La carbonatación es una reacción química en la que el hidróxido de calcio reacciona con el dióxido de carbono y forma carbonato de calcio insoluble :
El proceso de formación de un carbonato a veces se denomina " carbonatación ", aunque este término suele referirse al proceso de disolución del dióxido de carbono en agua.
La carbonatación es un proceso lento que ocurre en el concreto donde la cal ( CaO o Ca(OH) 2 ( aq ) ) en el cemento reacciona con el dióxido de carbono (CO2 ) del aire y forma carbonato de calcio.
El agua en los poros del hormigón de cemento Portland normalmente es alcalina con un pH en el rango de 12,5 a 13,5. Este entorno altamente alcalino es aquel en el que la barra de refuerzo de acero se pasiva y se protege de la corrosión. Según el diagrama de Pourbaix para el hierro, el metal es pasivo cuando el pH es superior a 9,5. [1]
El dióxido de carbono del aire reacciona con el álcali del cemento y acidifica el agua de los poros, lo que reduce el pH. El dióxido de carbono comenzará a carbonatar el cemento del hormigón desde el momento en que se fabrica el objeto. Este proceso de carbonatación comenzará en la superficie y luego lentamente se adentrará cada vez más en el concreto. La tasa de carbonatación depende de la humedad relativa del hormigón; lo óptimo es una humedad relativa del 50%. Si el objeto está agrietado, el dióxido de carbono del aire podrá penetrar mejor en el hormigón.
Con el tiempo, esto puede provocar corrosión de la barra de refuerzo y daños o fallas estructurales.
El proceso de carbonatación se utiliza en la producción de azúcar a partir de remolacha azucarera . Implica la introducción de agua de cal (lechada de cal - suspensión de hidróxido de calcio ) y gas enriquecido con dióxido de carbono en el "jugo crudo" (el líquido rico en azúcar preparado en la etapa de difusión del proceso) para formar carbonato de calcio y precipitar las impurezas que luego se remoto. Todo el proceso se lleva a cabo en "tanques de carbonatación" y el tiempo de procesamiento varía de 20 minutos a una hora.
La carbonatación implica los siguientes efectos:
El objetivo es una partícula grande que naturalmente se sedimenta rápidamente para dejar un jugo claro. El jugo al final es de aproximadamente 15 °Bx y 90% de sacarosa . El pH del jugo fino producido es un equilibrio entre la eliminación de la mayor cantidad de calcio de la solución y la caída esperada del pH durante el procesamiento posterior. Si el jugo se vuelve ácido en las etapas de cristalización , la sacarosa se descompone rápidamente en glucosa y fructosa; La glucosa y la fructosa no sólo afectan la cristalización, sino que también son " molasagénicas ", llevando cantidades equivalentes de sacarosa a la etapa de melaza.
El gas dióxido de carbono que burbujea a través de la mezcla forma carbonato de calcio. Los sólidos no azucarados se incorporan a las partículas de carbonato cálcico y se eliminan mediante sedimentación natural (o asistida) en tanques o clarificadores .
Existen varios sistemas de carbonatación, nombrados según las empresas que los desarrollaron por primera vez. Se diferencian en la forma de introducir la cal, la temperatura y duración de cada etapa y la separación de los sólidos del líquido.
Las fábricas europeas prefieren los procesos DDS y RT . El sistema de carbonatación generalmente se adapta al esquema de difusión ; Jugo de difusores RT procesado mediante carbonatación RT.
El jugo claro resultante de la carbonatación se conoce generalmente como "jugo fino". puede someterse a un ajuste de pH con carbonato de sodio y adición de azufre ("sulfitación") antes de la siguiente etapa que es la concentración por evaporación de efectos múltiples.
La reacción de carbonatación tiene lugar durante el ablandamiento de la cal (proceso de Clark) en el ablandamiento del agua .
