Church & Dwight Co. Inc. está baseando mais e mais a sua fabricação na mineração de trona. Outro grande produtor de carbonato de sódio, a FMC Corporation, também depende do trona para fabricar carbonato de sódio e bicarbonato de sódio. Trona é extraído a 1.500 pés (457,2 metros) abaixo da superfície. Os eixos de mina da FMC contêm quase 2.500 (4.022,5 quilômetros) milhas de túneis e cobrem 24 milhas quadradas (62 quilômetros quadrados). Quinze pés (4,57 metros) de largura e nove pés (2,74 metros) de altura, estes túneis permitem a passagem dos equipamentos e veículos necessários.

O processo de fabricação

Fazer cinza de soda

• 1 A cinza de soda pode ser fabricada quimicamente usando o processo Solvay, ou pode ser feita a partir de minério de trona. Se for utilizado minério de trona, este deve ser primeiro extraído. Após ser trazido à superfície, o minério de trona é transportado para uma variedade de plantas de processamento. Lá, o minério é refinado em uma lama de sesicarbonato de sódio, um produto intermediário de carbonato de sódio que realmente contém tanto carbonato de sódio quanto bicarbonato de sódio.

Fazer bicarbonato de sódio

• 2 Em seguida, a solução intermediária de carbonato de sódio é colocada em uma centrífuga, que separa o líquido dos cristais. Os cristais são então dissolvidos em uma solução de bicarbonato (uma solução de carbonato de sódio feita pelo fabricante) em um dissolvente rotativo, tornando-se assim uma solução saturada. Esta solução é filtrada para remover quaisquer materiais não solúveis e depois é bombeada através de um tanque de alimentação para o topo de uma torre carbonatadora.
• 3 O dióxido de carbono purificado é introduzido no fundo da torre e mantido sob pressão. À medida que a solução saturada de sódio se move através da torre, ela resfria e reage com o dióxido de carbono para formar cristais de bicarbonato de sódio. Estes cristais são recolhidos no fundo da torre e transferidos para outra centrífuga, onde o excesso de solução (filtrado) é filtrado. Os cristais são então lavados em uma solução de bicarbonato, formando uma substância semelhante a um bolo, pronta para secagem. O filtrado que é retirado da centrífuga é reciclado para o dissolvente rotativo, onde é utilizado para saturar mais cristais intermediários de carbonato de sódio.
• 4 O bolo de filtro lavado é então seco em uma esteira transportadora contínua ou em um secador de tubo vertical chamado flash dryer. O rendimento teórico do processo, de acordo com a Igreja & Dwight Company, está entre 90 e 95%, e o bicarbonato de sódio fabricado é mais de 99% puro.

Selecionar e armazenar os diferentes graus

• 5 Em seguida, os cristais secos de bicarbonato de sódio são separados em vários graus por tamanho de partícula. Os graus padrão de bicarbonato de sódio e graus especiais são fabricados para atender às necessidades específicas dos clientes, e o tamanho das partículas é o principal determinante dos graus. O pó nº 1 e o granulado fino nº 2 têm uma ampla gama de usos em alimentos, produtos químicos e farmacêuticos. As classes granulares #4 e #5 são encontradas em alimentos e donuts, compostos de limpeza, produtos farmacêuticos e muitos outros produtos. O bicarbonato de sódio de grau industrial é usado em diversas aplicações, incluindo fluidos de perfuração de poços de petróleo, materiais de extinção de incêndio e tratamento de água.
• 6 Cada grau vai para um recipiente de retenção onde a atmosfera, o dióxido de carbono e o teor de umidade são controlados para “curar” o produto. Uma vez curadas, as classes estão prontas para serem embaladas e enviadas.

Controle de Qualidade

A qualidade do bicarbonato de sódio é controlada em todas as etapas do processo de fabricação. Materiais, equipamentos e o próprio processo são selecionados para produzir bicarbonato de sódio da mais alta qualidade possível. De acordo com fontes da FMC, quando a empresa construiu plantas, escolheu materiais e equipamentos que seriam compatíveis com os rigorosos requisitos de qualidade para a fabricação de bicarbonato de sódio de grau farmacêutico. A FMC também utiliza o Controle Estatístico de Processo (SPC) para manter a qualidade diária invariável, e os principais parâmetros operacionais são mapeados para manter o controle do processo. Os parâmetros de qualidade do produto são registrados por número de lote, e as amostras são mantidas por dois a três anos.

Todos os graus U.S.P. atendem às especificações do United States Pharmacopoeia and Food Chemicals Codex para uso em aplicações farmacêuticas e alimentícias. Além disso, o bicarbonato de sódio de grau alimentício atende aos requisitos especificados pela Food and Drug Administration dos EUA como uma substância geralmente reconhecida como segura (GRAS).

The Future

Na virada do século XX, 53.000 toneladas (48.071 toneladas métricas) de bicarbonato de sódio eram vendidas anualmente. Enquanto a população aumentava dramaticamente, as vendas em 1990 caíram para cerca de 32.000 toneladas (29.024 toneladas métricas) por ano. A farinha e as misturas para bolos e biscoitos autocrescentes diminuíram a procura de bicarbonato de sódio como ingrediente importante para a panificação. No entanto, a demanda pelo produto ainda é significativa. Os padeiros comerciais (particularmente os fabricantes de biscoitos) são um dos principais utilizadores deste produto. Um dos atributos mais importantes do bicarbonato de sódio é que, quando exposto ao calor, libera gás carbônico (CO2) que faz com que os produtos de panificação aumentem. O bicarbonato de sódio também é utilizado nas indústrias farmacêutica e de saúde, e tem outras aplicações industriais também. Portanto, ele continua sendo um produto importante para hoje e para o futuro.

Where To Learn More

Books

Coyle, L. Patrick, Jr. A Enciclopédia Mundial da Alimentação. Facts on File, 1982.

Root, Waverley e Richard de Rochemont. Comendo na América: Uma História. William Morrow & Co., Inc., 1976.

Periódicos e Panfletos

Grosswirth, Marvin. “The Wonders of NaHCO3”, Science Digest. Março, 1976.

História do Braço & Marca do Martelo. Igreja & Dwight Co., Inc.

Bicarbonato de sódio. FMC Corporation.

Bicarbonato de Sódio – Propriedades Químicas, Fabricação. Church & Dwight Co., Inc.

-Eva Sideman