El cloro y el hipoclorito de sodio se obtienen principalmente a partir de sal común disuelta en agua, es decir, de una solución de cloruro sódico conocida como salmuera. A escala industrial, la salmuera se somete a electrólisis mediante una corriente eléctrica continua, con lo que se producen cloro gaseoso e hidróxido de sodio; posteriormente, ambos reaccionan para formar hipoclorito de sodio.
El hipoclorito de sodio es un compuesto inorgánico, la sal sódica del ácido hipocloroso. Su fórmula química es NaClO: «Na» es el símbolo químico del sodio, «Cl» es el símbolo químico del cloro y «O» es el símbolo químico del oxígeno. La fórmula NaClO indica que el hipoclorito sódico está compuesto por un átomo de sodio (Na), un átomo de cloro (Cl) y uno de oxígeno (O).
Materia prima: sal, agua y electricidad
La producción más económica de hipoclorito sódico se obtiene a partir de la electrolisis de la salmuera, en la que se emplean como materias primas sal común en agua (salmuera) y energía eléctrica. La generación de hipoclorito sódico por electrólisis involucra la disolución de sal en agua para formar salmuera, la cual se somete a electrólisis en una celda con ánodo y cátodo, produciendo hipoclorito de sodio y otros productos.
La celda de electrolisis contiene un cátodo (-), un ánodo (+) y una membrana catiónica. En ella se introduce la solución de cloruro sódico (sal con agua). A continuación, se hace pasar una corriente eléctrica continua a través de los electrodos, produciéndose cloro y sosa, productos que reaccionan inmediatamente para formar el hipoclorito sódico de alta pureza y concentración.
Cómo se forma el hipoclorito de sodio
Hoy en día, a escala industrial, el hipoclorito de sodio se obtiene por electrólisis de la salmuera. El proceso produce hidróxido de sodio y cloro gaseoso. A continuación, el cloro se pasa a la solución de hidróxido de sodio y se obtienen hipoclorito de sodio y cloruro de sodio.
Para obtener el cloro, se utiliza gas de cloro líquido para producir el activo del hipoclorito de sodio (NaCIO). El gas de cloro es producto de la electrólisis de agua salada. El gas de cloro forma burbujas mediante una solución de soda cáustica que produce una solución de cloro líquido para uso doméstico.
La reacción se lleva a cabo en un contenedor cerrado y sellado para que no queden rastros de cloro libre en el producto final. La generación de hipoclorito sódico por electrólisis proporciona una fuente segura y controlada de hipoclorito sin la necesidad de almacenar hipoclorito concentrado.
Producción directa de hipoclorito «in situ»
Un generador de hipoclorito sódico es un sistema diseñado para producir hipoclorito in situ, una solución clave para la desinfección diaria de instalaciones. La producción in situ requiere solo agua, electricidad y sal común.
Una de las principales ventajas del hipoclorito sódico generado in situ, es que se produce cada día según la demanda de cada instalación, entonces se dispone de hipoclorito siempre fresco. El hipoclorito se almacena para su uso como desinfectante en varias aplicaciones, como tratamiento de agua y piscinas.
Las plantas modulares diseñadas y desarrolladas por la empresa KERN S&D utilizan una tecnología innovadora de producción de hipoclorito sódico con un nuevo electrolizador de membrana bipolar. Estas instalaciones pueden producir pequeñas cantidades de hipoclorito sódico “in situ”, desde 800 a 40.000 litros/día en concentraciones desde el 5% al 12,5% de cloro activo, adaptándose a las necesidades del cliente, gracias a su modularidad y escalabilidad.
Las ventajas de un generador de hiplorito sódico son las siguientes:
- Producción in situ: permite la producción del desinfectante sin necesidad de transportar y almacenar peligrosos químicos.
- Seguridad total: diseñador para producir el hipoclorito de sodio minimizando el riesgo de accidentes y fugas de productos químicos.
- Eficiencia 100 % garantizada: producción de hipoclorito de sodio de manera continuada, suministro constante de desinfectan según sea requerida.
- Reducción de cloratos: el hipoclorito generado in situ tiene una concentración de 300 ppm, frente al hipoclorito comercial que puede tener 55.000 ppm.
Qué ocurre dentro de la celda electrolítica
La solución de cloruro sódico se introduce en una celda que contiene dos electrodos: el ánodo, conectado al polo positivo, y el cátodo, conectado al polo negativo. La corriente eléctrica provoca reacciones químicas que separan y transforman los componentes de la salmuera.
En el proceso se produce cloro en el ánodo e hidróxido de sodio en el cátodo. El cloro se combina después con la solución alcalina de hidróxido de sodio, y de esa reacción se obtiene hipoclorito de sodio junto con cloruro de sodio.
Es altamente competitiva por su baja inversión y bajos costes operativos y de producción (alta eficiencia energética). Su alto grado de automatización facilita su operación con un mínimo de personal.
Es 100% segura, pues todo el cloro generado se transforma en hipoclorito sódico. Es respetuosa con el medio ambiente, ya que no contiene mercurio y no produce efluentes contaminantes.
Diferencia entre cloro y «cloro» doméstico
El cloro elemental es un gas formado por moléculas diatómicas de cloro, cuya fórmula es Cl2. En cambio, el producto líquido que suele llamarse «cloro» en los hogares es principalmente una solución acuosa de hipoclorito de sodio.
El “cloro” comercial que se adquiere en tiendas de conveniencia o de autoservicio está compuesto esencialmente de hipoclorito de sodio en agua, en concentraciones que usualmente van del 5 al 6 %. El hipoclorito sódico es un químico altamente reactivo.
La concentración de los productos puede variar según el uso y el proceso de fabricación. Mientras que el hipoclorito de sodio se produce y distribuye industrialmente en concentraciones altas (comúnmente al 12% - 15%), el producto final que llega al consumidor para uso doméstico se diluye a una concentración más segura y estable, típicamente entre el 3% y el 6%.
Al comprar una botella de Clorox® Tradicional, se estará utilizando una solución de por lo menos, 4.9% de hipoclorito de sodio con un poco de hidróxido y carbonato de sodio que ayudan a amortiguar la solución y a mantener la calidad del producto hasta por un año.
Por qué el hipoclorito desinfecta
El poder desinfectante de este compuesto reside en su poca estabilidad en solución acuosa y en su alto poder oxidante. El que un compuesto químico tenga poca estabilidad significa que reacciona muy fácilmente con otras moléculas dando lugar a compuestos diferentes a los originales.
Por otro lado, cuando hablamos de poder oxidante, en general, nos referimos a que ese compuesto produce oxígeno, el cual posteriormente reacciona con lo que existe en el entorno. El hipoclorito de sodio tiene propiedades oxidantes, corrosivas, antisépticas y bactericidas.
El hipoclorito de sodio es un químico altamente reactivo. Reacciona rápidamente descomponiendo de manera efectiva la suciedad y las manchas en partículas más pequeñas que harán posible removerlas más fácilmente de superficies y fibras.
También es un efectivo desinfectante el cual elimina el 99,9% de bacterias en superficies duras no porosas. El hipoclorito sódico tiene un amplio espectro de acción y puede utilizarse en muchas áreas de la industria.
Reacciones del hipoclorito en agua
El hipoclorito de sodio se disuelve en agua y reacciona con algunos ácidos. Su pH es alto, por lo que es fuertemente alcalino. El hipoclorito sódico es inestable en su forma libre -se descompone, provocando una explosión-, por lo que se utiliza su solución acuosa.
En solución acuosa puede representarse el proceso de la siguiente forma:
NaClO + H2O → HClO + NaOH
Lo cual significa que el hipoclorito de sodio (NaClO) reacciona con el agua (H2O) para formar ácido hipocloroso (HClO) más hidróxido de sodio (NaOH). El ácido hipocloroso participa en la acción oxidante y desinfectante de la solución.
Posteriormente, ocurre que el ácido hipocloroso se descompone generando cloro gaseoso (Cl2) y agua:
HClO → Cl2 + H2O
El cloro gaseoso es sumamente tóxico por ser altamente irritante y destructor de materia orgánica. Por ello, es importante seguir las indicaciones de dilución y evitar aumentar arbitrariamente la cantidad de producto.
Descomposición y estabilidad del hipoclorito
La degradación es un factor crucial. El hipoclorito de sodio es sensible a la luz UV, el calor y la presencia de metales. Con el tiempo, se descompone naturalmente en sal (cloruro de sodio) y agua, perdiendo su "cloro activo" y, por ende, su capacidad desinfectante.
Los cloratos se generan por la degradación del hipoclorito sódico, en función de las condiciones de almacenamiento, tal como temperatura ambiente, incidencia de la luz solar, etc. La concentración normal de cloratos del hipoclorito generado por Hyprolyser es de entre 250 y 300 ppm, lo que diferencia de forma importante al hipoclorito comercial que puede tener una concentración de cloratos de 37.000 ó 60.000 ppm.
Hipoclorito siempre fresco y con la misma concentración. Concentración de hipoclorito <1%. Es un producto seguro para las personas y el medio ambiente.
Una concentración del 5% es el estándar de oro para el cloro comercial, ofreciendo un balance ideal entre poder desinfectante y estabilidad. Bajo condiciones ideales de almacenamiento (lugar fresco y oscuro), un cloro al 5% puede mantener su efectividad por unos 6 a 9 meses.
Condiciones de almacenamiento
El envasado y la fecha de fabricación son determinantes para garantizar la calidad del producto. Almacena el producto terminado en un lugar fresco, seco y oscuro.
Las botellas de HDPE opaco protegen el producto de la luz solar y UV. Envasar en botellas PET o transparentes permite que la luz UV destruya el hipoclorito de sodio.
El uso de agua con alto contenido de hierro puede causar degradación y dar color amarillento a la solución. Usar agua desmineralizada y envases opacos es la mejor prevención.
Usos del hipoclorito de sodio
El hipoclorito sódico se utiliza para desinfectar piscinas, agua potable y superficies. Elimina hongos y bacterias patógenos. También se utiliza para desinfectar el equipo de fabricación de cerveza, que debe esterilizarse para que la levadura se desarrolle correctamente en el proceso de producción.
- Desinfección y tratamiento del agua: el hipoclorito sódico se utiliza para desinfectar piscinas, agua potable y superficies.
- Industria papelera y textil: se utiliza como agente blanqueador para papel y textiles.
- Horticultura: se utiliza para prevenir las enfermedades de los árboles frutales y las vides.
- Odontología: se utiliza en el tratamiento del conducto radicular de los dientes.
- Medicina: los preparados que contienen hipoclorito sódico se aplican sobre la superficie de la piel.
- Producción de almidón modificado: la oxidación del almidón de patata con hipoclorito sódico produce almidón oxidado (E1404).
En instalaciones médicas, por ejemplo, se utiliza para limpiar las superficies de manchas de sangre. También puede utilizarse para limpiar salas, superficies y equipos que entran en contacto con alimentos.
El hipoclorito de sodio también es útil en las actividades asociadas a la horticultura: las frutas y verduras se lavan con agua clorada con hipoclorito de sodio después de la cosecha. Así se destruyen los microorganismos de la superficie del cultivo.
Uso en agua potable y piscinas
También se utiliza Clorox® Tradicional para potabilizar el agua cuando se lo utiliza según indicaciones de uso. Ayuda a prevenir la propagación de enfermedades como el cólera y otras enfermedades cuando se lo utiliza según las instrucciones del rótulo.
La dosis de hipoclorito de sodio para piscinas depende del tamaño de la piscina y la concentración del producto. Como referencia, se suele añadir entre 1 y 3 ppm (partes por millón) de cloro residual libre.
El uso de esta sustancia garantiza la eficacia contra bacterias, virus y hongos, además de ser fácil de aplicar. La desinfección debe realizarse de acuerdo con la concentración del producto y las indicaciones correspondientes.
Riesgos y precauciones
El hipoclorito de sodio es corrosivo, por lo que es corrosivo para los metales. No es recomendable su uso directo sobre seres humanos o animales.
En contacto con materia vegetal en descomposición, este compuesto produce cloroformo (CHCl3), el cual es sumamente tóxico. En general, los compuestos orgánicos que contienen cloro se han relacionado con ciertos tipos de cánceres y otras enfermedades, como alergias e irritaciones crónicas.
Otra combinación importante se lleva a cabo entre los llamados grupos amino de las proteínas (R-NH2) y el ácido hipocloroso (HClO), lo cual podría resultar en la generación de cloraminas (R-NHCl) y tricloruro de nitrógeno (NCl3), ambos altamente irritantes.
De hecho, se ha reportado que la exposición repetida a estos compuestos puede causar tos, bronquitis y otras afecciones pulmonares. Es por esto que resulta sumamente importante seguir las indicaciones de dilución y evitar el “ponerle un poquito más” buscando asegurar su efectividad.
- No mezclar con amoníaco ni ácidos.
- Mantener fuera del alcance de los niños.
- Leer atentamente el rótulo antes del uso.
- Utilizar el equipo de protección adecuado durante la manipulación.
- No aplicar directamente sobre personas o animales.
Producción y transporte «in situ»
Con todo ello podemos decir que estos sistemas de producción de hipoclorito sódico “in situ” permiten un abastecimiento asegurado, gracias a la producción de las cantidades necesarias en el momento oportuno.
También permiten una disminución/eliminación del riesgo asociado al transporte, manipulación y almacenaje de este tipo de productos químicos así como de los costes asociados. Reduce la huella de carbono con seguridad, limitando el transporte de químicos peligrosos ADR.
Se fabrica in situ en tu empresa, sin necesidad de transportar un 85% de agua y sin envases de plástico. Evita el transporte del hipoclorito comercial desde la fábrica en otra región hasta el punto de uso.
Estas soluciones se emplean en hoteles, piscinas públicas, instalaciones de seguridad alimentaria, hospitales y residencias.
Capacidades de producción de los generadores
| Producción (g/h.) | Agua potable 1 ppm, capacidad (m3/día) | Piscinas exteriores, capacidad (m3) | Piscinas climatizadas, capacidad (m3) |
|---|---|---|---|
| 3 | 54 | 7 | 15 |
| 6 | 108 | 14 | 31 |
| 30 | 540 | 71 | 156 |
| 60 | 1080 | 143 | 313 |
| 90 | 1620 | 313 | 469 |
| 250 | 4.500 | 600 | 1.300 |
| 500 | 9.000 | 1.200 | 2.600 |
| 1.000 | 18.000 | 2.400 | 5.200 |
| 2.000 | 26.000 | 4.800 | 10.400 |
| 5000 | 76.500 | 10.200 | 22.200 |
| 10000 | 153.000 | 20.400 | 44.400 |
Esta gama ofrece un alto nivel de flexibilidad de instalación en una amplia variedad de aplicaciones, además ofrece funciones y características de seguridad adicionales. Ha sido desarrollada específicamente para instalaciones de alta capacidad, desde grandes plantas de tratamiento de agua potable hasta parques acuáticos con múltiples piscinas.
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