솔베이 공정

3. 화학 반응

솔베이 공정은 탄산화 공정, 소성 공정, 암모니아 증류 공정의 세 단계로 이루어진다.^[22] 각 공정에서 일어나는 화학 반응은 다음과 같다.

3. 1. 탄산화 공정

3. 2. 소성 공정

3. 3. 암모니아 증류 공정

4. 환경 문제 및 개선 노력

솔베이 공정은 탄산 나트륨 생산 과정에서 여러 환경 문제를 야기한다. 주요 부산물인 염화칼슘(CaCl₂)은 수용액 상태로 배출되며,^[11] 공정 과정에서 발생하는 다른 폐기물과 함께 매립되거나 해양에 배출된다.

내륙 공장에서는 폐기물을 "폐기장"에 매립하는데, 이로 인해 토양 및 수질 오염이 발생한다. 뉴욕 솔베이의 폐기장은 인근 오논다가 호의 염도를 높여 심각한 오염을 유발했다.^[13] 해안 지역에서는 염화칼슘 용액을 바다에 직접 배출하기도 하는데, 이는 해양 생태계에 영향을 줄 수 있다.^[17] 특히, 인도 구자라트 주 사우라슈트라 지역의 배출 지역은 해양 국립공원 내에 위치하여 산호초, 해초 등에 피해를 줄 우려가 있다. 오스트레일리아 오스본에서는 침전지를 사용하여 염화칼슘을 제거하고 있으며,^[17] 이탈리아 로지냐노 솔베이에서는 석회석 폐기물로 인해 "스피아제 비앙케"("흰 해변")가 형성되었는데, 이곳은 유엔환경계획(UNEP)에 의해 지중해 연안 오염 지역으로 등재되었다.^[19]

탄소 격리를 위해 솔베이 공정을 변형하여 이산화탄소 배출을 줄이려는 시도도 있다.^[20][21] 이산화탄소를 반응시켜 중탄산나트륨과 같은 고체 탄산염을 형성하여 영구 저장하는 방식이다. 그러나 이러한 방식은 추가적인 에너지 소비를 필요로 하며, 탄소 중립 에너지원을 사용하지 않으면 오히려 이산화탄소 배출량을 늘릴 수 있다.

1930년대 중국의 화학자 후더방은 염화칼슘 대신 비료로 사용 가능한 염화암모늄(NH₄Cl)을 부산물로 얻는 개선된 솔베이 공정(후더방 공정)을 개발했다.^[11] 이 공정은 염화칼슘 생산을 제거하여 폐기물 매립량을 줄일 수 있다.^[11]

4. 1. 염화칼슘 폐기물

4. 2. 이산화탄소 배출

4. 3. 개선된 솔베이 공정 (후더방 공정)

참조

_[1] 논문 Solvay process https://www.oxfordre[...] Oxford University Press 2020-10-08
_[2] 간행물 Soda Ash http://minerals.usgs[...] United States Geological Survey 2006
_[3] 문서 The barilla used for soda ash production refers to any of several bushy plants that are well adapted to grow in salt marshes, and that are common in Spain and Italy. The ashes of these plants can contain as much as 30% sodium carbonate. The principal species for soda ash production were the "saltworts" Salsola soda or Salsola kali, but several other species could also be used.
_[4] 논문 From the barrilla to the Solvay factory in Torrelavega: The Manufacture of Saltwort in Spain https://web.archive.[...] 1998
_[5] 서적 A Modern Herbal http://www.botanical[...] 1931
_[6] 논문 The Scottish kelp industry and its archaeology http://www.lahsoc.or[...] 2012
_[7] 논문 It was all about alkali http://pubs.acs.org/[...] 2002
_[8] 논문 Salts, Acids & Alkalis in the 19th Century. A Comparison between Advances in France, England & Germany 1951-12
_[9] 논문 Soda Ash, Solvay Style http://pubs.acs.org/[...] 2002-02
_[10] 서적 Chemical Process and Design Handbook McGraw Hill 2001
_[11] 간행물 Process Best Practices Reference Document (BREF) for Soda Ash https://web.archive.[...] European Soda Ash Producer's Association 2004-03
_[12] 서적 Chemistry Made Simple https://archive.org/[...] Broadway Books 2005
_[13] 웹사이트 Onondaga Lake Partnership http://www.onlakepar[...] 2006-10-14
_[14] 웹사이트 superfund ID NYD986913580 http://cfpub.epa.gov[...] U.S. Environmental Protection Agency 2006-10-14
_[15] 논문 The flora and vegetation of an old Solvay process tip in Jaworzno (Upper Silesia, Poland) 2001
_[16] 논문 Pedogenesis and invertebrate microcommunity succession in immature soils originating from chlor-alkali wastes State University of New York College of Environmental Science and Forestry 1991
_[17] 간행물 Technology in the Indian Soda Ash Industry http://dsir.nic.in/r[...] Department of Scientific and Industrial Research, Ministry of Science & Technology, India 1995-10
_[18] 웹사이트 Penrice Soda Holdings Limited https://archive.toda[...] 2006-10-14
_[19] 논문 Identification of priority pollution hot spots and sensitive areas in the Mediterranean http://wedocs.unep.o[...] 2020-09-11
_[20] 간행물 Carbon dioxide sequestration by mineral carbonation: Literature Review https://web.archive.[...] Energy Research Centre of the Netherlands 2006-10-14
_[21] 논문 Carbonate Chemistry for Sequestering Fossil Carbon 2002
_[22] 서적 化学大辞典 共立 1981-10
_[23] 웹사이트 戦間期東アジアにおける化学工業の勃興 https://web.iss.u-to[...] 2023-02-10
_[24] 문서 [[#足立岩倉馬場2004|足立、岩倉、馬場 (2004)]] 28頁。
_[25] 문서 [[#足立岩倉馬場2004|足立、岩倉、馬場 (2004)]] 26頁。