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K
Potassium
Produit minéral

L’hydroxyde de potassium est préparé par électrolyse d’une solution aqueuse saturée de chlorure de potassium. Il est principalement employé pour produire du carbonate de potassium destiné à l’industrie verrière. Il est aussi à la base de la production de divers sels de potassium, silicate, permanganate… Il est utilisé également pour fabriquer le savon noir, comme électrolyte des piles alcalines et desséchant de gaz.

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule Masse molaire Moment dipolaire Structure cristalline
KOH 56,11 g.mol-1 7,415 D orthorhombique

Données physiques

Masse volumique Température de fusion Température d’ébullition Solubilité dans l’eau
2,044 g.cm-3 360,4°C 1 320°C
  • à 15 °C : 107 g/100 g d’eau
  • à 100°C : 178 g/100 g d’eau

Données chimiques

pKa  : K+aq/KOHaq= 13,5

Données thermodynamiques

Hydroxyde de potassium cristallisé :

  • Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -426 kJ.mol-1
  • Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 7,5 kJ.mol-1
  • Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 128,9 kJ.mol-1

Données industrielles

L’hydroxyde de potassium est un produit très proche de l’hydroxyde de sodium, par ses propriétés, son mode de fabrication et ses emplois. Toutefois, il utilise comme matière première du chlorure de potassium d’un coût plus élevé que le chlorure de sodium employé pour la fabrication de l’hydroxyde de sodium. En conséquence, son utilisation sera réservée à des applications particulières.

Matières premières

Le chlorure de potassium, KCl, qui est par ailleurs utilisé pour environ 95 % de la production comme engrais (voir ce chapitre).

Fabrication industrielle

Elle est réalisée par électrolyse d’une solution aqueuse saturée de chlorure de potassium à environ 330 g de KCl/L. Les impuretés indésirables de la solution de KCl sont précipitées à l’aide de carbonate de potassium (de 10 à 20 kg/t de KOH) avant électrolyse. Celle-ci qui était réalisée traditionnellement dans des cellules à cathode de mercure l’est maintenant dans des cellules à membrane, avec la fin, en 2018, de l’utilisation de ces cellules dans l’Union européenne. Les conditions et la technologie de l’électrolyse sont identiques à celles de l’électrolyse des solutions de NaCl (voir le chapitre consacré au dichlore). Après électrolyse dans des cellules à membrane, la solution obtenue renferme environ 32 % de KOH. Elle est ensuite concentrée par évaporation d’eau afin d’obtenir une saumure à 45-50 % de KOH.

La consommation électrique est de l’ordre de 2500 kWh/t de Cl2 dans le cas des cellules à membrane.

Les unités de production d’hydroxyde de potassium produisent également, généralement, du carbonate de potassium, principale utilisation de l’hydroxyde.

Coproduits : dichlore et dihydrogène. Dans diverses unités de production, le dichlore est utilisé pour produire du PVC.

Conditionnement : principalement sous forme de lessive à 50 %, contenant 750 g de KOH/L. KOH est également commercialisé sous forme solide, en pastilles, écailles…

Productions

En 2014, les capacités mondiales de production sont de 2,86 millions de t/an, comptées en KOH pur, avec une production mondiale de 1,86 million de t dont, en 2020, 548 209 t dans l’Union européenne (310 367 t en Allemagne), 116 520 t au Japon, en 2015, 607 500 t en Chine.

Commerce international : en 2020.

Principaux pays exportateurs, sur un total mondial de 1,089 million de t de produit, généralement de la lessive à 50 % :

en milliers de t de produit
Belgique 263 Allemagne 77
Corée du Sud 208 Italie 70
États-Unis 99 Chine 48
Jordanie 98 France 38
République tchèque 79 Biélorussie 19

Source : ITC

Les exportations belges sont destinées à 22 % à l’Allemagne, 15 % aux Pays Bas, 13 % au Danemark, 13 % à la France.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t de produit
Allemagne 141 Pays Bas 45
France 77 Danemark 45
Malaisie 76 États-Unis 41
Espagne 62 Royaume Uni 38
Israël 51 Belgique 34

Source : ITC

Les importations allemandes proviennent à 38 % de Belgique, 28 % de République tchèque, 13 % d’Italie, 11 % de France.
Principaux producteurs mondiaux :
  • Le principal producteur mondial est Unid Co, société coréenne, qui produit de l’hydroxyde et du carbonate de potassium, à Incheon, en Corée du Sud (180 000 t/an de KOH et 110 000 t/an de K2CO3), ainsi qu’en Chine (180 000 t/an de KOH et 80 000 t/an de K2CO3) à travers des joint-venture à Zhenjiang et Taixing City, dans la province de Jiangsu. Produit également de l’hydroxyde de potassium, en Corée du Sud à Ulsan, après l’acquisition auprès de Hanwha, en 2016, d’une unité de production d’hydroxyde de sodium transformée en production d’hydroxyde de potassium.
  • Occidental Chemical Corp. (OxyChem), aux États-Unis, avec son usine de Taft, en Louisiane, qui produit des lessives, précipitées par évaporation dans l’usine de Deer Park au Texas. Les capacités de production sont de 325 000 t/an avec des cellules à membrane.
  • Vynova, filiale du groupe ICIG, exploite une usine en France, à Thann (68), avec une capacité de production de 150 000 t/an de KOH et produit également du K2CO3. Exploite aussi une usine à Tessenderlo, en Belgique, avec une capacité de production de 150 000 t/an de KOH.
  • Olin, produit de l’hydroxyde de potassium, aux États-Unis, à Charleston dans le Tennessee, avec une capacité de production de 160 000 t/an.
  • ErcoWorldwide produit de l’hydroxyde de potassium, aux États-Unis, à Port Edwards, dans le Wisconsin.
  • En Chine, les principaux producteurs sont Taurus Potash et Chengdu Huarong Chemical Co. (CHCCL) avec 80 000 t/an, à Pengzhou City, province du Sichuan.
  • Asahi Glass produit de l’hydroxyde de potassium à Chiba, au Japon et à Rayong, en Thaïlande.
  • Autre producteur : Nippon Soda (Japon).

Principaux producteurs dans l’Union européenne :

  • Vynova, filiale du groupe ICIG, a repris une partie des actifs de Inovyn lors de la formation de cette société par fusion des activités de Ineos et Solvay dans le chlore, la soude et la potasse. Ainsi le groupe ICIG, avec la production d’hydroxyde de potassium à Tessenderlo, en Belgique, et Thann, en France, est le n°1 européen, voir ci-dessus.
  • Evonik, produit de l’hydroxyde de potassium à Niederkassel-Lülsdorf, en Allemagne et a construit au travers d’une joint-venture avec Nouryon une électrolyse à membrane à Ibbenbüren, en Allemagne d’une capacité de 120 000 t/an qui est opérationnelle depuis début 2018.
  • Inovyn, filiale de Ineos, à Anvers, en Belgique, a construit une usine de production d’hydroxyde de potassium de 155 000 t/an, opérationnelle depuis fin 2017.
  • Altair Chimica produit de l’hydroxyde de potassium à Saline di Voltera, en Italie.
  • Nouryon, produit de l’hydroxyde de potassium à Bohus, en Suède et en joint venture avec Evonik, à Ibbenbüren, en Allemagne d’une capacité de 120 000 t/an qui est opérationnelle depuis début 2018.
  • Ercros, possède des capacités de production de 55 000 t/an, en Espagne, à Sabiñánigo, province de Huesca.

Situation française

Production : 61 548 t, en 2018.

Commerce extérieur : en 2020, en tonnes de KOH à 100 %.

Les exportations étaient de 22 325 t avec comme principaux marchés à :

  • 46 % l’Allemagne,
  • 9 % la Suisse,
  • 7 % le Royaume Uni,
  • 6 % les Pays Bas.

Les importations s’élevaient à 48 448 t en provenance principalement à :

  • 56 % de Belgique,
  • 25 % d’Italie,
  • 7 % d’Allemagne,
  • 5 % d’Espagne.

Producteurs

  • Potasse et Produits Chimiques, devenu, en juillet 2019 Vynova PPC, filiale du groupe ICIG, avec une usine à Thann (68), qui possède une capacité de production de 150 000 t/an de KOH et produit également du K2CO3.
  • Produits chimiques de Loos, filiale du groupe Tessenderlo, à Loos (59) avec 25 000 t/an de KOH. Avec le remplacement des cellules à cathode de mercure par des cellules à membrane, la production de KOH a été, en partie, remplacée par celle de NaOH.

Utilisations

Consommation : en 2020, la consommation mondiale est de 2,6 millions de t, dont, en 2010, 580 000 t, aux États-Unis.

Utilisations :

  • Principalement pour fabriquer du carbonate de potassium, K2CO3, par carbonatation des solutions de KOH. K2CO3,1,5H2O précipite, K2CO3 est obtenu par calcination à 250-350°C. La réaction globale est la suivante :

2 KOH + CO2 = K2CO3 + H2O

K2CO3 et KHCO3 sont principalement utilisés dans la fabrication de verres spéciaux (cristal, optique). En 2009, la consommation mondiale de carbonate de potassium est de 950 000 t.

  • Utilisé également pour fabriquer du silicate de potassium (soudures, peintures), des phosphates pour détergents liquides, du permanganate de potassium KMnO4.
  • Dans des engrais liquides, la fabrication de savon (savon noir), du caoutchouc synthétique, pour traiter des fruits secs et les fèves de cacao.
  • Comme électrolyte des piles alcalines, l’hydroxyde de potassium possédant une conductivité plus élevée que celle de l’hydroxyde de sodium.
  • Comme desséchant de gaz, pour l’obtention de pH basiques…

Bibliographie