Development of a mathematical model for electrochemical industrial processes: application to chlorine - soda process (2025)
- Authors:
- Autor USP: JARDIN JUNIOR, ROBERTO NICOLAS DE - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PQI
- Subjects: CLORO; EFICIÊNCIA ENERGÉTICA; ELETRÓLISE; POTENCIAL ELÉTRICO
- Language: Inglês
- Abstract: Indústrias de diversos segmentos com papéis relevantes no cenário mundial utilizam processos eletroquímicos em seus sistemas de produção. As indústrias de cloro-soda desempenham um papel relevante neste segmento, no qual representam mundialmente um consumo energético de cerca de 200 GWh/ano. A energia representa mais de 30% dos custos variáveis de produção das plantas que envolvem este tipo de processo. Este estudo está focado na importância do hidróxido de sódio e do cloro como produtos intermediários para o setor industrial mundial, e no alto consumo energético específico envolvido na etapa de eletrólise de tais processos (2500 kWh/t de NaOH). A tese propõe um modelo matemático para células eletrolíticas em processos industriais, considerando todos os principais fatores que afetam a eficiência energética. Trata-se de uma ferramenta importante para auxiliar na seleção de condições favoráveis na operação industrial, o que pode resultar em economia significativa de energia e melhoria de desempenho. Vários cenários foram testados, nos quais foi possível identificar as melhores condições operacionais e o momento para realização de troca das membranas e dos revestimentos dos eletrodos, em que a função objetivo lucro operacional é maximizada. Os resultados mostram que o lucro operacional depende muito dos preços da energia elétrica, gás natural, cloro, soda e hidrogênio, bem como o custo da membrana e dos revestimentos. Sendo assim, não há uma única resposta. Isto depende do local onde a unidade está instalada e a política de preços dos produtos e insumos, assim como as condições das células. O presente trabalho disponibiliza uma ferramenta em que todas essas variáveis são consideradas, permitindo sua aplicação em qualquer unidade de eletrólise com membrana, podendo deste modo contribuir pararedução no consumo de energia, melhoria na eficiência de conversão, redução nas emissões de CO2, e melhoria do lucro operacional.
- Imprenta:
- Data da defesa: 17.03.2025
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ABNT
JARDIN JR., Roberto Nicolas de. Development of a mathematical model for electrochemical industrial processes: application to chlorine - soda process. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-11072025-143550/pt-br.php. Acesso em: 05 jan. 2026. -
APA
Jardin Jr., R. N. de. (2025). Development of a mathematical model for electrochemical industrial processes: application to chlorine - soda process (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-11072025-143550/pt-br.php -
NLM
Jardin Jr. RN de. Development of a mathematical model for electrochemical industrial processes: application to chlorine - soda process [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 05 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-11072025-143550/pt-br.php -
Vancouver
Jardin Jr. RN de. Development of a mathematical model for electrochemical industrial processes: application to chlorine - soda process [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 05 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-11072025-143550/pt-br.php
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