Será que a nossa vida e a nossa tecnologia seriam as mesmas sem os fios de cobre condutores, os recipientes de alumínio, as chapas galvanizadas, os circuitos microelectrónicos e as ligas de magnésio?
E o que é que todos estes materiais têm em comum com as jóias banhadas a ouro ou prata e os pennies americanos? O denominador comum é que o processo de produção de todos eles envolve a eletrólise, uma operação industrial que é um exemplo de química aplicada.
Por volta de 1800, o inglês Humphry Davy realizou os primeiros estudos sobre eletroquímica. Foi Michael Faraday (1791-1867), o primeiro assistente de Davy, que enunciou as leis para compreender e quantificar estes processos. Por volta de 1842, Werner von Siemens, um oficial de artilharia prussiano e pioneiro industrial, desenvolveu processos de galvanoplastia.
Mas o que é um processo de eletrólise? Basicamente, é uma reação química de oxidação-redução, no decurso da qual os electrões são transferidos de uma espécie química para outra. Como se trata de um processo químico não espontâneo, é necessário utilizar energia eléctrica para que a reação ocorra. Este gasto de eletricidade é compensado pelas propriedades e custos dos materiais fabricados durante a eletrólise. Este processo é capaz de transformar matérias-primas pouco dispendiosas como o sal e a água em produtos de valor industrial como o NaOH (soda cáustica), o Cl2 (cloro) e o H2 (hidrogénio). Este método, conhecido industrialmente como cloro-álcali, consome 0,5% de toda a energia eléctrica produzida nos EUA.
O magnésio, indispensável para a produção de ligas metálicas estruturais leves, encontra-se principalmente na água do mar, combinado sob a forma de um sal dissolvido, o cloreto de magnésio (MgCl2). Este sal é separado da água do mar por cristalização fraccionada, a partir da qual o magnésio é preparado no estado metálico por um processo de eletrólise. O elemento combinado ganha assim electrões (é reduzido) e passa ao estado metálico. Ao mesmo tempo, os cloretos são oxidados e o cloro é obtido como subproduto.
Outra aplicação é o banho ou depósito eletrolítico. Neste processo, um metal, normalmente de baixo custo, é revestido com uma fina camada de outro metal, de custo mais elevado e melhores propriedades, durante um processo eletrolítico, para fins decorativos ou como proteção contra a corrosão.
O processo industrial de refinação electrolítica é outra aplicação da eletrólise. Desta forma, obtém-se cobre metálico puro.
Neste caso, um ânodo de cobre impuro e um cátodo de cobre puro são ambos imersos numa solução de um composto de cobre. Quando a corrente eléctrica circula, o ânodo impuro dissolve-se e o cobre deposita-se no cátodo, mas no seu estado puro. As impurezas, que se depositam na cuba electrolítica, são denominadas lamas anódicas e são ricas em ouro e prata. A recuperação dos metais preciosos destas lamas permite compensar o custo da eletrólise.
Alguns plásticos podem também ser revestidos electroliticamente com metal. Para o efeito, é necessário tornar o plástico condutor, aderindo à sua superfície uma camada de pó de grafite (uma variedade alotrópica de carbono). A deposição electrolítica de cobre sobre plástico permitiu melhorar a qualidade dos circuitos microelectrónicos.
Até 1884, o alumínio era considerado um metal semi-precioso. O seu custo de produção era de cerca de vinte dólares por quilograma e era utilizado exclusivamente na joalharia e em trabalhos ornamentais. Mas em 1886, com o desenvolvimento do processo Hall Héroult, que permite obter alumínio muito puro através de um método eletrolítico, as aplicações tecnológicas deste metal começaram a desenvolver-se. No nosso país, uma das indústrias metalúrgicas mais importantes é a que se dedica à produção electrolítica de alumínio. O processo metalúrgico utilizado obtém o metal a partir da bauxite, um mineral que contém o óxido de alumínio (Al2O3) como matéria-prima e o óxido de ferro (Fe2O3) como principal impureza. Os óxidos são separados por dissolução alcalina do alumínio e obtém-se novamente o óxido de alumínio puro. Este é submetido a um processo eletrolítico misturado com criolite (Na3AlF6) para reduzir o elevado ponto de fusão do óxido. Obtém-se assim um alumínio com um grau de pureza superior a 99%.
A instalação de tais fábricas de alumínio é geralmente realizada perto de centrais hidroeléctricas, uma vez que são consumidos aproximadamente 15 000 kWh por tonelada de alumínio.
Fonte: Estela Mónica López Sardi Docente da Faculdade de Engenharia - UP