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Hydroxyde de potassium

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/KOH_aq= 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 2023, 430 418 t dans l’Union européenne (317 672 t en Allemagne, en 2021, 56 534 t en Italie, 53 648 t en République tchèque), 116 520 t au Japon, en 2015, 607 500 t en Chine.

Commerce international : en 2024.

Principaux pays exportateurs, sur un total mondial de 1,209 million de t de produit, en 2021, généralement de la lessive à 50 % :

en milliers de t de produit
Corée du Sud	253	Chine	83
Belgique	175	Jordanie	43
États-Unis	120	France	32
Italie	109	Allemagne	27
République tchèque	92	Malaisie	18

Source : ITC

Les exportations coréennes sont destinées à 16 % à la Malaisie, 15 % à la Chine, 9 % à l’Inde, 6 % à l’Indonésie.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t de produit
Allemagne	109	États-Unis	45
Belgique	80	Danemark	38
Malaisie	69	Canada	33
Israël	56	Royaume Uni	32
France	50	Irlande	28

Source : ITC

Les importations allemandes proviennent à 50 % de République tchèque, 18 % d’Italie, 17 % de Belgique, 10 % 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 2024, en tonnes de KOH à 100 %.

Les exportations étaient de 20 881 t avec comme principaux marchés à :

35 % l’Allemagne,
9 % l’Espagne,
9 % le Royaume Uni,
9 % la Suisse,
7 % la Belgique.

Les importations s’élevaient à 33 088 t en provenance principalement à :

47 % de Belgique,
26 % d’Italie,
13 % d’Allemagne,
4 % 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

Journal EMC, n°6, janvier 1988.
« Caustic potash« , Oxy, mars 2018.
« Best Available Techniques (BAT). Reference document for the production of chlor-alkali« , UE, 2014.

Archives

Hydroxyde de potassium 2023

Hydroxyde de potassium 2022

Hydroxyde de potassium 2019

Hydroxyde de potassium 2015

Hydroxyde de potassium 2014

Hydroxyde de potassium 2011

Hydroxyde de potassium 1996

Hydroxyde de potassium 1989

Sulfate de sodium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule	Masse molaire	Minéral	Structure cristalline
Na₂SO₄	142,04 g.mol^-1	thénardite	orthorhombique de paramètres a = 0,975 nm, b = 1,229 nm et c = 0,285 nm

Données physiques

Masse volumique	Température de fusion	Solubilité dans l’eau
2,68 g.cm^-3	884°C	à 0°C : 4,76 g/100 g d’eau à 100°C : 42,7 g/100 g d’eau

Données thermodynamiques

Sulfate de sodium cristallisé :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -1 385 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : -1 267,3 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 149,5 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 127,7 J.K^-1mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 24,3 kJ.mol^-1

Données industrielles

Le sulfate de sodium, appelé également sel de Glauber (Na₂SO₄,10H₂O) lorsqu’il est hydraté, est soit extrait de dépôts naturels (Chine, Canada, États-Unis, Espagne, Turquie, Russie…), soit fabriqué industriellement. Dans ce cas il est obtenu directement par synthèse ou récupéré comme sous-produit lors de diverses fabrications chimiques (viscose, acide borique, acide ascorbique, résorcine, cellulose, pigments de silice, dichromate de sodium, méthionine…) ou encore lors du traitement des batteries usagées. En 2020, le sulfate naturel représente environ 70 % de la production mondiale.

État naturel

Le sulfate de sodium, comme le carbonate de sodium ou le chlorure de sodium, est un sel soluble dans l’eau qui ne peut se rencontrer, à l’état solide, que lorsque certaines conditions sont réunies et, en particulier, un climat aride qui permet la concentration du sel dans des mers fermées ou des lacs et sa précipitation. Ce processus est en cours actuellement, ou s’est produit au cours des temps géologiques dans des dépôts fossiles.

Dépôts naturels de sulfate de sodium

Minerais : les principaux sont la thénardite (Na₂SO₄), la mirabilite ou sel de Glauber (Na₂SO₄,10H₂O), la glaubertite (Na₂SO₄,CaSO₄), la glaserite (Na₂SO₄,3K₂SO₄).

Gisements canadiens : ils sont exploités dans la province du Saskatchewan.

La société Saskatchewan Mining and Minerals exploite des saumures et des couches de sel à Chaplin depuis 1948 et Ingebrigt depuis 1966 avec au total une capacité de production de 285 000 t/an. Les saumures sont déversées dans des étangs d’évaporation où les sels dissous se concentrent puis, en automne, la baisse des températures permet la précipitation du sulfate de sodium. En 2018, après 70 ans d’exploitation, la production a atteint un total de 11 millions de t.
Les saumures du lac Whiteshore, sont exploitées à Palo, par la société Nanostructured Minerals Corporation, avec une capacité de production de 100 000 t/an.

Gisements des États-Unis : le sulfate de sodium est extrait de saumures.

A Westend en Californie, du sulfate de sodium est récupéré avec une capacité de production de 200 000 t/an, ainsi que du borax et du carbonate de sodium, lors du traitement des saumures du lac Searles, exploitées par la société Searles Valley Minerals, filiale du groupe indien Nirma (voir les chapitres consacrés à ces produits). Les réserves sont de 450 millions de t. Le sulfate de sodium représente 35 % des sels en solution.
A Brownfield et Seagraves, au Texas, avec une capacité de production de 150 000 t/an, les saumures sont exploitées par Cooper Natural Resources (CNR).

Gisement mexicain : la saumure de la Laguna del Rey, dans l’état de Coahuila, est exploitée à Quirey par la société Quimica del Rey, filiale du groupe Industrias Peñoles, avec une capacité de production de 780 000 t/an. En 2023, la production a été de 699 316 t.

Gisements espagnols : se sont des dépôts fossiles.

L’ « Unitad salina » située dans le bassin sédimentaire de Madrid est exploitée dans les mines de Sulquisa près de Villaconejos et d’El Castellar près de Villarrubia de Santiago.
- Mine de Sulquisa : le gisement de glaubertite est situé sous environ 20 m de stérile. Il est exploité à l’aide de la méthode des étangs de dissolution. Cette méthode consiste à décaper la couche stérile puis à dissoudre la glaubertite, fracturée par des explosifs, dans des saumures de retour de l’usine de récupération du sulfate de sodium. Na₂SO₄,10H₂O précipite par refroidissement et est séparé à l’aide d’hydrocyclones. Avec une capacité de production de 300 000 t/an, la mine est exploitée par la société Sulquisa, appartenant au groupe espagnol Minersa.
- Mine d’El Castellar : le gisement de thénardite, avec une teneur de 62 à 65 %, et de glaubertite qui se présente sous forme d’une couche de 5 à 8 m d’épaisseur est exploité à l’aide de techniques minières classiques des exploitations souterraines (méthode des chambres et piliers). Le minerai, après concassage, est dissous puis le sulfate cristallise par évaporation. Les réserves sont estimées à 10 millions de t. Avec une capacité de production de 300 000 t/an, la mine est exploitée par la société Minera de Santa Marta (MSM), filiale du groupe SAMCA.
Le gisement de Cerezo de Río Tirón est situé près de Burgos, dans le bassin de l’Ebre. Une couche de 8 m de glaubertite, avec une teneur de 32 à 40 %, est exploitée à ciel ouvert par la méthode des étangs de dissolution.
- Il est exploité, avec plus de 700 000 t/an et des réserves de plus de 350 millions de t, par la Compañia Minera Río Tirón, filiale du Grupo Crimidesa.
- La société Minera de Santa Marta exploite également ce dépôt, à Belorado avec 340 000 t/an.

Gisements turcs : le sulfate de sodium est extrait de lacs salés ou de dépôts fossiles, principalement par la société Alkim Alkali Kimya, qui possède une capacité de production 470 000 t/an. En 2023, la production a été de 354 959 t. La production est issue de l’exploitation des saumures du lac Acigol dans l’usine de Koralkim, avec une capacité de production de 130 000 t/an, de celles des lacs de Tersakan et Bolluk dans l’usine de Konya-Cihanbeyli, avec une capacité de 80 000 t/an et du gisement souterrain de Çayirhan, avec une capacité de 210 000 t/an qui devrait être portée à 390 000 t/an. Les réserves du gisement de Çayirhan sont de 196 millions de t de glaubertite renfermant 65 millions de t de sulfate de sodium.

Gisement russe : situées dans la région de l’Altaï, les saumures du lac Kuchuk qui contiennent 7 % de sulfate de sodium, sont exploitées par la société Kuchuksulphate. Elles sont pompées dans des étangs de cristallisation où, lorsque la température est inférieure à 5°C, la mirabilite cristallise. La production, en 2023, est de 383 000 t.

Productions de sulfate naturel

Dans le monde, environ 8 millions de t/an.

Principaux pays producteurs : Chine, Espagne, Mexique, Turquie, Russie, Canada, États-Unis, Argentine, Chili…

En Chine, le principal producteur, n°1 mondial, est NaFine Chemical Industry Group, qui exploite, en particulier, dans la province du Shanxi, le lac salé de Yuncheng. La production du groupe représente 30 % de la production chinoise. Par ailleurs, Jiangsu Yinzhu Chemical possède une capacité de production de 2 millions de t/an et Xinli Chemicals possède une capacité de production de 1,6 million de t/an avec 3 unités de production : Hengyang, Lixian et Xinjin.

En 2021, la production espagnole a été de 1,562 million de t de sulfate de sodium contenu dont 1,278 million de t dans de la glaubertite et 284 000 t dans de la thénardite. Les exportations ont porté, en 2019, sur 1,518 million de t, destinées à 40 % au Brésil, 7 % au Royaume Uni, 5,5 % au Maroc… L’Espagne est le seul pays producteur de sulfate de sodium naturel de l’Union européenne.

Réserves : les réserves mondiales sont estimées, en 2013, à 3,3 milliards de t :

en millions de t
États-Unis	860	Turquie	100
Espagne	180	Canada	84
Mexique	170

Source : USGS

Des ressources identifiées sont présentes dans les autres pays suivants : Botswana, Égypte, Italie, Mongolie, Roumanie, Afrique du Sud.

Aux États-Unis, dans le Grand Lac Salé de l’Utah, actuellement non exploité pour le sulfate de sodium contenu, ce dernier représente 12 % des sels contenus. Ses réserves sont de 400 millions de t.

Fabrication industrielle du sulfate de sodium synthétique

Synthèse directe

Il peut être préparé par synthèse directe, selon le procédé Mannheim. La réaction, mise en œuvre dans des fours à moufle, à 500-600°C, est la suivante :

2 NaCl + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2 HCl

Co-productions

Mais il est surtout co-produit lors de diverses fabrications : fibres de viscose (rayonne), acide borique, pâte à papier, carbonate de lithium, méthionine, dichromate de sodium, vitamine C, caprolactame, uranium, épuration des fumées…

L’acide borique (H₃BO₃ ou acide orthoborique), par exemple, est préparé par attaque sulfurique du borax en donnant également du sulfate de sodium :

Na₂B₄O₇,10H₂O + H₂SO₄ = 4 H₃BO₃ + Na₂SO₄ + 5 H₂O

Le dichromate de sodium (Na₂Cr₂O₇) est préparé à partir du chromate de sodium selon la réaction suivante :

2 NaCrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

L’acide sulfurique des batteries usagées, autre exemple, est neutralisé par de l’hydroxyde de sodium pour donner du sulfate de sodium, récupéré par évaporation de la solution, selon la réaction :

2 NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2 H₂O

Dans l’Union européenne, sauf en Espagne, la production est uniquement synthétique, les principales co-productions étant lors de la fabrication de la viscose et de la méthionine.

Co-production de Na₂SO₄ lors de la fabrication de fibres de viscose

Les fibres de viscose sont des fibres artificielles obtenues à partir de la cellulose du bois. Les fibres continues sont appelées rayonne, les fibres discontinues fibranne.

La pulpe de cellulose, est hydrolysée dans une solution d’hydroxyde de sodium, à la température ambiante, selon la réaction :

(C₆H₁₀O₅)_n + n NaOH = (C₆H₉O₄ONa)_n + n H₂O

Après pressage pour éliminer une grande partie de l’eau, la pulpe est déchiquetée puis laissée en présence du dioxygène de l’air à une température comprise entre 18 et 30°C afin de réduire le degré de polymérisation, le poids moléculaire diminuant d’un facteur 2 à 3. Afin de rendre soluble l’alcali-cellulose formée, on lui fait subir une xanthatation à l’aide de disulfure de carbone selon la réaction suivante :

(C₆H₉O₄ONa)_n + n CS₂ = (C₆H₉O₄O-SC-SNa)_n

Dans une solution diluée d’hydroxyde de sodium, le xanthate de cellulose qui a pris une couleur jaune orangée, passe en solution ou plutôt en fine suspension visqueuse d’où le nom de viscose.

Après une durée de mûrissement, qui achève la mise en solution de la viscose, une filtration pour éliminer les impuretés insolubles et une désaération, la viscose est extrudée à travers une filière puis plonge dans une solution d’acide sulfurique en présence de sulfate de sodium et de sulfate de zinc, où la cellulose est régénérée et précipite selon la réaction :

(C₆H₉O₄O-SC-SNa)_n + n/2 H₂SO₄ = (C₆H₁₀O₅)_n + n CS₂ + n/2 Na₂SO₄

Ainsi, la production d’une tonne de viscose, donne une co-production de 0,438 t de sulfate de sodium.

Ce procédé classique de production utilisant du disulfure de carbone, produit toxique, de nouveaux procédés se sont développés, en particulier le procédé Lyocell, qui utilise un solvant de la cellulose, la N-méthylmorpholine (NMMO). Toutefois le procédé classique reste nettement le plus employé. La consommation mondiale de viscose représente, en 2018, 6,3 % d’un total de 106 millions t de fibres dont 62,5 % de fibres synthétiques, 25,3 % de fibres de coton et 1,1 % de fibres de laine.

Principaux producteurs de viscose :

Lenzing, groupe autrichien, qui possède selon le procédé classique une capacité de production de 785 000 t/an de viscose dont 284 000 t/an à Lenzing, en Autriche, 323 000 t/an à Purwakarta, en Indonésie et 178 000 t/an à Nanjing, en Chine. Par ailleurs Lenzing possède une capacité de production de 260 000 t/an selon le procédé Lyocell, à Mobile, dans l’Alabama, aux États-Unis, avec 51 000 t/an et en Europe, en Autriche à Lenzing avec 74 000 t/an et Heiligenkreuz avec 90 000 t/an et au Royaume Uni à Grimsby avec 45 000 t/an. Construit une usine à Prachinburi, en Thaïlande d’une capacité de 100 000 t/an, prévue fin 2021, selon le procédé Lyocell.
Les groupes chinois, Fulida et Tangshan Sanyou ont chacun une capacité de production de 500 000 t/an.
Grassim, société du groupe indien Aditya Birla, possède une capacité de production de 788 000 t/an, en Inde, à Nagda dans le Madhya Pradesh, Kharach et Vilayar, dans le Gujurat, Harihar, dans le Karnataka et en Chine, à Birla Jingwei à travers une joint-venture. En 2022-23, la production a été de 711 000 t.

Co-production de Na₂SO₄ lors de la fabrication de la méthionine

La méthionine est un acide aminé essentiel non synthétisé par l’homme ou les animaux, présent, en faible quantité, dans les céréales. La synthèse chimique donne de la méthionine racémique (renfermant à parts égales les énantiomères lévogyres et dextrogyres). Par contre la méthionine obtenue par biotechnologie donne seulement la forme lévogyre. Les animaux ne peuvent convertir que la forme lévogyre en protéines. La formule de la méthionine ou acide 2-amino-4-méthylthio butyrique est la suivante :

Le procédé chimique développé par Adisseo pour la production de méthionine en poudre utilisée en alimentation animale s’effectue en 3 étapes :

Synthèse de l’hydantoïne : par action du cyanure de sodium, en présence d’ammoniac et de dioxyde de carbone, sur l’aldéhyde méthylthiopropionique (AMTP), lui même obtenu par réaction entre le méthyl mercaptan et l’acroléine.
Hydrolyse de l’hydantoïne dans la solution formée lors de la première étape, par de l’hydroxyde de sodium, en présence du carbonate de sodium de la solution : on obtient le méthioninate de sodium :

Formation de la méthionine par neutralisation à l’aide d’acide sulfurique :
méthioninate + Na₂CO₃ + 3/2 H₂SO₄ = méthionine + 3/2 Na₂SO₄ + CO₂

La production de sulfate de sodium est de l’ordre de 1,3 t/t de méthionine.

Principaux producteurs de méthionine : en 2020, sur un total mondial de 1,900 million de t/an.

en milliers de t/an de capacités de production
Evonik	730	China Unis Chemical (Chine)	100
Adisseo	425	CJ Cheiljedang (Corée du Sud)	100
Novus (États-Unis)	255	NHU (Chine)	50
Sumitomo Chemical (Japon)	250	Volzhsky (Russie)	23

Sources : Adisseo et rapports des sociétés

Evonik (Allemagne), n°1 mondial, produit de la méthionine à Anvers, en Belgique, avec 260 000 t/an, à Mobile, dans l’Alabama, aux États-Unis, à Wesseling, en Allemagne et Singapour, avec 300 000 t/an.
Adisseo, société du groupe chinois Blue Star, produit de la méthionine, en France à Roussillon (38) et à Commentry (03), en Espagne à Burgos et en Chine à Nanjing, avec 350 000 t/an.
Novus, société commune aux groupes japonais Mitsui avec 80 % des parts et Nippon Soda avec 20 %, possède, aux États-Unis à Chocolate Bayou, au Texas, une capacité de production de méthionine de 255 000 t/an.
Sumitomo Chemical (Japon) possède une capacité de production de 250 000 t/an à Niihama, dans la préfecture de Ehime.
CJ Cheiljedang (Corée du Sud) s’est associé au groupe français Arkema, qui fournit le méthyl mercaptan, pour construire une usine de production de L-méthionine par biofermentation à Kerteh, en Malaisie, avec une capacité de production de 80 000 t/an depuis 2015.

Le principal débouché de la méthionine (à 90 %) est l’alimentation de la volaille (2 à 3 g/kg d’aliment, soit au total 4 à 5 g par poulet). La consommation mondiale est de 1,6 million de t en 2022.

Productions de sulfate naturel et synthétique

En 2020, la production mondiale est de 24 millions de t. Elle est à 70 % à partir de sulfate naturel.

La Chine, en particulier dans la province de Jiangsu, est le principal pays producteur avec 79 % de la production mondiale.

Autres pays producteurs : l’Espagne avec 1,562 million de t, en 2021, les États-Unis avec 475 000 t (environ moitié-moitié entre naturel et synthétique), en 2018.

En Europe, Turquie comprise, le sulfate naturel représente 61 % de la production, le sulfate synthétique coproduit lors de la fabrication de viscose, 22 %, les autres coproductions, 17 %.

Commerce international : en 2024.

Principaux pays exportateurs sur un total de 6,055 millions de t, en 2023.

en milliers de t
Chine	4 473	Turquie	111
Espagne, en 2023	936	Indonésie	79
Inde	288	Canada	78
États-Unis	223	France	50

Source : ITC

Les exportations chinoises sont destinées à 14 % au Bangladesh, 10 % au Vietnam, 9 % au Brésil, 8 % à l’Indonésie.

Principaux pays importateurs.

en milliers de t
Brésil	856	Nigeria	261
Bangladesh	738	Thaïlande	257
Vietnam	443	Tanzanie	191
Indonésie	338	Philippines	187
Colombie	305	Guatemala	158

Source : ITC

Les importations du Brésil proviennent à 52 % d’Espagne, 47 % de Chine.

Principaux producteurs dans l’Union européenne, en capacités de production.

Sulfate naturel : producteurs espagnols.

en t/an de capacités de production
Crimidesa (Cerezo de Rio Tiron)	>700 000 t/an		Sulquisa (Colmenar de Oreja)	300 000 t/an
Minera Santa Marta (Tolède et Burgos)	625 000 t/an

Sources : sites des sociétés

Sulfate synthétique :

Lenzing (Autriche, 200 000 t/an à Lenzing), Cordenka (Allemagne, 40 000 t/an à Obernburg) : fabricants de viscose.

Adisseo (France et Espagne), Evonik (Allemagne et Belgique) : fabricants de méthionine.

Situation française

En 2024.

Producteur :

Adisseo possède une capacité de production de 90 000 t/an, provenant de la fabrication de la méthionine. Les usines sont situées à Roussillon (38) et Commentry (03).

Commerce extérieur :

Les exportations étaient de 49 129 t avec comme principaux marchés à :

35 % le Brésil,
8 % la Colombie,
7 % le Maroc,
6 % l’Italie.

Les importations s’élevaient à 45 234 t en provenance principalement à :

57 % d’Espagne,
16 % de Belgique,
10 % d’Allemagne,
7 % d’Autriche.

Utilisations

Consommation : en 2017, la consommation mondiale est de 15,90 millions de t, effectuée, en 2020, à 46 % en Chine continentale, 14 % en Amérique Centrale et du Sud, 12 % dans les autres pays asiatiques, 10 % en Amérique du Nord, 6 % en Europe de l’Ouest.

Secteurs d’utilisation : aux États-Unis, en 2012.

Détergents	35 %	Nettoyage des moquettes	4 %
Verre	18 %	Textiles	4 %
Pâte à papier	15 %

Sources : USGS

Détergents : les lessives en poudre classiques contiennent de 16 à 45 % de Na₂SO₄, mais seulement de 4 à 5 % pour les poudres compactes. La diminution de la teneur en sulfate de sodium est à l’origine de ces dernières. Dans les lessives en poudre, le sulfate de sodium joue le rôle de fluidifiant et d’antimottant. Par ailleurs, les lessives liquides ne contiennent pas de sulfate de sodium. En 2016, dans le monde, les détergents représentent 39 % de la consommation de sulfate de sodium.
Industrie du verre : le sulfate de sodium se décompose, vers 1200°C selon la réaction :

Na₂SO₄ = Na₂O + SO₂ + 1/2 O₂

Le dégagement gazeux produit par cette décomposition, qui a lieu à une température plus élevée que celle du carbonate de sodium, facilite l’affinage du verre. Le sulfate de sodium est introduit à des teneurs inférieures à 1 %, en fin d’affinage.

Industrie de la pâte à papier : le sulfate de sodium est réduit à l’aide de charbon en sulfure de sodium selon la réaction suivante :

Na₂SO₄ + 2 C = Na₂S + 2 CO₂

Cette production de sulfure de sodium utilisé dans le procédé kraft, est principalement réalisée en Chine.

Bibliographie

Les carbonates et sulfates de sodium, Mémento du BRGM, décembre 1992.
Panorama Minero, Instituto Geológico y Minero de España, Rios Rosas, 23, 28003 Madrid, Espagne.
T. Willke, « Methionine production – a critical review« , Applied Microbiology and Biotechnology, 98, p 9894-9914; décembre 2014.
Sodium Sulphate producers Association, CEFIC, Avenue E. van Nieuwenhuyse, 4 box 1, 1160 Bruxelles, Belgique.

Archives

Sulfate de sodium 2023

Sulfate de sodium 2022

Sulfate de sodium 2019

Sulfate de sodium 2015

Sulfate de sodium 2013

Sulfate de sodium 2011

Sulfate de sodium 1993

Hydrogénocarbonate de sodium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule	Masse molaire	Minéral	Structure cristalline
NaHCO₃	84,00 g.mol^-1	nahcolite	monoclinique de paramètres a = 0,747 nm, b = 0,968 nm, c = 0,348 nm et angle bêta = 93,38°

Données physiques

Masse volumique	Température de fusion	Solubilité dans l’eau
2,159 g.cm^-3	décomposition avec libération de CO₂, à 270°C	à 0°C : 6,9 g/100 g d’eau à 60°C : 16,4 g/100 g d’eau

Données chimiques

pKa : CO_2aq/HCO₃^– = 6,35

Données thermodynamiques

Hydrogénocarbonate de sodium cristallisé :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -948 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : -852,2 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 102,1 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 87,6 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

L’hydrogénocarbonate de sodium est appelé couramment, en France, bicarbonate de sodium et baking soda, aux États-Unis.

État naturel

Il existe des dépôts naturels d’hydrogénocarbonate de sodium, le minéral étant dénommé nahcolite, par exemple aux États-Unis, dans le Colorado. Ce gisement a été exploité par Solvay, jusqu’en 2004 et est actuellement exploité par dissolution par Natural Soda, société acquise fin 2021 par J.M. Huber Corporation. En général, l’hydrogénocarbonate de sodium est préparé à partir de carbonate de sodium (voir le chapitre carbonate de sodium).

Fabrication industrielle

NaHCO₃, produit intermédiaire dans le procédé Solvay, n’est pas utilisé directement car il n’est pas suffisamment pur. Il est obtenu par carbonatation, en solution aqueuse, de carbonate de sodium purifié, selon la réaction :

Na₂CO₃ + H₂O + CO_2(aq) = 2 NaHCO₃

Aux États-Unis, NaHCO₃ est produit à partir de carbonate naturel ou d’hydrogénocarbonate naturel, la nahcolite.

Productions

Les capacités de production sont, dans le monde, en 2021, de 7,1 millions de t/an à 47 % en Asie, 34 % en Europe (y compris Turquie et Russie), 16 % en Amérique du Nord.

En 2023, la production de l’Union européenne est de 1,069 million de t, avec 234 475 t en France, 211 806 t en Italie, 153 293 t en Espagne, les productions des autres pays producteurs dont l’Allemagne sont confidentielles ou faibles.

Commerce international : en 2024.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 2,263 millions de t, en 2023 :

en tonnes
Chine	792 176	Bosnie Herzegovine	115 672
Turquie	559 366	France	108 305
Bulgarie	150 055	Thaïlande	73 647
États-Unis	138 973	Pays Bas	57 945
Allemagne	132 805	Russie	55 453

Source : ITC

Les exportations chinoises sont destinées à 31 % à la Corée du Sud, 9 % à l’Indonésie, 6 % au Vietnam.

Principaux pays importateurs :

en tonnes
Corée du Sud	276 361	Chine	110 319
France	222 900	Indonésie	105 654
Belgique	142 077	Canada	87 137
Allemagne	131 824	Brésil	68 743
Pays Bas	125 815	Vietnam	59 057

Source : ITC

Les importations coréennes proviennent à 87 % de Chine, 9 % de Turquie.

Principaux producteurs :

Solvay, n°1 mondial avec 16,5 % des capacités mondiales de production, possède dans l’Union européenne des capacités de production de 880 000 t/an, avec 250 000 t/an en Italie à Rosignano, 150 000 t/an en Allemagne à Rheinburg et Bernburg, 130 000 t/an en Espagne à Torrelavega, 120 000 t/an en France à Dombasle et 230 000 t/an en Bulgarie, à Devnya. Aux États-Unis la production est effectuée à Parachute (Colorado) avec du carbonate provenant de l’exploitation Solvay de Green River (Wyoming). En Thaïlande, la production est réalisée à Map Ta Phut, avec une capacité de 100 000 t/an.
Church & Dwight n°2 mondial avec 480 000 t/an aux États-Unis (principal producteur dans ce pays), avec des usines à Old Fort (Ohio) avec une capacité de 280 000 t/an et Green River (Wyoming) avec une capacité de 200 000 t/an. Aux États-Unis, le carbonate de sodium nécessaire à la fabrication de l’hydrogénocarbonate est principalement fourni par Tata Chemicals. Church & Dwight spécialisé dans les détergents (marque XTra), les produits d’entretien, d’alimentation animale et d’hygiène distribue la marque Arm & Hammer.
Natural Soda, société du groupe J.M. Huber Corporation, deuxième producteur aux États-Unis, exploite le gisement de nahcolite du Piceance Creek Basin, près de Rifle, au Colorado, aux États-Unis, avec une capacité de production de 220 000 t/an. Le minerai est extrait du gisement, à 580 m de profondeur, par dissolution dans de l’eau chaude qui remontée en surface libère l’hydrogénocarbonate par refroidissement.
Humens qui a repris, en décembre 2021, les activités dans les produits minéraux de Seqens possède une capacité de production de 140 000 t/an en France, à Laneuveville-devant-Nancy (54) et a démarré, en 2017, une production de 70 000 t/an pouvant être portée à 120 000 t/an, à Singapour.
Tata Chemicals a produit, en 2021-22, un total de 231 000 t, en Inde, à Mithapur avec 120 000 t ainsi qu’au Royaume Uni, à Lostock avec 111 000 t.
Autres producteurs : Ciech (200 000 t/an en Allemagne et Pologne), Genesis Energy (États-Unis), Ciner Group (États-Unis et Turquie), Sisecam (300 000 t/an en Turquie, Bosnie, Bulgarie et États-Unis), Tosoh Corporation (Japon, 90 % des capacités du pays), BSC (200 000 t/an en Russie).

Situation française

Production : 234 475 t, en 2023.

L’unité de production de Solvay, à Dombasle (54), a une capacité de 120 000 t/an. Son hydrogénocarbonate est commercialisé par la société Esco avec la marque Cérébos.
L’unité de production du site de La Madeleine, à Laneuveville-devant-Nancy (54), a une capacité de 140 000 t/an, après la mise en service d’une ligne de production de 50 000 t/an d’hydrogénocarbonate de haute pureté destiné, en particulier, à l’hémodialyse. En décembre 2021, après le prise de contrôle de Seqens par SK Capital Partners, la production de carbonate de sodium n’est pas concernée et reste la propriété de Eurazeo et des autres actionnaires historiques de Seqens.

Commerce extérieur : en 2024.

Les exportations étaient de 108 305 t avec comme principaux marchés à :

28 % l’Italie,
16 % l’Allemagne,
12 % la Belgique,
11 % la Suisse,
6 % la Slovaquie,
6 % l’Espagne.

Les importations s’élevaient à 222 900 t en provenance principalement à :

50 % d’Espagne,
15 % d’Allemagne,
12 % de Turquie,
7 % du Royaume Uni,
6 % de Belgique.

Utilisations

Consommations : dans le monde, en 2016, 4 millions de t, à 25 % en Europe, 24 % en Chine, 24 % en Amérique du Nord.

Secteurs d’utilisation de l’hydrogénocarbonate de sodium

En 2021, dans le monde. Source : Ciech

	Monde	Europe		Monde	Europe
Alimentation animale	24 %	38 %	Hémodialyse	7 %	9 %
Alimentation humaine	21 %	11 %	Détergents, nettoyage	6 %	5 %
Purification de gaz	12 %	24 %	Chimie	5 %	2 %
Cosmétiques, pharmacie	9 %	6 %	Autres	16 %	5 %

Source : Ciech

Utilisations principales :

L’alimentation humaine aux États-Unis, animale en Europe et les sels de bain au Japon. L’hydrogénocarbonate apporte CO₂, par un chauffage modéré (au-dessus de 60°C) ou en milieu aqueux acide, ce qui permet son utilisation comme poudre levante dans l’alimentation et comme sel effervescent dans les boissons et les comprimés. Son appellation commerciale courante est le bicarbonate de sodium.

Autres utilisations :

L’épuration de SO₂ et HCl des fumées et le traitement des eaux. Par exemple, à l’aide du procédé Solvair, mis au point par Solvay, consistant à épurer les fumées, par voie sèche, à l’aide d’hydrogénocarbonate.
Son pH de 8,5 (à 20°C pour une solution à 100 g NaHCO₃/L) permet une utilisation comme agent de nettoyage. Employé aussi dans l’alimentation animale comme substance tampon et dans l’alimentation humaine pour combattre l’acidité gastrique. Par ailleurs permet de lutter contre la corrosion acide des canalisations.
Abrasif doux.
Préserve la couleur des légumes lors de leur cuisson.
Désodorisant d’appareils ménagers (lave-vaisselle).
Neutralise le venin de nombreux insectes (moustiques).
Employé dans les traitements par hémodialyse.

Bibliographie

ESAPA (European Soda Ash Producers Association), CEFIC, Avenue E. Van Nieuwenhayse 4, B-1160 Bruxelles, Belgique.
« Reference document on best available techniques for the manufacture of large volume inorganic chemicals – solids and others industry« , Commission européenne, août 2007.
A. Marcu, « Sectoral case study – Soda ash« , CEPS, Brussels, 2015.
Documents de Solvay, rue du prince Albert 33, B-1050 Bruxelles, Belgique.
Documents de Solvay France, 12 cours Albert 1^er, 75383 Paris Cedex 08.
Brochure : « Le bicarbonate Solvay« .
Le site Solvay sur le bicarbonate de sodium.
Les carbonates et sulfates de sodium, Mémento du BRGM, 1992.
Molécules, magazine de l’Union des Industries Chimiques, n°20, avril 1989.

Archives

Hydrogénocarbonate de sodium 2023

Hydrogénocarbonate de sodium 2022

Hydrogénocarbonate de sodium 2019

Hydrogénocarbonate de sodium 2015

Hydrogénocarbonate de sodium 2014

Hydrogénocarbonate de sodium 2012

Hydrogénocarbonate de sodium 1997

Hydrogénocarbonate de sodium 1993

Carbonate de sodium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule	Masse molaire	Minéral	Structure cristalline
Na₂CO₃	105,99 g.mol^-1	natrite	monoclinique de paramètres : a = 0,89 nm, b = 0,523 nm, c = 0,604 nm et angle bêta = 101,35°

Données physiques

Masse volumique	Température de fusion	Température d’ébullition	Solubilité dans l’eau
2,53 g.cm^-3	851°C	décomposé	à 0°C : 7,1 g/100 g d’eau à 100°C : 45,5 g/100 g d’eau

Données chimiques

pKa : CO_2aq/HCO₃^– = 6,35

Données thermodynamiques

Carbonate de sodium cristallisé :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -1 131,4 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : -1 048,1 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 136 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 110,5 J.K^-1mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 33,5 kJ.mol^-1

Données industrielles

Le carbonate de sodium, (ancien nom « natron ») appelé improprement « soude » par les industriels (en anglais « soda ash »), est soit extrait de dépôts naturels, principalement aux États-Unis (Wyoming), en Afrique (Kenya, Botswana), en Chine et en Turquie, soit synthétisé (pour 72 % de la production mondiale, en 2021) principalement selon le procédé Solvay et sa variante le procédé Hou utilisée en Chine à partir de chlorure de sodium et de calcaire.

État naturel

Gisements de carbonate de sodium

Le carbonate de sodium est présent dans des gisements fossiles ou dans des lacs salés.

Gisement fossile de l’État du Wyoming. Il est situé à Big Island à 40 km au Nord-Ouest de Green River, aux États-Unis. Il a été découvert en 1938 lors d’un forage pétrolier. Présent entre 120 et 1 050 m de profondeur il couvrirait 2 600 km². Il est constitué de 42 couches de sesquicarbonate de sodium, sel double de carbonate et hydrogénocarbonate hydraté (Na₂CO₃,NaHCO₃,2H₂O) dénommé trona dont 11 de plus de 2 mètres d’épaisseur. Des couches atteignent une teneur de 97 % de trona. Les réserves seraient d’environ 22 milliards de t. Deux couches sont actuellement exploitées souterrainement.

Le gisement résulte de l’accumulation de sédiments, à l’Éocène, il y a 50 millions d’années, dans deux lacs s’étendant sur les États actuels du Wyoming, du Colorado et de l’Utah avec des superficies atteignant jusqu’à 57 000 et 38 850 km².

Son exploitation a débuté en 1950 et elle a supplanté toute la production américaine de carbonate synthétique (17 usines en 1938, 10 en 1969, 1 en 1979 qui a fermé en 1986). Le gisement du bassin de Green River représente, en 2020, 60 % de la production mondiale de carbonate de sodium naturel.

L’exploitation souterraine est effectuée soit selon des techniques minières classiques (méthode des « chambres et piliers ») soit par forages et dissolution in situ (méthode utilisée, en partie, par Genesis Energy). Dans le premier cas, le taux de récupération est de 45 %, 30 % dans le second cas.

Le traitement du minerai est réalisé selon 2 procédés, l’un au monohydrate, l’autre au sesquicarbonate.

Procédé au monohydrate : le minerai est d’abord calciné :

2 (Na₂CO₃,NaHCO₃,2H₂O) = 3 Na₂CO₃ + 5 H₂O + CO₂

puis Na₂CO₃ est dissous dans l’eau afin d’éliminer les parties insolubles puis précipité, par évaporation de l’eau, sous forme de Na₂CO₃,H₂O qui est déshydraté à 150°C.

Procédé au sesquicarbonate : le minerai est d’abord mis en solution dans l’eau afin d’obtenir une solution mère qui est filtrée puis évaporée sous vide à 40°C. Le sesquicarbonate de sodium, sel double de carbonate et hydrogénocarbonate hydraté (Na₂CO₃,NaHCO₃,2H₂O), précipite, puis est décomposé à 200°C en carbonate.

L’exploitation des gisements naturels consomme moins d’énergie, de 5,6 à 7 GJ/t, que la fabrication industrielle, de 8,9 à 14,25 GJ/t. En 2020, les coûts de production du carbonate de sodium naturel extrait aux États-Unis sont estimés représenter environ 50 % de ceux du carbonate synthétique. En moyenne, il faut de 1,50 à 1,65 t de minerai pour donner 1 t de carbonate de sodium.

Sociétés exploitantes : en 2021.

en millions de t/an de capacités de production
Genesis Energy	3,6		Solvay	2,54
Sisecam Wyoming	3,25		Tata Chemicals	2,54

Source : USGS

Genesis Energy, a acquis, en septembre 2017, les activités de Tronox, groupe australien, dans le carbonate de sodium. Tronox avait acquis le 1^er avril 2015 les activités dans le carbonate de sodium de FMC. Genesis Energy exploite les mines de Granger et de Westvaco. Les mines, souterraines, sont situées à 490 m de profondeur, avec plus de 4 000 km de galeries. La couche de trona exploitée a une épaisseur de 3 mètres. La mine de Westvaco est exploitée souterrainement par voie classique et par dissolution, celle de Granger seulement par dissolution. La mine de Westvaco est exploitée depuis 1947, celle de Granger a été développée à l’origine par Texasgulf, filiale d’Elf Atochem. Les réserves prouvées et probables sont de 791 millions de t renfermant 87 % de trona. En 2022, la production a été de 3,298 millions de t de carbonate de sodium et les ventes de 82 533 t de NaOH. En avril 2020, la production de la mine de Granger avec 450 000 t/an a été suspendue et a repris début 2023 avec une augmentation de la capacité de production de 680 000 t/an pour atteindre environ 1,2 million de t/an.
Ciner Group, société turque, a acquis en octobre 2015 les parts (51 %) détenues par OCI (Corée du Sud) dans OCI Chemical, la société devenant Ciner Wyoming. OCI avait acheté, en 1996, les parts de Rhône Poulenc. Par ailleurs, 49 % des parts sont détenues par Natural Resources Partners. En 2019, la production est de 2,50 millions de t de carbonate de sodium. Les réserves prouvées et probables sont de 192 millions de t de minerai renfermant 86 % de trona pouvant donner 105 millions de t de carbonate de sodium. L’exploitation a lieu à une profondeur comprise entre 244 et 335 m. En 2019, a été annoncé, en association avec Sisecam, une augmentation de capacité de production de 800 000 t/an et sa sortie le 31 décembre 2020 de l’ANSAC qui regroupe les exportations de plusieurs producteurs américains. En décembre 2021, Sisecam a pris une participation de 60 % dans les activités de Ciner au Wyoming et la société commune est devenue Sisecam Wyoming.
Les activités de Solvay sont détenues à 20 % par Asahi Glass (Japon). En 2019, Solvay a annoncé pour fin 2021 une augmentation de la capacité de production de 600 000 t/an. En mai 2022, Solvay a acquis les 20 % de participation de Asahi Glass.
Tata Chemicals (Inde) a vendu, aux États-Unis, en 2021-22, 2,392 millions de t de carbonate de sodium.

Gisements turcs : ils sont exploités par Ciner Group au travers de :

Eti Soda, filiale à 74 % avec 26 % pour le groupe étatique Eti Maden qui exploite depuis 2009 le gisement de Beypazari, découvert en 1979, lors de la recherche de gisements de charbon. Le gisement est exploité par dissolution. La capacité de production est de 1,7 million de t/an. En 2021, la production est de 1,95 million de t de carbonate et hydrogénocarbonate de sodium.
Kazan Soda Electric, depuis début 2018, avec l’exploitation, par dissolution, d’un nouveau gisement, à Kazan, avec une capacité de production de 2,7 millions de t/an. En 2021, la production est de 2,9 million de t de carbonate et hydrogénocarbonate de sodium.

Lacs salés : le carbonate de sodium est récupéré à partir de saumures contenant de l’ordre de 16 % de NaCl, 6,5 % de Na₂CO₃, des borates et des sels de lithium et potassium. Par carbonatation (à l’aide de CO₂) de la saumure, l’hydrogénocarbonate précipite. Les principaux lacs exploités sont les suivants :

Lac Searles (Californie, États-Unis), avec des réserves estimées à 600 millions de t. Exploité par Searles Valleys Mineral (acquis en 2007 par Nirma Ltd. (Inde)), avec une capacité de production de 1,32 million de t/an. Le lac Owens, également en Californie, possède des réserves de plus de 200 millions de t.
Lac Magadi (Kenya), exploité par la société Tata Chemicals Magadi, filiale depuis 2005 du groupe indien Tata Chemicals, avec des ventes de 318 000 t, en 2021-22.
Sua Pan (Botswana), exploité par Botswana Ash détenue à 50 % par l’État du Botwana et 50 % par Chlor Alkali Holdings, avec une capacité de production de 300 000 t/an de carbonate de sodium et 650 000 t/an de chlorure de sodium.
Lac Tchad (Tchad), exploité artisanalement avec une production de 13 000 t/an.
En Éthiopie, l’exploitation du lac d’Abijata donne 20 000 t/an.
Lac Natron (Tanzanie) : actuellement non exploité industriellement. L’exploitation est conditionnée à la préservation d’une zone de reproduction importante pour les flamants roses.

Production de carbonate naturel

La production mondiale, en 2024, est de 24 millions de t dont 12 millions de t aux États-Unis, 11 millions de t en Turquie, 300 000 t au Kenya, 270 000 t au Botswana, 20 000 t en Éthiopie.

Répartition de la production mondiale de carbonate naturel, en 2019 :

en %
Ciner	42 %	Tata	14 %
Genesis	22 %	Searles	7 %
Solvay	15 %

Source : Ciner

La production du groupe Ciner est réalisée pour 16 % aux États-Unis, 16 % en Turquie avec la société Kazan Soda et 10 % en Turquie avec la société Eti Soda.

L’ANSAC, qui regroupait les activités d’exportation, hors Union européenne, de 3 producteurs des États-Unis, Genesis Energy, Tata Chemicals et Ciner Wyoming ne dépend plus, depuis début 2023, que de Genesis Energy après le retrait de Tata Chemicals et, en 2020, de Ciner.
Les exportations vers l’Union européenne sont réalisées au travers de l’American-European Soda Ash Shipping Association (AESSA).
Au total, en 2020, les capacités de production des États-Unis sont détenues à 54 % par des capitaux étrangers, à 23 % indiens, 15 % belges, 11 % turcs et 5 % japonais.

Les unités de production de carbonate de sodium coproduisent de l’hydrogénocarbonate, du sulfate de sodium et de l’hydroxyde de sodium dans le Wyoming et du chlorure de sodium, du sulfate de sodium et du borax en Californie.

Réserves de carbonate naturel

En 2024. Monde : 25 milliards de t.

en millions de t
États-Unis	23 000		Éthiopie	400
Turquie	840		Botswana	16

Source : USGS

Fabrication industrielle

Le carbonate de sodium synthétique est principalement obtenu par le procédé Solvay mis au point entre 1861 et 1865. Une variante du procédé Solvay, le procédé Hou, est utilisée en Chine, avec co-production de chlorure d’ammonium utilisé comme engrais.

Part des différents procédés, en 2021, dans la production mondiale de carbonate de sodium :

Procédé Solvay	46 %		Carbonate naturel des États-Unis	18 %
Procédé Hou	20 %		Autres	15 %

Source : Genesis

Une coproduction de carbonate de sodium (75 000 t/an) est réalisée, selon divers procédés, par BASF.

Matières premières : chlorure de sodium et calcaire. L’ammoniac intervient dans la fabrication mais il est presque totalement recyclé.

Principe de la fabrication : selon la réaction globale suivante qui toutefois n’est pas réalisable directement :

2 NaCl + CaCO₃= Na₂CO₃ + CaCl₂

Le procédé Solvay consiste en 8 étapes, dans des unités de production dénommées soudières.

1 – Préparation d’une saumure saturée par du chlorure de sodium.

2 – Absorption dans cette saumure d’ammoniac recyclé.

3 – Calcination du calcaire dans un four à chaux, qui donne du dioxyde de carbone :

CaCO₃ = CaO + CO_2(g)

4 – Préparation d’un lait de chaux, en présence d’un excès d’eau :

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

5 – Carbonatation de la saumure ammoniacale avec le dioxyde de carbone provenant de la calcination du calcaire et de la décomposition de l’hydrogénocarbonate, l’hydrogénocarbonate, NaHCO₃, peu soluble précipite.

NH_3(aq) + H₂O + CO_2(aq) = NH₄HCO₃

NH₄HCO₃ + Na⁺ + Cl^– = NH₄⁺ + Cl^– + NaHCO₃

6 – Filtration de l’hydrogénocarbonate.

7 – Calcination de l’hydrogénocarbonate vers 150-200°C :

2 NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O_(g) + CO_2(g)

8 – L’ammoniac est régénéré à l’aide du lait de chaux :

2 (NH₄⁺ + Cl^–) + Ca(OH)₂ = 2 NH_3(aq) + Ca²⁺ + 2 Cl^– + 2 H₂O

Le chlorure de calcium, CaCl₂ est un coproduit partiellement valorisé comme desséchant, sel de déneigement… ou rejeté en rivière ou en mer. Les rejets dans la Meurthe d’ions Cl^– par les usines françaises de carbonate de sodium sont limités de telle sorte que leur contribution soit au maximum de 400 mg.L^-1 dans la Moselle à Hauconcourt (100 km en aval).

Consommations (par t de Na₂CO₃) :

NaCl	CaCO₃	eau de réfrigération	énergie
1,6 t	1,1 à 1,3 t	20 à 50 m³	8,9 à 12,35 GigaJ

Les unités de production ont des capacités pouvant atteindre 1,5 million de t/an.

Qualités de carbonate de sodium :
Il existe deux qualités principales de carbonate de sodium :

Léger : c’est le produit obtenu directement, dont les particules ont un diamètre moyen de 100 μm et une densité apparente de 500 kg/m³. Il est utilisé principalement dans l’industrie des détergents.
Dense : le carbonate de sodium subit une recristallisation en carbonate monohydraté puis une calcination qui donne des particules de 300 à 400 μm et une densité apparente proche de 1 000 kg/m³. C’est cette qualité qui est la plus demandée, en particulier par l’industrie verrière et la métallurgie.

Le carbonate a une teneur supérieure à 99,5 % en Na₂CO₃, la principale impureté est NaCl : 0,1 à 0,3 %. C’est un produit qui s’hydrate et se carbonate au contact de l’air en donnant, en partie, de l’hydrogénocarbonate.

Le procédé Hou, utilisé en Chine, consiste à associer la production de carbonate de sodium, à celle d’ammoniac. Le dioxyde de carbone coproduit lors de la production d’ammoniac est utilisée à la place de celui provenant de la calcination du calcaire. La production de chlorure de calcium est ainsi évitée et le chlorure d’ammonium obtenu est utilisé comme engrais dans la culture du riz. La consommation d’énergie est de 14,25 GJ/t.

Productions

Production de carbonate de sodium

En 2023, en milliers de t, sur un total mondial de 68,8 millions de t. Source : USGS

en milliers de t
Chine	32 624	Allemagne	2 500
Turquie	11 500	Pologne	1 200
États-Unis	10 900	France	1 000
Russie	3 500	Pakistan	500
Inde	2 500	Italie	500

Source : USGS

En 2024, la production de carbonate synthétique a été de 49 millions de t, celle de carbonate naturel de 24 millions de t.

En 2021, la capacité mondiale de production est de 71 millions de t/an, celle des États-Unis, en 2024, de 13,9 millions de t/an, celle de l’Union européenne de 9,5 millions de t/an.

En 2023, la production de l’union européenne est de 6,757 millions de t dont 2,383 millions de t en Allemagne, en 2022, 730 112 t en Espagne, 656 779 t en France, 21 182 t en République tchèque, en 2022. Pour les autres pays producteurs les productions sont confidentielles.

La Chine est premier producteur mondial depuis 2003. En Chine, en 2020, les capacités de production sont de 34 millions de t/an à 49 % selon le procédé Solvay, 46 % selon le procédé Hou et 5 % de carbonate naturel.

Dans l’Union européenne : par pays et ( ) producteurs, en 2020.

en milliers de t/an de capacités de production
Allemagne (Solvay, Ciech, BASF)	1 805	Italie (Solvay)	1 000
Bulgarie (Solvay, Sisecam)	1 500	Roumanie (Ciech)	535
Pologne (Ciech)	1 300	Royaume Uni (Tata Chemicals)	460
France (Solvay, Seqens)	1 260	Belgique (BASF)	25
Espagne (Solvay)	1 020

Sources : Ciech

Commerce international : en 2024.

Principaux pays exportateurs : sur un total de 17,478 millions de t, en 2022.

en milliers de t
États-Unis	7 403	Bosnie Herzégovine	391
Turquie	4 811	Inde	358
Chine	1 221	Allemagne	306
Bulgarie	1 067	Botswana	255
Russie	411	Kenya	249

Source : ITC

Les exportations des États-Unis ont été destinées à 18 % au Mexique, 11 % au Chili, 9 % au Brésil, 7 % à l’Indonésie.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t
Brésil	1 325	Chili	751
Mexique	1 317	Thaïlande	734
Chine	974	Malaisie	719
Inde	920	Vietnam	616
Indonésie	839	Égypte	541

Source : ITC

Les importations brésiliennes proviennent à 50 % des États-Unis, 35 % de Turquie, 13 % d’Espagne.

Principaux producteurs : en 2021.

en millions de t de capacités annuelles de production
Solvay (Europe, États-Unis)	7,9	Nirma Ltd. (États-Unis, Inde)	2,8
Ciner Group (États-Unis, Turquie)	5,5	BSC Chemicals (Russie)	2,8
Tata Chemicals (Inde, États-Unis, Royaume-Uni, Kenya)	4,1	Henan Jinshan (Chine)	2,7
Sisecam (Turquie, Bosnie, Bulgarie)	4,1	Tangshan Sanyou (Chine)	2,3
Genesis Energy (États-Unis)	3,3	Ciech (Pologne, Roumanie, Allemagne)	2,2
Shandong Haihua (Chine)	3,0

Sources : Ciech et rapports annuels des sociétés

Solvay : n° 1 mondial (22 % des capacités mondiales et 60 % des capacités de l’Union européenne) avec une capacité de production de 7,9 millions de t/an, dont 5 millions de t/an en Europe.
Solvay produit du carbonate de sodium à partir de minerai à Green River au Wyoming (États-Unis)).
En Europe, les unités de production de carbonate de sodium synthétique sont situées en Italie (Rosignano, 1 000 000 t/an de capacités), Espagne (Torrelavega, 1 020 000 t/an de capacités), France (Dombasle, 700 000 t/an de capacités), Allemagne (Rheinburg, 600 000 t/an de capacités et Bernburg, 540 000 t/an de capacités). L’unité de production de Devnya, en Bulgarie, 1 500 000 t/an de capacités est détenue à 75 % par Solvay et 25 % par Sisecam (Turquie).
En 2011, en Chine, a pris une participation de 30 % dans l’usine de Bin Hai du groupe Tianjin Soda Ash, la capacité de l’usine étant de 800 000 t/an, la part de Solvay de 220 000 t/an de carbonate de sodium et 30 000 t/an d’hydrogénocarbonate.
Ciner Group, avec l’exploitation du gisement de Green River, aux États-Unis, et ceux de Beypazari et Kazan, en Turquie. Les capacités aux États-Unis sont de 2,95 millions de t/an, celles d’Eti Soda, en Turquie, de 1,7 million de t/an à Beypazari et de 2,5 millions de t/an à Kazan. En décembre 2021, Ciner a vendu 60 % de ses activités au Wyoming à Sisecam.
Tata Chemicals a vendu, en 2021-22, un total de 3,665 millions de t avec du carbonate de sodium naturel, aux États-Unis, à Green River, avec 2,392 millions de t et au Kenya, avec 318 000 t et du carbonate de sodium synthétique, au Royaume Uni, à Lostock, avec 277 000 t et, en Inde, à Mithapur, dans l’État de Gujarat, avec 678 130 t.
Sisecam a produit, en 2021, 2,343 millions de t, en Turquie, à Mersin avec 1,4 million de t/an, en Bosnie Herzégovine, à Lukanac avec 585 000 t/an et en Bulgarie à Devnya avec une participation de 25 %, à côté de Solvay, et une capacité de 375 000 t/an. En décembre 2021 a pris une participation de 60 % dans les activités de Ciner au Wyoming avec de plus un projet, pour 2024, de 1,25 million de t/an, supplémentaires associé 60/40 avec Ciner, au Wyoming.
Genesis Energy, a vendu, en 2021, 2,717 millions de t.
BSC Chemicals (Bashkir Soda Company, en Russie) possède deux unités de production en Russie, à Sterlitamak avec 1 700 000 t/an et Berezniki avec 630 000 t/an.
Ciech, avec 25 % des capacités de production de l’Union européenne, le groupe polonais possède 2 usines de production en Pologne, à Inowroclaw et à Janikowo, avec une capacité de production de 1,45 million de t/an, une usine en Allemagne, à Stassfurt, avec 610 000 t/an et une usine en Roumanie, à Ramnica Valcea, avec 540 000 t/an où la production a été suspendue en septembre 2019.

Situation française

Production : 656 779 t, en 2023.

Producteurs : avec 2 unités de production.

Dombasle (54, Solvay) : l’usine construite en 1874, a une capacité de 700 000 t/an de carbonate de sodium et de 120 000 t/an d’hydrogénocarbonate. 70 % de la production de l’usine est destiné à l’industrie verrière.
La Madeleine, commune de Laneuveville-devant-Nancy (54), avec une capacité de production de 560 000 t/an de carbonate et de 140 000 t/an d’hydrogénocarbonate. En décembre 2021, après la prise de contrôle de Seqens par SK Capital Partners, les productions de produits minéraux ne sont pas concernées et restent la propriété de Eurazeo et des autres actionnaires historiques de Seqens dans Humens.

Commerce extérieur : en 2024.

Les exportations étaient de 194 522 t avec comme principaux marchés à :

41 % l’Allemagne,
24 % la Belgique,
14 % le Luxembourg,
7 % les Pays Bas.

Les importations s’élevaient à 239 604 t en provenance principalement à :

56 % de Turquie,
7 % des États-Unis,
7 % d’Allemagne,
5 % d’Espagne.

Utilisations

Consommations, en 2021 : Monde : 61 millions de t.

Chine, en 2019 : 25,2 millions de t, Europe, en 2021 : 11 millions de t, États-Unis, en 2024 : 4,6 millions de t, Inde, en 2016 : 3,2 millions de t.

Secteurs d’utilisation du carbonate de sodium

En 2021, dans le monde. Source : Genesis Energy

	Europe	Monde
Verre	63 %	53 %
Produits chimiques	16 %	14 %
Savons, détergents	8 %	14 %
Métallurgie	8 %	4 %

Sources : Ciech et Genesis Energy

Verre : voir ce chapitre. Dans le monde, en 2021, la consommation dans l’industrie verrière est répartie à 57 % pour le verre plat, 33 % pour le verre creux et 10 % pour les autres verres.
Produits chimiques : utilisé à 50 % dans ce secteur pour produire des phosphates sodiques (tripolyphosphates dans les détergents, l’alimentation…, voir le chapitre H₃PO₄). Employé également pour fabriquer NaHCO₃ (voir ce produit), les silicates de sodium (détergents, zéolithes…).
Na₂CO₃ tend à remplacer NaOH pour l’obtention de solutions basiques.
Détergents : d’une part le carbonate de sodium est utilisé pour élaborer le tripolyphosphate et d’autre part, les lessives en poudre contiennent de 5 à 20 % en masse de carbonate de sodium.
C’est également un agent neutralisant dans la fabrication des savons.
Métallurgie, sidérurgie : Na₂CO₃ est utilisé couramment comme désulfurant de la fonte, dans le traitement par lixiviation des minerais d’uranium, le traitement de surface des métaux…

Bibliographie

ESAPA (European Soda Ash Producers Association), CEFIC, Avenue E. Van Nieuwenhayse 4, B-1160 Bruxelles, Belgique.
« Reference document on best available techniques for the manufacture of large volume inorganic chemicals – solids and others industry« , Commission européenne, août 2007.
A. Marcu, « Sectoral case study – Soda ash« , CEPS, Brussels, 2015.
« Global Soda Ash Overview » Glassman Latin America 2018, IHS Markit, mars 2018.
Documents de Solvay, rue du prince Albert 33, B-1050 Bruxelles, Belgique.
Documents de Solvay France, 12 cours Albert 1^er, 75383 Paris Cedex 08.
Les carbonates et sulfates de sodium, Mémento du BRGM, 1992.
Molécules, magazine de l’Union des Industries Chimiques, n°20, avril 1989.

Archives

Carbonate de sodium 2023

Carbonate de sodium 2022

Carbonate de sodium 2019

Carbonate de sodium 2015

Carbonate de sodium 2014

Carbonate de sodium 2012

Carbonate de sodium 1997

Carbonate de sodium 1993

Chlorate de potassium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule	Masse molaire	Structure cristalline
KClO₃	122,55 g.mol^-1	monoclinique

Données physiques

Masse volumique	Température de fusion	Température d’ébullition	Solubilité dans l’eau
2,32 g.cm^-3	356°C	décomposé à 400°C	à 20°C : 7,1 g/100 g d’eau à 100°C : 57 g/100 g d’eau

Données chimiques

pKa : HClO₃/ClO₃^–	pKa : HClO₂/ClO₂^–
-2,7	1,95

Potentiels standards :

ClO₄^– + 2H⁺ + 2e = ClO₃^– + H₂O	E° = 1,19 V
ClO₄^– + H₂O + 2e = ClO₃^– + 2OH^–	E° = 0,36 V
ClO₃^– + 2H⁺ + e = ClO_2(g)+ H₂O	E° = 1,15 V
ClO₃^– + 3H⁺ + 2e = HClO₂+ H₂O	E° = 1,21 V
ClO₃^– + H₂O + 2e = ClO₂^– + 2OH^–	E° = 0,33 V
ClO₃^– + 6H⁺ + 5e = 1/2Cl_2(g)+ 3H₂O	E° = 1,47 V
ClO_2(g)+ H⁺ + e = HClO₂	E° = 1,27 V
ClO_2(g) + e = ClO₂^–	E° = 0,95 V

Données thermodynamiques

Chlorate de potassium cristallisé :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -391,3 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : -290 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 143 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 100,3 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Fabrication industrielle

Par double décomposition à partir d’une solution de NaClO₃ (660 g/L) et de NaCl (100 g/L) et d’un ajout de KCl solide ou en solution concentrée. KClO₃ précipite, en quelques heures, par refroidissement de 75°C à 10°C. La production est, en général, effectuée par les producteurs de chlorate de sodium.

Consommations pour une tonne de chlorate de potassium produit :

NaClO₃		KCl		NaCl		Électricité		Vapeur d’eau
890 kg		700 kg		465 kg recyclés dans la production de NaClO₃		300 kWh		400 kg

Autre procédé peu employé : électrolyse à 80°C d’une solution saturée de chlorure de potassium.

Productions

La production mondiale est d’environ 40 000 t/an dont la moitié en Europe. Pas de production aux États-Unis ni en France, après l’arrêt, en 1991, de la production d’Elf Atochem à Prémont (Savoie).

Principaux producteurs mondiaux : la société Eka, filiale du groupe Nouryon produit 10 000 t/an, en Suède à Alby et au Brésil à Jundiai. Production en Espagne, à Sabiñánigo, province de Huesca, par le groupe Ercros.

Utilisations

A 90 % dans les allumettes. Aux États-Unis, 3 000 t de KClO₃ consommées par an pour produire des allumettes.

Les allumettes sont en peuplier imprégné d’agents partiellement ignifugeants pour arrêter la combustion après le soufflage de la flamme : phosphates d’ammonium et acide borique. La partie située sous le bouton est imprégnée d’un agent propagateur de flamme (paraffine).

Le bouton est constitué d’un comburant : KClO₃, d’un combustible formé de colles organiques et d’autres produits tels que ZnO qui tempère la combustion, des abrasifs (poudre de verre), de l’agglomérant (gélatine), des colorants.

Le grattoir contient du phosphore rouge comme initiateur de combustion (amorçage) et d’autres produits tels que de l’agglomérant (colle), des agents ignifugeants (MnO₂ pour éviter l’inflammation du frottoir), des abrasifs (poudre de verre), du noir de carbone qui masque la couleur du phosphore.

La dernière unité de production française était située à Saintines (60). Exploitée par la société FLAM’UP sa production était de 2,7 milliards d’allumettes/an, soit près de 12 millions de boîtes ménages/an.

Le chlorate de potassium est utilisé également en pyrotechnie mais il est de plus en plus remplacé par des nitrates, moins sensibles aux actions mécaniques (chocs, frictions) ou des perchlorates.

Bibliographie

Syndicat des Fabricants d’explosifs, de Pyrotechnie et d’Artifices (SFEPA), Le Diamant A- 92909 Paris La Défense Cedex.
Molécules, n°12, avril 1985, magazine de l’Union des Industries Chimiques.

Archives

Chlorate de potassium 2022

Chlorate de potassium 2019

Chlorate de sodium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule	Masse molaire
NaClO₃	106,44 g.mol^-1

Données physiques

Masse volumique	Température de fusion	Température d’ébullition	Solubilité dans l’eau
2,49 g.cm^-3	248-261°C	décomposé	à 0°C : 79 g/100 g d’eau à 100°C : 230 g/100 g d’eau

Données chimiques

pKa : HClO₃/ClO₃^–	pKa : HClO₂/ClO₂^–
-2,7	1,95

Potentiels standards :

ClO₄^– + 2H⁺ + 2e = ClO₃^– + H₂O	E° = 1,19 V
ClO₄^– + H₂O + 2e = ClO₃^– + 2OH^–	E° = 0,36 V
ClO₃^– + 2H⁺ + e = ClO_2(g)+ H₂O	E° = 1,15 V
ClO₃^– + 3H⁺ + 2e = HClO₂+ H₂O	E° = 1,21 V
ClO₃^– + H₂O + 2e = ClO₂^– + 2OH^–	E° = 0,33 V
ClO₃^– + 6H⁺ + 5e = 1/2Cl_2(g)+ 3H₂O	E° = 1,47 V
ClO_2(g)+ H⁺ + e = HClO₂	E° = 1,27 V
ClO_2(g) + e = ClO₂^–	E° = 0,95 V

Données thermodynamiques

Chlorate de sodium cristallisé :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -358,8 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 22,6 kJ.mol^-1

Données industrielles

Fabrication industrielle

La formation d’ions chlorate ClO₃^– (dans lesquels le chlore possède un nombre d’oxydation de +5) peut être réalisée par :

Dismutation des ions hypochlorite ClO^– (de nombre d’oxydation de +1) en phase homogène, vers 60-80°C et à pH compris entre 6,0 et 6,5, selon la réaction représentée par l’équation chimique suivante :

3 ClO^– = 2 Cl^– + ClO₃^–

Oxydation électrochimique des ions hypochlorite ClO^–.

Dans tous les cas, on part d’hypochlorite de sodium formé par électrolyse, dans des cellules sans séparateur, d’une solution saturée de chlorure de sodium NaCl. La réaction globale est la suivante :

Cl^– + 3 H₂O = ClO₃^– + 3 H₂

Actuellement, de plus en plus, la formation des ions ClO₃^– est effectuée par dismutation des ions ClO^–, dans un réacteur couplé à la cellule d’électrolyse de NaCl. Les cathodes sont en acier, les anodes de type DSA, la distance séparant les électrodes est de 3 à 5 mm. Un ajout de dichromate de sodium (1 à 5 g/L) permet d’éviter une réduction partielle de ClO^– et ClO₃^–. La tension est de 2,75 à 3,60 V, les densités de courant de 15 à 25 A/dm². La consommation électrique est de 5 000 à 6 000 kWh/t de chlorate de sodium (en 2017, pour une production mondiale de 3,6 millions de t, la consommation électrique est de 20 TWh). L’électrolyte circule rapidement (1 m/s) dans la cellule jusqu’à ce que la concentration en chlorate atteigne 625 g/L. Le pH est maintenu par ajout de HCl. Avant électrolyse, la saumure est purifiée afin d’éliminer, par précipitation et filtration, les ions calcium, magnésium, sulfate…, à l’aide d’hydroxyde de sodium, carbonate de sodium, chlorure de calcium ou de baryum, ces derniers pour éliminer les ions sulfate.

NaClO₃ cristallisé, à 99,5 % de pureté, est obtenu par évaporation de l’eau, sous vide, puis séchage, généralement en lit fluidisé, par de l’air, à 150°C.

Co-production : du dihydrogène, avec 60 kg/t de chlorate de sodium.

Consommations : pour 1 t de NaClO₃.

NaCl		HCl à 100 %		NaOH		Na₂Cr₂O₇
550 à 580 kg		15 à 30 kg		15 à 30 kg		0,01 à 0,15 kg

L’électricité représente de 70 à 85 % des coût de production, le sel, 10 %.

Souvent, la production de chlorate de sodium est effectuée sur les lieux d’élaboration de la pâte à papier, principaux consommateurs de ce produit.

Productions

Les capacités mondiales de production sont estimées, en 2013, à environ 4 millions de t/an avec :

en t/an de capacités de production
Canada	1 200 000	Chine	280 000
États-Unis	830 000	Russie	100 000
Europe	710 000	Japon	33 000
Amérique du sud	450 000	Autres pays asiatiques	145 000

Source : Arkema

En 2017, la production mondiale a été de 3,6 millions de t.

Dans l’Union européenne, en 2023, la production (qui regroupe celles de chlorates, perchlorates, bromates, perbromates, iodates et periodates) est de 540 000 t dont :

en tonnes
Finlande	240 390	Espagne	41 422
France	69 735	Portugal	16 624
Suède (estimation)	100 000

Source : Eurostat

Commerce international : en 2024 du chlorate de sodium.

Principaux pays exportateurs : sur un total de 556 344 t.

en tonnes
Canada	330 947	États-Unis	54 430
France	76 670	Ouzbékistan	14 091
Chine	62 125	Brésil	10 428

Source : ITC

Les exportations du Canada sont destinées aux États-Unis à 84 %, au Japon à 11 %.

Principaux pays importateurs :

en tonnes
États-Unis	280 226	Afrique du Sud	21 583
Suède	52 107	Inde	21 112
Russie	40 723	Thaïlande	21 068

Source : ITC

Les importations des États-Unis proviennent quasi totalement du Canada.

Principaux producteurs :

Eka, filiale du groupe néerlandais Nouryon, n°1 mondial avec 24 % du marché, possède une capacité de production de 900 000 t/an, avec aux États-Unis, 200 000 t/an à Columbus dans l’État du Mississippi et 63 000 t/an à Moses Lake dans l’État de Washington, au Canada, dans la province de Québec, 118 000 t/an à Valleyfield et 150 000 t/an à Magog, en France, 70 000 t/an à Ambès (33), en Suède, 72 000 t/an à Alby et Stockvik, en Finlande, à Oulu, au Brésil, à Jundiai et Bahia, au Chili, à Talcahuano, en Russie, à Koryazhma dans la région d’Arkhangelsk.
Erco Worldwide, division du groupe canadien Superior Plus, a été acquis, en avril 2021, par Birch Hill Equity Partners, n°2 mondial avec 17 % du marché, possède 515 000 t/an de capacité de production et a vendu, en 2020, 438 000 t, avec des usines au Canada, à Buckingham (130 000 t/an), au Québec, Hargrave (40 000 t/an), au Manitoba, Vancouver (100 000 t/an), en Colombie Britannique, Grande Prairie (50 000 t/an avec arrêt de la production fin 2022), en Alberta, Thunder Bay, dans l’Ontario, aux États-Unis, à Valdosta (100 000 t/an), en Georgie et au Chili, à Mininco (55 000 t/an).
Kemira, n°3 mondial avec 15 % du marché, possède des unités de production en Finlande (235 000 t/an), à Joutseno et Sastamala, aux États-Unis, à Augusta (132 000 t/an) en Georgie et Eastover (82 000 t/an) en Caroline du Sud, en Uruguay, à Fray Bentos et au Brésil, à Ortigueira, dans l’État de Paraná.
Chemtrade, société canadienne, qui exploitait une unité de production au Canada, à Prince George, en Colombie Britannique, avec 78 000 t/an, a acquis, en mars 2017, la société Canexus, n°4 mondial, avec 11 % du marché, avec des usines au Canada, à Brandon (320 000 t/an) dans le Manitoba, Beauharnois (44 000 t/an) au Québec et au Brésil, à Espírito Santo (66 000 t/an). L’usine de Bradon, est la plus importante, dans le monde. En 2021, les ventes nord-américaines ont été de 361 000 t.
Autres producteurs : China First Chemical Holdings (Chine), Arkema (France) avec 85 000 t/an, Ercros (Espagne), à Sabiñánigo, province de Huesca, avec 46 000 t/an.

Situation française

Production : 69 735 t, en 2023, de chlorates, perchlorates, bromates, perbromates, iodates et periodates.

Producteurs :

Arkema avec une capacité de production de 85 000 t/an à Jarrie (38).
Eka, filiale de Nouryon, avec une capacité de production de 70 000 t/an à Ambès (33).

Commerce extérieur : en 2024.

Les exportations s’élevaient à 76 670 t à destination principalement à :

42 % du Portugal,
12 % d’Allemagne,
12 % d’Autriche,
9 % d’Espagne,
7 % de Suède,
6 % de Pologne.

Les importations s’élevaient à 9 446 t en provenance principalement à :

82 % d’Espagne,
12 % de Suède.

Utilisations

Consommations

Dans le monde, en 2020 : 4,5 millions de t, dont 1,4 million de t en Amérique du Nord.

Secteurs d’utilisation

Dans le monde, en 2020, plus de 90 % de la production est destinée au blanchiment de la pâte à papier.

Industrie de la pâte à papier : NaClO₃ donne in situ, en milieu acide, du dioxyde de chlore (ClO₂, gaz explosif ne pouvant être ni stocké ni transporté) utilisé dans le blanchiment des pâtes chimiques (pâtes kraft et pâtes au bisulfite). On obtient ainsi les pâtes ECF (Elemental Chlorine Free).

ClO₃^– + 2 HCl = ClO₂ + 1/2 Cl₂ + Cl^– + H₂O

La consommation moyenne de NaClO₃ est de 20 kg par tonne de pâte, il représente 5 % du coût de fabrication de la pâte à papier.

La production mondiale de pâtes chimiques a été, en 2010, de 130 millions de t (142 millions de t en 2017) dont 95,5 millions de t (102 millions de t en 2017) ont été blanchies avec 88,3 millions de t pour les pâtes ECF (Elemental Chlorine Free), 4,8 millions de t pour les pâtes TCF (Totally Chlorine Free) traitées par l’ozone ou l’eau oxygénée et 2,4 millions de t pour les pâtes utilisant le dichlore. L’utilisation du dichlore a été fortement réduite afin d’éviter la formation de composés organochlorés et en particulier de dioxines.

Évolution mondiale de la production de la pâte à papier chimique en fonction du mode de blanchiment :

en millions de t
	1990	2000	2005	2010	2012
Total	68,6	83,1	91,5	95,5	101,0
Dichlore	64,0	21,2	10,0	2,4	2,4
ECF	4,4	53,9	75,6	88,3	93,9
TCF	0,2	6,0	5,9	4,8	4,7

Source : Alliance for Environmental Technology

Production de pâte à papier, en 2012, en Amérique du Nord et en Scandinavie en fonction du mode de blanchiment :

en millions de t
	Amérique du Nord	Scandinavie
Total	33,9	12,8
Dichlore	0,4	0,0
ECF	33,4	10,0
TCF	0,1	2,8

Source : Alliance for Environmental Technology

Élaboration de dérivés chimiques :

Chlorate de potassium (KClO₃) destiné principalement à la fabrication des allumettes, voir ce produit.
Perchlorate de sodium (NaClO₄) : obtenu par oxydation électrolytique d’une solution de NaClO₃. En France, production par Arkema à Jarrie (38) avec une capacité de 8 000 t/an. Aux États-Unis, la production est assurée par American Pacific, à Cedar City dans l’Utah. Il est utilisé dans la fabrication de bouillies explosives et comme intermédiaire dans la fabrication du perchlorate d’ammonium.
Perchlorate d’ammonium (NH₄ClO₄) : il est obtenu à partir du perchlorate de sodium, en présence de chlorure d’ammonium, par double décomposition, selon la réaction suivante :

NaClO₄ + NH₄Cl = NH₄ClO₄ + NaCl

Safran Ceramics, société du groupe Safran, n°2 mondial, est le seul producteur européen avec une capacité de 4 000 t/an à Saint Médard en Jalles (33). Le n°1 mondial est American Pacific, seule société productrice aux États-Unis, à Iron County dans l’Utah, avec 13 600 t/an de capacité de production.
La consommation française est d’environ 3 000 t/an en particulier pour les « boosters » d’Ariane 5, les missiles M45 des sous-marins nucléaires lanceurs d’engins et les systèmes de déclenchement des « airbags ».
Le perchlorate d’ammonium (NH₄ClO₄) entre à 68 % dans les 237 t de propergol solide (poudre), en présence de polybutadiène (14 %) et de poudre d’aluminium (18 %), utilisées dans les « boosters » d’Ariane 5. La combustion doit durer 123 s et assurer 92 % de la poussée du lanceur au décollage. Chaque seconde, expulsion de 1,9 t de gaz à 3000 K provenant, en partie, de la réaction suivante :

6 NH₄ClO₄ + 10 Al = 3 N₂ + 9 H₂O + 5 Al₂O₃ + 6 HCl

Perchlorate de potassium (KClO₄), utilisé en pyrotechnie civile dans les feux d’artifice. La production du groupe chinois HHH est de 10 000 t/an.
Chlorite de sodium (NaClO₂) : il est obtenu par réduction à l’aide de SO₂, HCl, H₂O₂ ou de méthanol, de solutions de NaClO₃. Le procédé Arkema utilise une réduction par H₂O₂, en deux étapes. Dans un premier temps, en présence d’acide sulfurique et d’air pour diluer ClO₂ et ainsi éviter les risques d’explosion, du dioxyde de chlore est formé :

2 ClO₃^– + H₂O₂ + 2 H₃O⁺ = 2ClO₂ + 4 H₂O + O₂

Ensuite, les gaz sont lavés puis ClO₂ est réduit dans des colonnes d’absorption en présence de soude :

2 ClO₂ + H₂O₂ + 2 OH^– = 2 ClO₂^– + O₂ + 2 H₂O

En général, le chlorite de sodium est obtenu et commercialisé en solution concentrée.
En Amérique du Nord, en 2017, la demande est de 15 000 à 20 000 t/an. Erco Worldwide possède une capacité de production de 10 000 t/an, au Canada, à Buckingham, au Québec et Thunder Bay, dans l’Ontario et a vendu, en 2017, 7 600 t. A acquis, en octobre 2017, auprès du groupe Lanxess, la société International Dioxide qui possède une unité de production, aux États-Unis, à North Kingstown dans le Rhode Island.
Le chlorite de sodium est principalement utilisé pour former, in situ, du dioxyde de chlore employé pour la purification de l’eau, dans des installations de faible capacité, ou le blanchiment des textiles. La média-mutation de ClO₂^– en ClO₂ est réalisée par HCl ou Cl₂.

5 ClO₂^– + 4 H₃O⁺ = 4 ClO₂ + Cl^– + 6 H₂O

Il est utilisé également dans la synthèse de colorants, les traitements de surfaces…

Minerai d’uranium : NaClO₃ est utilisé dans le traitement acide du minerai (1 à 2 kg/t de minerai). Dans cette application il est concurrencé par d’autres oxydants : pyrolusite (MnO₂), HNO₃ (voir le chapitre consacré à l’uranium).

Pyrotechnie : utilisé principalement en Chine directement dans les feux d’artifice ou après transformation en chlorate de potassium.

Agriculture : il est utilisé comme herbicide total. Mais, en France, du fait de nombreux accidents survenus avec ce produit d’accès facile qui donne avec d’autres produits d’accès faciles des mélanges explosifs, il est retiré de la vente depuis le 31 décembre 2009.
Le rôle des ions ClO₃^– dans le désherbage est lié à leur structure, analogue à celle des ions NO₃^– utilisés comme engrais. Ces derniers sont assimilés par les racines des plantes puis réduits en ions nitrite (NO₂^–), cette réduction étant catalysée par une enzyme, la nitrate réductase. Dans le cas des ions chlorates, la réduction par la nitrate réductase donne des ions chlorite (ClO₂^–) ce qui a pour effet de tuer les cellules dans lesquelles s’effectue cette réaction.

Générateur chimique de dioxygène : dans les avions, face aux risques de dépressurisation, du dioxygène peut être fourni par des générateurs destinés à alimenter 2,3 ou 4 passagers, avec 21 L/personne pendant au moins 15 minutes. Le générateur se déclenche automatiquement à l’aide d’un capteur de pression. Il renferme un mélange de chlorate de sodium et d’environ 8 % de poudre de fer qui, à 260°C, libère du dioxygène. Le dioxygène provient de la décomposition thermique du chlorate de sodium selon la réaction :

NaClO₃ = 3/2 O₂ + NaCl

La poudre de fer catalyse la réaction. De 2 à 6 % de dioxyde de baryum est ajouté afin de fixer le dichlore qui peut se former.

Bibliographie

Syndicat des Halogènes et Dérivés (SHD), Immeuble diamant A, 14, rue de la République, 92909 Paris la Défense Cedex.
Euro Chlor, Avenue E Van Nieuwenhuyse 4, box 2, B-1160 Brussels, Belgique.
Alliance for Environmental Technology.
Product information manual, sodium chlorate, Nouryon.
Reference Document on Best Available Techniques for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals – Solids and Others Industry, UE, Octobre 2006.
Best Available Techniques (BAT) Reference document for the production of pulp, paper and board, Commission européenne, 2015.
INERIS, 2012. Données technico-économiques sur les substances chimiques en France : Perchlorate d’ammonium, DRC-12-126866-07629A, 67 p.
Désinfection de l’eau par le dioxyde de chlore, Lenntech, Rotterdamseweg 402 M, 2629 HH Deft, Pays-Bas.

Archives

Chlorate de sodium 2023

Chlorate de sodium 2022

Chlorate de sodium 2019

Chlorate de sodium 2015

Chlorate de sodium 2014

Chlorate de sodium 2012

Chlorate de sodium 1996

Chlorate de sodium 1992

Hydroxyde de sodium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule	Masse molaire
NaOH	40,00 g.mol^-1

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Solubilité dans l’eau
2,13 g.cm^-3	2 à 2,5	318,4°C	1 390°C	à 0°C : 42 g/100 g d’eau à 100°C : 347 g/100 g d’eau

Données chimiques

pKa : Na⁺_aq/NaOH_aq

14,8

Données thermodynamiques

Hydroxyde de sodium cristallisé :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -426,9 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 7,1 kJ.mol^-1

Données industrielles

Matières premières

Principalement le chlorure de sodium, NaCl dans des saumures à 300 g/L.

Énergie : la consommation électrique est de 2 350 à 3 100 kWh/t de NaOH à 100 %.

Fabrication industrielle

L’hydroxyde de sodium est principalement coproduit avec le dichlore par électrolyse de saumures dans divers types de cellules (voir le chapitre consacré au dichlore pour plus de détails).

Les cellules à membrane donnent des solutions pures de NaOH de concentrations limitées à des valeurs comprises entre 150 et 350 g/L selon la nature de la membrane. Ces solutions doivent être concentrées à 500 g/L par évaporation.
Les cellules à diaphragme donnent des solutions de NaOH, à environ 140 g/L, en présence de NaCl, à environ 160 g/L. Les solutions doivent être purifiées par précipitation de NaCl et concentrées par évaporation. Les solutions finalement obtenues, à 500 g NaOH/L, contiennent de 1 à 2 g/L de NaCl. En France, les diaphragmes en amiante ont été supprimés depuis 2003. Les diaphragmes utilisés à la place de l’amiante sont en fibres recouvertes de PTFE, avec présence de résines échangeuses d’ions et dispersion de particules de zircone, ZrO₂ ou de dioxyde de titane, TiO₂.
Les cellules à cathode de mercure donnent, en général, des solutions pures de NaOH à 500 g/L. Des concentrations de 700 g/L peuvent être obtenues. En 2019 aucune cellule de ce type fonctionne dans l’Union européenne. En général, la conversion des usines a été faite en utilisant des membranes.

En 2019, les cellules à membrane représentent mondialement 80 % de la production, celles à diaphragme, 15 %, celles à mercure, 4 %. Dans l’Union européenne, en 2019, les cellules à membrane représentent 87,8 % des capacités de production, celles à diaphragme, 12,2 %.

Périodiquement, la demande en NaOH est supérieure à celle en dichlore. Pour répondre à ce déséquilibre, l’hydroxyde de sodium peut être produit à partir de carbonate naturel de sodium selon la réaction de caustification :

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + 2 NaOH

Cette réaction qui n’était plus utilisée depuis 1950-60 était d’un emploi courant avant le développement de la production de dichlore et des installations d’électrolyse.

En 2000, aux États-Unis, les capacités de production de NaOH à partir de carbonate naturel étaient de 240 000 t/an soit environ 2 % des capacités totales. Les unités de production sont situées à proximité des gisements de carbonate de Green River dans le Wyoming et ne fonctionnent que lorsque les prix de vente de l’hydroxyde de sodium sont élevés, car cette production n’est pas compétitive par rapport à celle obtenue par électrolyse.

Par ailleurs, lorsque la demande en NaOH devient importante et que les prix augmentent, un certain nombre de consommateurs utilisent directement, à la place de l’hydroxyde de sodium, du carbonate de sodium. Ceci concerne, surtout aux États-Unis, de 500 000 à 1 million de t/an.

Conditionnement :

à 98 % sous forme de lessives, en général, à 50 % de NaOH (500 g de NaOH/L de solution).
à 2 % anhydre sous forme de pastilles ou de paillettes.

Productions

Production mondiale, en 2018 : 80 millions de t pour une capacité de production, en 2020, de 98,5 millions de t/an. L’hydroxyde de sodium est fabriqué dans plus de 500 sites de production, disséminés dans 85 pays. En Chine, en 2017, la capacité de production de 38,19 millions de t/an, à 98,6 % à partir de membranes, est assurée par 163 unités de production. En 2020, la capacité de production des États-Unis est de 15 millions de t/an, celle de l’Inde, en 2019-20, de 4,54 millions de t/an.

La production de la Chine, en 2020, est de 36,74 millions de t, celle des États-Unis, en 2019, de 11,629 millions de t, celle du Japon, en 2017, de 4,03 millions de t, celle de l’Inde, en 2019-20 de 3,60 millions de t, celle de l’Allemagne, en 2022, de 2,809 millions de t, celle de la Corée du Sud, en 2020, de 2,28 millions de t.

Principaux producteurs mondiaux : en 2021.

en milliers de t/an de capacités mondiales de production
Olin (États-Unis)	5 912	Formosa Plastics Group (Taipei chinois)	2 599
Westlake Chemical (États-Unis)	3 607	Inovyn (Royaume Uni)	1 999
Oxy (États-Unis)	2 605	Covestro (Allemagne)	1 587
Dow Chemical (Allemagne)	2 614	Shintech (États-Unis)	1 276

Sources : OWI et rapports des sociétés

460 autres producteurs détiennent 73 % des capacités mondiales de production.

Olin, en octobre 2015, a acquis les activités de Dow Chemical dans les solvants chlorés dans le monde et les produits chlorovinyliques aux États-Unis. Les unités de production d’hydroxyde de sodium sont situées aux États-Unis, à Freeport, au Texas, avec 3,376 millions de t/an, Plaquemine, en Louisiane, avec 926 000 t/an, Saint Gabriel, en Louisiane, avec 270 600 t/an, Mc Intosh, dans l’Alabama, avec 636 000 t/an, Niagara Falls, dans l’État de New-York, avec 264 000 t/an, Charleston, dans le Tennessee, avec 239 800 t/an et au Canada, à Becancour, au Québec, avec 192 000 t/an. Dow Chemical a conservé, en Europe, ses unités de production d’Allemagne (voir ci-dessous). En 2018, Olin possède 36 % des capacités de production des États-Unis et du Canada.
Westlake a acquis, en août 2016, Axiall qui avait regroupé, en janvier 2013, les activités dans le dichlore de Georgia Gulf et PPG. Les unités de production d’hydroxyde de sodium sont situées aux États-Unis à Calvert City, au Kentucky, avec 275 000 t/an, Lake Charles, avec 1,397 million de t/an, Plaquemine, avec 469 000 t/an et Geismar, avec 349 000 t/an en Louisiane, Natrium, en Virginie Occidentale, avec 250 000 t/an, Longview, dans l’État de Washington, avec 84 700 t/an, au Canada, à Beauharnois, au Québec, avec 97 000 t/an et à Taipei chinois, à Kaohsiung, avec 60 % d’une joint venture. En Allemagne, produit de l’hydroxyde de sodium via sa filiale, Vinnolit, à Gendorf avec 225 000 t/an et Knapsack avec 275 000 t/an. En 2018, Westlake possède 19 % des capacités de production des États-Unis et du Canada.
OxyChem exploite des unités de production aux États-Unis à Wichita, dans le Kansas, avec 273 000 t/an, Convent, avec 388 000 t/an, Taft, avec 390 000 t/an et Geismar, avec 482 000 t/an en Louisiane, Ingleside, avec 627 000 t/an, La Porte, avec 357 000 t/an, au Texas, Mobile, avec 55 000 t/an dans l’Alabama, Niagara Falls, avec 368 000 t/an dans l’État de New-York, New Johnsonville, dans le Tennessee, avec 181 000 t/an. En 2018, OxyChem possède 24 % des capacités de production des États-Unis et du Canada.
Formosa Plastics, possède des capacités de production de 1,102 million de t/an aux États-Unis à Point Comfort, au Texas et de 1,33 million de t/an à Taipei chinois. En 2018, Formosa possède 7 % des capacités de production des États-Unis et du Canada.
Dow Chemical produit de l’hydroxyde de sodium dans l’Union européenne (voir ci-dessous) et au Brésil, à Aratu, dans l’État de Bahia.
Covestro produit de l’hydroxyde sodium en Allemagne (voir ci-dissous), aux États-Unis, à Baytown, au Texas avec 375 100 t/an et en Chine à Shanghai.
Inovyn produit de l’hydroxyde de sodium dans l’Union européenne (voir ci-dessous) et en Norvège, à Rafnes avec 346 000 t/an.
Shintech, filiale du groupe japonais Shin-Etsu, produit de l’hydroxyde de sodium, aux États-Unis, à Plaquemine, en Louisiane, avec une capacité de production de 1,276 million de t/an. En 2018, Shintech possède 8 % des capacités de production des États-Unis et du Canada.

Production de l’Union européenne :

Capacités de production dans l’Union européenne, début 2022 : 10,9 millions de t/an. Les capacités en hydroxyde de sodium sont calculées à partir de celles de dichlore, en comptant 1,1 t d’hydroxyde de sodium pour 1 t de dichlore et en ne prenant pas en compte les productions issues de l’électrolyse de HCl, de NaCl fondu, de solutions de KCl.

en milliers de t
Allemagne	5 492	Hongrie	528
France	1 422	Pologne	444
Pays Bas	932	Espagne	404
Belgique	881	Italie	309

Source : d’après Eurochlor

Dans l’Union européenne, de 96 à 97 % de la production de dichlore est associée à celle d’hydroxyde de sodium. Sur les 70 usines produisant du dichlore, 5 produisent exclusivement de l’hydroxyde de potassium, 4 produisent les deux hydroxydes, une, en France, produit du sodium, deux, en Allemagne, produisent également des alcoolates et thiosulfates et 3, deux en Allemagne et une au Portugal, utilisent l’électrolyse de HCl. En conséquence, 61 usines produisent de l’hydroxyde de sodium.

Productions de l’Union européenne, en 2023.
Sous forme de solutions, la production est de 5,749 millions de t de NaOH contenu et sous forme solide de 217 082 t.

en milliers de t contenue dans des solutions
Allemagne, en 2022	2 770	Pologne	282
France	922	Pays Bas, en 2021	253
Belgique	670	Italie	169
Espagne, en 2020	299	Roumanie	156

Source : Eurostat

Principaux producteurs de l’Union européenne, principaux sites et capacités de production : en 2019, en t/an de NaOH et ( ) type de cellules utilisées, D : diaphragme, M : membranes. Les capacités en hydroxyde de sodium sont calculées à partir de celles de chlore, en comptant 1,1 t d’hydroxyde de sodium pour 1 t de chlore et en ne prenant pas en compte les productions issues de l’électrolyse de HCl, de NaCl fondu ou de solutions de KCl.

Dow Chemical avec 2,063 millions de t/an, en Allemagne, à Stade (1 786 000 (D-M)) et à Schkopau (277 000 (M)).
Inovyn avec 1,540 million de t/an, en Belgique à Anvers (400 000 (M)) et Jemeppe (191 000 (M)), en Suède à Stenungsund (135 000), en Allemagne à Rheinberg (242 000 (D-M)), en France à Tavaux (407 000 (M)) et en Italie à Rosignano (165 000 (M)). Les sociétés Ineos Chlorovinyls et Solvay ont, le 1^er juillet 2015, mis en commun dans Inovyn, leurs activités dans la chaîne de production de chlorovinyles et en particulier leurs principales unités de production de dichlore et d’hydroxyde de sodium.
Nobian avec 1,254 million de t/an, en Allemagne à Bitterfeld (109 000 (M)) et Frankfurt (311 000 (M)) et aux Pays Bas à Botlek (701 000 (M)) et Delfzijl (133 000 (M)).
Covestro avec 1,188 million de t/an, en Allemagne à Dormagen (440 000 (M)), Leverkusen (429 000 (M)) et Uerdingen (319 000 (M)). La société Covestro est issue, au 1^er septembre 2015, de la branche matériaux de Bayer.

Commerce international, en 2024.

Lessives de soude :
Exportations :

en milliers de t de produit
États-Unis	5 743	Belgique	1 215
Chine	2 606	France	783
Japon	1 870	Corée du Sud	597
Pays Bas	1 678	Arabie Saoudite	526
Taipei chinois	1 443	Hongrie	457

Source : ITC

Les exportations des États-Unis sont destinées à 50 % au Brésil, 7 % au Chili, 7 % à la Jamaïque.
Importations :

en milliers de t de produit
Australie	3 161	France	576
Brésil	2 434	Belgique	490
États-Unis	1 043	Autriche	484
Indonésie	942	Allemagne	465
Suède	679	Jamaïque	390

Source ITC

Les importations australiennes proviennent à 38 % de Chine, 16 % du Japon, 13 % d’Arabie Saoudite, 13 % de Taipei chinois, 11 % des États-Unis.

Hydroxyde de sodium solide :
Exportations : sur un total de 1,403 million de t.

en milliers de t
Chine	473	Taipei chinois	52
Inde	341	Thaïlande	48
Iran	77	Arabie Saoudite	46
France	58	Pologne	42

Source : ITC

Les exportations chinoises sont destinées à 13 % à l’Indonésie, 9 % au Vietnam, 5 % au Pérou.

Importations :

en milliers de t
Indonésie	100	Nigeria	53
Vietnam	78	Turquie	51
Ouzbékistan	65	Côte d’Ivoire	47
Afrique du Sud	58	Tanzanie	47

Source : ITC

Les importations indonésiennes proviennent à 60 % de Chine, 27 % d’Inde, 11 % de Thaïlande.

Situation française

Production d’hydroxyde de sodium : 921 990 t de NaOH contenu en solution, en 2023. La production sous forme solide est confidentielle.

Producteurs, sites et capacités annuelles de production : ( ) type de cellules utilisées. D : diaphragme, M : membranes.
7 usines productrices par 5 sociétés :

en milliers de t/an
Vencorex	Inovyn	Kem One	Kem One	Arkema	Arkema	Produits Chimiques de Loos
Pont de Claix (38)	Tavaux (39)	Lavera (13)	Fos (13)	Jarrie (38)	Saint-Auban (06)	Loos (59)
131 (D)	407 (M)	375 (M)	196 (D) 170 (M)	82 (M)	22 (M)	38 (M)

Source : Eurochlor

Kem One, a été créée, en juillet 2012, à partir des actifs d’Arkema dans la filière vinyliques. En septembre 2021 a annoncé sa cession au fonds d’investissement Apollo Global Management. A également annoncé, pour 2024, la conversion de l’électrolyse à diaphragme de Fos-sur-Mer en électrolyse à membrane.

Arkema a annoncé, en janvier 2025, l’arrêt à Jarrie (38) de la production d’hydroxyde de sodium suite à la fin de son approvisionnement en chlorure de sodium par Vencorex.

Commerce extérieur : en 2024.

Exportations, en NaOH contenu :

Sous forme solide : 58 416 t à 48 % vers la Belgique, 17 % l’Allemagne, 12 % l’Italie, 5 % le Royaume Uni.
Sous forme de solution : 387 225 t à 18 % vers l’Italie, 17 % l’Espagne, 13 % la Belgique, 11 % la Suisse, 10 % le Royaume Uni, 6 % l’Allemagne.

Importations, en NaOH contenu :

Sous forme solide : 10 718 t à 36 % des Pays Bas, 27 % d’Espagne, 15 % de Belgique, 6 % d’Allemagne.
Sous forme de solution : 337 914 t à 33 % de Belgique, 23 % d’Allemagne, 20 % des Pays Bas, 12 % d’Espagne, 3 % de Norvège.

Utilisations

Consommations : dans le monde : 85 millions de t en 2020, dont Chine, en 2014 : 28 millions de t, États-Unis, en 2020 : 9,101 millions de t, Europe, en 2017 : 9,836 millions de t, Japon, en 2017 : 3,385 millions de t.

Secteurs d’utilisation de l’hydroxyde de sodium

En 2020, dans le monde. Source : Westlake

Secteurs d’utilisation : dans le monde, en 2020.

Autres produits organiques	18 %	Pâte à papier	9 %
Alumine	18 %	Savons, détergents	6 %
Autres produits inorganiques	12 %	Traitement de l’eau	5 %
Textiles	9 %	Divers	23 %

Source : Westlake

Répartition en % en Europe (UE + Suisse + Norvège), en 2023 : sur une consommation de 6,969 millions de t.

Autres produits organiques	25,2 %	Alumine et métaux	4,3 %
Divers	24,4 %	Eau de Javel	4,2 %
Autres produits inorganiques	13,0 %	Savons et détergents	3,0 %
Pâte à papier	12,0 %	Rayonne	2,1 %
Agroalimentaire	6,8 %	Huiles minérales	1,4 %
Traitement des eaux	5,0 %	Textiles	0,3 %

Source : Eurochlor

Utilisations diverses :

Pâte à papier : NaOH est utilisé dans la fabrication des pâtes chimiques selon le procédé kraft (ou procédé au sulfate). NaOH a la propriété de dissoudre la lignite du bois et de libérer les fibres cellulosiques qui donnent le papier. La composition d’une solution de traitement du bois lors de sa cuisson, solution appelée liqueur blanche, est la suivante, pour 1 litre :

NaOH	Na₂S	Na₂CO₃	Na₂SO₄	Na₂S₂O₃	Na₂SO₃
100 à 110 g	30 à 50 g	30 à 40 g	5 à 10 g	3 à 5 g	0,5 g

NaOH est également utilisé lors du blanchiment de la pâte, à raison de 20 à 30 kg par t de pâte. Le blanchiment qui consiste à éliminer la lignite restante utilise principalement du dichlore qui forme des chlorolignites solubles dans NaOH.

Industrie de l’aluminium et des alumines : la consommation est de l’ordre de 30 à 100 kg de NaOH/t de Al pour élaborer l’alumine selon le procédé Bayer. Voir le chapitre aluminium.
Lutte contre la pollution : outre le traitement des eaux usées par précipitation d’hydroxydes de divers métaux polluants, NaOH est utilisé, en concurrence avec le lait de chaux, pour désulfurer les fumées. Une installation est en fonctionnement à l’usine Baïkowski Chimie d’Annecy (captage du SO₂ produit lors de la calcination d’alun d’aluminium destiné à la fabrication d‘alumine ultra pure).
Additif alimentaire : E524. Les solutions d’hydroxyde de sodium sont utilisées dans le traitement des olives vertes afin d’éliminer leur amertume due à l’oleuropéine soluble dans ces solutions. Le traitement dure 14 heures.
L’eau de Javel est produite par dissolution de dichlore dans une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (voir le chapitre eau de Javel).
Phosphates alimentaires et détergents : utilisé, par neutralisation de l’acide phosphorique, pour produire le tripolyphosphate de sodium employé dans la formulation de détergents et les phosphates alimentaires (voir le chapitre acide phosphorique).

Bibliographie

Documents et statistiques du Syndicat des Halogènes et Dérivés, 14 rue de la République, Cedex 99, 92909 Paris la Défense.
Euro Chlor, Av. E. Van Nieuwenhuyse 4, Box 2, B-1160, Bruxelles, Belgique.
OWI Chlor Alkali, Industrial Chemical Division, 4065 Commercial Avenue, Northbrook, IL 60062, États-Unis.
Best Available Techniques (BAT) Reference document for the production of chlor-alkali, Commission européenne, 2014.

Archives

Hydroxyde de sodium 2023

Hydroxyde de sodium 2022

Hydroxyde de sodium 2019

Hydroxyde de sodium 2016

Hydroxyde de sodium 2015

Hydroxyde de sodium 2011

Hydroxyde de sodium 1996

Hydroxyde de sodium 1993

Chlorure de sodium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule	Masse molaire	Minéral	Structure cristalline	Rayons ioniques de Pauling dans la coordinence 6
NaCl	58,44 g.mol^-1	halite	cubique faces centrées de paramètre a = 0,564 nm	Na⁺ : 95 pm et Cl^– : 181 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Solubilité dans l’eau
2,165 g.cm^-3	2 à 2,5	801°C	1 413°C	à 0°C : 35,7 g/100 g d’eau à 100°C : 39,12 g/100 g d’eau

Données thermodynamiques

Chlorure de sodium cristallisé :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -411,2 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : -384,2 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 72,4 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 49,7 J.K^-1mol^-1

Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 28,5 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 170,8 kJ.mol^-1

Chlorure de sodium gazeux :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -182,1 kJ.mol^-1

Données industrielles

État naturel

Le chlorure de sodium, NaCl, est d’origine marine. La teneur moyenne des océans est, en moyenne, de 30 g/L et varie de 20 g/L en mer Baltique à 79 g/L en mer Morte, soit 40 millions de milliards de t de chlorure de sodium contenues. Si tous les océans de la terre étaient asséchés, 75 % de la surface du globe serait recouverte d’une couche de 75 m de sel.

Le chlorure de sodium est soit récupéré à partir de l’eau de mer dans des marais salants, soit exploité dans des gisements de sel gemme qui ont été formés par dépôts à partir d’eau de mer. Aux États-Unis, les réserves de sel gemme sont estimées à plus de 55.10¹² t. Les lacs salés sont également exploités, industriellement aux États-Unis ou artisanalement dans de nombreux autres pays. Le plus grand lac salé du monde est celui d’Uyuni, en Bolivie, de 10 000 km², situé à 2653 m d’altitude. Ses réserves sont de 63 milliards de t de chlorure de sodium, 9 millions de t de sels de lithium (2/3 des réserves mondiales), 200 millions de t de sels de magnésium, potassium…

Principaux constituants de l’eau de la mer Méditerranée :

en kg par tonne
Cl^–	Na⁺	SO₄^2-	Mg²⁺	Ca²⁺	K⁺	HCO₃^–	Br^–
20,4	11,4	2,8	1,4	0,4	0,4	0,1	0,07

Sels formés par l’évaporation totale dans les marais salants d’une tonne d’eau de mer :

en kg
NaCl	MgCl₂	MgSO₄	CaSO₄	KCl	NaBr
28,46	3,73	2,22	1,46	0,74	0,09

Cristallisation fractionnée lors de l’évaporation de l’eau de mer :

densité	volume de solution	sel précipité
1,025	1000
1,059	476	CaCO₃
1,125	200	CaSO₄, 2H₂O
1,209	112	NaCl
1,264	30	MgCl₂ et MgSO₄

La production de chlorure de sodium dans les marais salants est réalisée de telle sorte que NaCl récolté soit le plus pur possible. Il faut pour cela, à l’aide de circuits complexes, éviter la coprécipitation des autres sels tels que ceux de magnésium.

Ressources

Sel de première intention

Il est obtenu à partir :

De l’eau de mer par la technique agricole des marais salants (salins).

Exemple de Salin de Giraud (13), lorsque la capacité de production était de 800 000 t de sel/an avec une superficie de 11 000 ha. L’eau de mer qui était pompée avec un débit de 10 à 15 m³ par seconde parcourait un circuit de 70 à 100 km. Le volume de saumures contenu était d’environ 35 millions de m³. Une énergie solaire gratuite de 2 millions de t équivalent-pétrole était utilisée. Après cristallisation du sel, le traitement des « eaux mères » donne des produits magnésiens (sulfate, hydroxyde, chlorure…). La capacité de production n’est plus que de 340 000 t/an, depuis 2011, après l’arrêt de l’approvisionnement de l’usine de chlore-soude d’Arkema à Saint-Auban.

Le marais salant le plus important au monde est celui exploité par Exportadora de Sal (ESSA) détenue à 51 % par l’État mexicain et à 49 % par Mitsubishi Corporation, au Mexique, en Basse Californie, à Guerrero Negro, avec une surface de 33 000 hectares de marais salants et une capacité de production de 8 millions de t/an. En février 2024, la participation de Mitsubishi a été acquise par l’État mexicain.

De gisements de sel gemme (halite) exploités par technique minière. La teneur minimale des gisements pour être exploités est de 90 % en NaCl. En France, une seule mine est en exploitation, celle de Saint Nicolas à Varangéville, près de Nancy (54), située à 160 m de profondeur. Le gisement, formé au Trias, de 12 000 km² de superficie, possède mille milliards de t de réserves. La couche inférieure (sel de Muschelkalk) s’est déposée il y a 215 à 220 millions d’années, la couche supérieure (de Keuper), celle qui est actuellement exploitée, il y a 100 à 135 millions d’années. La capacité de production est de 525 000 t/an avec une teneur de 93 à 94 % de NaCl. Le puits principal actuel a été foré en 1868. La mine est exploitée selon la technique des chambres et piliers avec des galeries de 4,5 m de hauteur et 13 m de largeur, avec des piliers abandonnés carrés de 29 m de côté.
La plus importante mine de sel gemme au monde, avec une capacité de production de 7,3 millions de t/an, exploitée par Sifto, filiale de Compass Minerals, est située à Goderich, en Ontario au Canada. Le gisement a été découvert lors d’une recherche de pétrole. La couche de sel exploitée est située à 550 mètres de profondeur. Le sel a été initialement extrait sous forme de saumure puis, à compter de 1959, une exploitation minière a débuté. En 2024 la production a été de 3,9 millions de t et les réserves prouvées et probables sont de 416 millions de t.

De gisements de sel gemme exploités par circulation d’eau in situ : on obtient des saumures saturées en sel à environ 300 g/L. L’eau de ces saumures peut être évaporée artificiellement dans des salines pour obtenir du sel cristallisé appelé sel ignigène. Ces saumures renfermant du sel de dissolution sont souvent utilisées directement comme matière première industrielle pour la production de carbonate de sodium, de dichlore et d’hydroxyde de sodium.

Production fatale de sel

Elle se produit :

Lors du traitement de minerais : on obtient du sel thermique (ou sel coproduit) lors du traitement de la sylvinite, minerai de potasse (voir le chapitre chlorure de potassium). Cette production, liée à celle de la sylvinite, s’est terminée en 1999, en France, avec l’arrêt de l’exploitation des Mines de Potasse d’Alsace.
Lors de procédés industriels : la concentration des lessives de soude donne, par an, en France, environ 600 000 t de sel qui sont directement recyclées pour produire du dichlore et de la soude (voir les chapitres hydroxyde de sodium et dichlore).

Consommation d’énergie

En fonction du type d’exploitation.

Marais salants : 68 MJ/t de sel.
Sel gemme : 195 MJ/t de sel.
Sel ignigène : de 2 200 à 2 500 MJ/t de sel.

Productions

Production de chlorure de sodium

En 2024, en millions de t, sur un total mondial de 280 millions de t. Source : USGS

en milliers de t
Chine	55 000	Chili	11 000
États-Unis	40 000	Mexique	9 000
Inde	28 000	Turquie	9 000
Allemagne	16 000	Russie	8 000
Australie	13 000	Brésil	6 600
Canada	12 000	Pays Bas	6 000

Source : USGS

Depuis 2005, la Chine a supplanté les États-Unis comme premier producteur mondial.

Dans le monde, en 2013, 40 % de la production est assurée par l’exploitation de marais salants ou de lacs salés, 26 % par l’exploitation de gisements de sel gemme et 34 % par l’extraction de saumures.

En 2023, la production de l’Union européenne est de 37,735 millions de t, dont 14,701 millions de t en Allemagne, 5,369 millions de t aux Pays Bas, en 2022, 4,373 millions de t en France, 4,038 millions de t en Espagne, 3,600 millions de t en Pologne, 1,173 million de t en Roumanie, 1,044 million de t en Italie.

Aux États-Unis, en 2024, 40 % de la production est sous forme de sel gemme, 42 % de saumures, 9 % de sel ignigène, 9 % de sel de mer ou de lacs salés. La production est assurée, à 95 %, par les États suivants : Kansas, Louisiane, Michigan, État de New York, Ohio, Texas, Utah. 26 sociétés exploitent 64 usines.

En Inde, en 2023-24, la production a été de 30,7 millions de t avec 87,4 % de la production réalisée dans l’État de Gujurat, 6,7 % dans celui du Rajasthan, 4,7 % dans celui du Tamil Nadu. 80 % du sel est obtenu dans des marais salants.

Cas particulier du Japon : pour des raisons climatiques, la technique des marais salants n’y est pas efficace. Ce pays a développé la production de sel par électrodialyse qui couvre environ la moitié de la production de sel cristallisé. L’électrodialyse, à partir d’eau de mer permet d’augmenter la concentration de l’eau de 3,5 à 15-20 %. La production de sel est la 2^ème utilisation de l’électrodialyse dans le monde, après le dessalement des eaux saumâtres. La production ne couvrant pas la consommation, des sociétés japonaises exploitent des marais salants à l’étranger, par exemple au Mexique, en Basse Californie, où Mitsubishi Corporation possèdait 49 % de Exportadora de sal (ESSA), 51 % appartenant à l’État mexicain, qui exploite le plus grand marais salant au monde avec une capacité de production de 8 millions de t/an ou en Australie de l’Ouest avec Mitsui qui possède en propre des unités de production ainsi qu’avec Marubeni et Sojitz qui détiennent une participation dans Dampier Salt détenu principalement, à 68,4 %, par Rio Tinto.

Commerce mondial : en 2024.

Les ressources en sel sont bien réparties et abondantes sauf au Japon avec, en 2022, une production de 897 000 t pour une consommation de 8,125 millions de t, le sel étant principalement produit par des sociétés japonaises à l’étranger, surtout en Australie et au Mexique avec 7,647 millions de t. Il en est de même en Scandinavie (Norvège, Suède, Finlande et Danemark) où les importations sont, en 2020, de 2,325 millions de t. Les échanges mondiaux portent sur environ 20 % de la production de sel cristallisé.

Principaux pays exportateurs : sur un total de 64,705 millions de t.

en milliers de t
Inde	20 293	Égypte	2 989
Mexique	8 228	Canada	2 810
Chili	6 400	États-Unis	1 948
Allemagne	3 863	Tunisie	1 525
Pays Bas	3 123	Chine	1 464

Source : ITC

Les exportations indiennes sont destinées à la Chine à 58 %, à la Corée du Sud à 15 %, au Japon à 5 %. Aux données collectées par l’ITC, il faudrait ajouter l’Australie.

Principaux pays importateurs : sur un total de 76,547 millions de t.

en milliers de t
Chine	14 161	Taipei chinois	3 059
États-Unis	13 953	Indonésie	2 747
Japon	5 960	Allemagne	2 066
Corée du Sud	4 858	Brésil	1 938
Canada	3 520	Belgique	1 505

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent d’Inde à 78 %, d’Australie à 18 %, du Mexique à 3 %.

Principaux producteurs mondiaux : en 2021.

en millions de t/an de capacités de production
Stone Canyon Industries	29	Exportadora de Sal (Mexique)	8
China National Salt	21	Artyomsol (Ukraine)	8
Compass Minerals, en 2024	14,1	Nouryon (Pays Bas)	7
Cargill Salt	14	Salzwerke (Allemagne)	5
K+S	10,5	American Rock Salt (États-Unis)	5
Dampier Salt (Australie)	10	Mitsui (Australie)	4,5

Sources : rapports des sociétés

Stone Canyon Industries, est devenu, en 2021, n°1 mondial avec une capacité de production de 29 millions de t/an, après avoir acquis aux États-Unis le groupe Kissner, en mars 2020, avec des mines de sel gemme à Detroit dans le Michigan et Lyons dans le Kansas et du sel ignigène à Watkins dans l’État de New-York, revendu depuis, puis, en avril 2021, les activités américaines dans le sel de K+S avec :
- 14 millions de t/an avec sa filiale Morton aux États-Unis, Canada et Bahamas dans 6 mines, 3 salins et 9 unités de production de sel ignigène.
- 8 millions de t/an, au Chili dans la mine de Salar Grande de Tarapacá exploitée à ciel ouvert, dans le désert d’Atacama et 0,5 million de t/an dans un salin au Brésil à Salina Diamante Branco, dans le Natal.
Le groupe China National Salt a produit, en 2018, 18 millions de t.
Avec des capacités de 14,7 millions de t/an, Compass Minerals exploite des mines à Goderich, Ontario au Canada (7,2 millions de t/an), Cote Blanche, Louisiane, aux États-Unis (2,6 millions de t/an), Winsford, dans le Cheshire au Royaume Uni (2 millions de t/an), ainsi que du sel ignigène au Canada à Goderich (127 000 t/an), Unity, dans le Saskatchewan (127 000 t/an), Amherst, en Nouvelle Écosse (122 000 t/an) et aux États-Unis à Lyons, au Kansas (408 000 t/an) et un marais salant dans le Grand Lac Salé, à Ogden, dans l’Utah (1,4 million de t/an). En 2024, les ventes de sel ont porté sur 9,3 millions de t à 80 % destinées au dégivrage routier. Les réserves de sel sont de 416 millions de t à Goderich, 230 millions de t à Cote Blanche et 21,7 millions de t à Winsford.
Le groupe Cargill Salt possède des capacités de 13 millions de t/an aux États-Unis, avec 3 mines, à Lansing dans l’État de New-York, avec 2 millions de t/an, Cleveland dans l’Ohio et Avery Island en Louisiane, 3 salins à Newark en Californie, Freedom dans l’Oklahoma et Timpie dans l’Utah, 7 exploitations de sel ignigène et 800 000 t/an dans un salin au Venezuela avec la société Produsal.
Le groupe allemand K+S avait été jusqu’en 2020, n°1 mondial après les acquisitions de la société chilienne Sociedad Punta de Lobos (SPL) en 2006 et de la société nord américaine Morton Salt en octobre 2009. Ces activités américaines ont été vendues, en 2021 au groupe Stone Canyon Industries. Les capacités mondiales de production de K+S étaient alors de 31 millions de t/an, avec, en 2019, une production de 25,7 millions de t de sel. Les capacités de production en 2021 sont les suivantes :
- 9 millions de t/an de sel cristallisé et 1,7 million de t/an de saumure par sa filiale European Salt Company (Esco), en Europe (Allemagne, France, Espagne, Pays Bas et Portugal), dans 3 mines en Allemagne, 2 exploitations de saumure et plusieurs exploitations de sel ignigène.
- Le groupe a le projet de développement d’un salin à Ashburton, près de Onslow, en Australie de l’Ouest, avec une capacité de production de 4,5 millions de t/an.
Dampier Salt, détenu à 68,4 % par Rio Tinto, avec des groupes japonais, Marubeni avec 21,5 % et Sojitz avec 10,1 %, exploite, en Australie de l’Ouest, avec de l’eau de mer les sites de Dampier avec 4,2 millions de t/an, Port Hedland avec 3,2 millions de t/an et avec les saumures du lac salé le site de Lake MacLeod avec 2,9 millions de t/an. En 2024, la production a été de 8,518 millions de t dont 5,823 millions de t pour Rio Tinto.
Exportadora de Sal (ESSA) détenue à 51 % par l’État mexicain et à 49 % par Mitsubishi exploite par évaporation solaire d’eau de mer, au Mexique, en Basse Californie, à Guerrero Negro, une surface de 33 000 hectares de marais salants. La production destinée entièrement à Mitsubishi est exportée par le port de Cedros Island. En février 2024, la participation de Mitsubishi a été acquise par l’État mexicain.
Artyomsol, société d’État, exploite, en Ukraine, dans la région du Donetsk, à Soledar, la mine de Bryantsevskiy qui a commencé une production industrielle en 1881. En 140 ans, la production a été de 289 millions de t. La production de 2021 a été de 1,9 million de t exportées à 39,5 %. En 2022, la production est arrêtée.
Les spécialités chimiques d’Akzo Nobel sont devenues Nouryon en octobre 2018. Le groupe produit, avec sa filiale Nobian, du sel ignigène aux Pays Bas à Delfzijl et Hengelo avec 6 millions de t/an et à Mariager au Danemark. En Espagne, à Súria, en Catalogne, a créé une joint venture avec le groupe israélien ICL pour exploiter le sel de la mine de potasse d’ICL. Une première production de 750 000 t/an est opérationnelle depuis 2018, une seconde d’une même capacité depuis 2021.
Salzwerke exploite, en Allemagne, les mines de sel gemme de Heilbronn et Berchtesgaden et des saumures dans le bassin de Bad Reichenhall.
American Rock Salt, aux États-Unis, exploite la mine de Hampton Corner, à Rochester, dans l’État de New-York.
Le groupe japonais Mitsui exploite les marais salants de Shark Bay avec 1,3 million de t/an et Onslow avec 2,7 millions de t/an, en Australie de l’Ouest. La capacité totale de production a été portée, fin 2016, à 4,5 millions de t/an.
Autres producteurs européens importants : Salins (voir avec la situation française), Italkali, en Italie, avec 2 millions de t/an, avec 4 exploitations dont 3 en Sicile à Petralia, Racalmuto et Realmonte, British Salt, au Royaume Uni, propriété depuis décembre 2010 de Tata Chemicals, avec 400 000 t/an extraites sous forme de saumures à Warmingham.

Recyclage

En France, à Rosières-aux-Salines (54), la société Resolest contrôlée moitié-moitié par Solvay et Suez Environnement traite les résidus résultant de l’utilisation du procédé SOLVair, mis au point par Solvay, qui consiste à éliminer les composés chlorés, principalement le chlorure d’hydrogène, présents dans les gaz issus du traitement des ordures ménagères ou de procédés industriels, à l’aide d’hydrogénocarbonate de sodium. Une tonne d’ordures ménagères donne 10 kg de sels d’épuration et chaque kg de sels d’épuration donne 800 g de chlorure de sodium. Les capacités de traitement sont de 65 000 t/an. Les saumures obtenues, via un saumoduc de 4 km, alimentent l’usine Solvay de production de carbonate de sodium.

Situation française

Production : 4 373 125 t, en 2023.

Sel cristallisé (sel marin, ignigène et sel gemme), en 2019 : 2 703 900 t.
Sel de dissolution, en 2019 : 4 249 500 t.

La production de sel gemme provient entièrement de la mine de Saint Nicolas à Varangéville (54).

La production, dans les marais salants, a été effectuée à 99 % en Méditerranée. La récolte de 1979, exceptionnelle, avait été de 1,8 million de t. La production des marais salants dépend fortement des conditions météorologiques (un violent orage sur Salin de Giraud peut amputer la production française de 100 000 t). La moyenne est de 1,3 million de t/an.

Commerce extérieur : en 2024.

Les exportations étaient de 22 762 t avec comme principaux marchés à :

19 % l’Espagne,
16 % l’Algérie,
11 % l’Italie,
8 % le Maroc,
5 % le Luxembourg,
5 % les Pays Bas.

Les importations s’élevaient à 338 622 t en provenance principalement à :

30 % d’Allemagne,
18 % de Belgique,
18 % d’Espagne,
11 % de Tunisie,
6 % des Pays Bas.

Production des marais salants :

En 1857, la production française de sel de mer était de 445 000 t dont 208 000 t sur la côte atlantique. Actuellement, cette production est marginale, comparée à celle de la côte méditerranéenne. Elle est réalisée aux 3/4 dans la presqu’île de Guérande (44).

Exploitations salinières méridionales :

en t/an de capacités de production
Salin de Giraud	Aigues-Mortes	Berre
340 000 t/an	250 000 t/an	45 000 t/an

Récupération du sel lors du creusement de cavités salines de stockage d’hydrocarbures :

Le salin de Berre est alimenté en saumure, avec une concentration nettement plus élevée que l’eau de mer, provenant du gisement de sel gemme de Manosque. Celui-ci sert (dans les cavités libérées par l’exploitation du sel de dissolution), depuis 1968, au stockage d’hydrocarbures liquides. Les saumures circulent de Manosque au Salin de Berre en période de stockage d’hydrocarbures et en sens inverse en période de déstockage. De nouvelles cavités ont été aménagées par lessivage de sel en 1991 afin de stocker du gaz naturel. Les 3 millions de m³ de saumures formés ont été emmagasinés dans les étangs de Lavalduc et d’Engrenier. La saumure est transportée par saumoduc. La capacité de production est d’environ 45 000 t/an.

Les cavités de sel d’Etrez (01) et de Tersanne (26) permettent également de stocker du gaz naturel. Les 14 cavités de Tersanne de 160 000 m³ en moyenne, soit au total 2,24 millions de m³ permettent de stocker, sous pression (de 80 à 245 bar), 420 millions de m³ (conditions normales) de gaz naturel. Elles ont donné lors de leur formation, par dissolution du sel, 6 millions de t de sel livré à Rhône-Poulenc (actuellement Solvay), société productrice, à l’époque, de dichlore. Le creusement a été effectué entre 1969 et 1984.

Principaux producteurs français :

Salins : carte des implantations industrielles en France.
Capacités de production : 4 millions de t/an de sel (3 millions de t/an de sel de mer, 610 000 t/an de sel igné et 525 000 t/an de sel gemme) dont 1,8 million de t/an en France. Productions également en Espagne (800 000 t/an) à Torrevieja, Almeria, Cadix et Bonmati, Tunisie (1,1 million de t/an) avec la filiale Mare Alb, Italie, à Porto Viro (200 000 t/an) et Sénégal avec le salin à Kaolack (240 000 t/an). Commercialise les marques : « La Baleine » et « Saunier de Camargue« .
Exploite, en France (en capacités annuelles de production) :
- Les marais salants méditerranéens : Salin de Giraud : 340 000 t/an, Aigues-Mortes : 250 000 t/an, Berre : 45 000 t/an.
- Du sel de Guérande avec la société Bourdic à Batz-sur-Mer et la marque « Le Paludier« , avec 4 000 t/an.
- La mine de sel gemme de St Nicolas-Varangéville : 525 000 t/an. Le sel produit est destiné, principalement, au déneigement. La production dépend donc des conditions climatiques.
- Du sel ignigène à Varangéville (560 000 t/an) et Dax (48 000 t/an).
- En 2017, Salins a pris le contrôle de la Saline d’Einville (54) qui produit du sel ignigène avec une capacité de production de 28 000 t/an.

En Tunisie, exploitation par la filiale Mare Alb, ex-Cotusal de sites à Sousse (135 000 t/an), Sfax (315 000 t/an) et Zarzis (650 000 t/an). Ce sel est principalement destiné à l’exportation (près de 1 million de t/an). La consommation locale est d’environ 125 000 t/an sous les marques « Le flamant » et « Le dauphin ».
Produit du sel pour le traitement de l’eau (adoucisseur, piscine, dénitrateur, lave-vaisselle) avec les marques « Aqua« , « Neptune », « Dolce ». Produit également du sulfate de magnésium avec une capacité de production de 6 000 t/an.
Sa filiale Rock, issue du regroupement, en 1999, des activités dans le sel de déneigement du groupe Salins, de la SCPA et des Mines de Potasse d’Alsace est chargée de la commercialisation du sel de déneigement.

Esco (European Salt Company, filiale du groupe K+S, Allemagne) :
Société créée en 2002 par la mise en commun des activités dans le sel (hors sel destiné directement aux activités chimiques de Solvay) de K+S Aktiengesellschaft (Allemagne), 62 % des parts et Solvay (Belgique), 38 % des parts. En 2004, achat de la participation de Solvay par K+S.
Marques : Sonnensalz (Allemagne), Cérébos (France, Benelux), Vatel (Portugal).
Capacités de production européennes, en millions de t/an : sel gemme : 5,8, sel raffiné : 2,3, saumures : 1,7, avec 15 sites de production dans 6 pays européens : Bernburg, Grasleben, Borth, Standt (Allemagne), Harlingen (Pays-Bas), Jemeppe (Belgique), Torrelavega (Espagne), Povoa, Alverca, Olhao (Portugal).
En France, production à Dombasle (200 000 t/an).
Possède, à Bernburg (Allemagne) dans d’ex-cavités de sel, des capacités de 86 000 t/an de stockage de gaz liquide.
Solvay exploite du sel de dissolution à Dombasle (54) afin d’alimenter sa production de carbonate de sodium.
Humens, ex Seqens, exploite du sel de dissolution à Lenoncourt (54) pour alimenter sa production de carbonate de sodium de Laneuveville-devant-Nancy (54).
Inovyn, filiale de Ineos, qui a repris les activités de Solvay à Tavaux (39) dans l’électrolyse des solutions salines exploite du sel de dissolution à Attignat (01) et est approvisionné par Storengy, filiale de Engie qui exploite la cavité saline de Etrez (01) pour stocker du gaz naturel. L’approvisionnement est réalisé à l’aide d’un saumoduc de 116 km.
Vencorex produit du sel de dissolution, à Hauterives (26), qui est autoconsommé, après transport par 84 km de saumoduc, à Pont de Claix (38).
Kem One qui a repris, en juillet 2012, les activités dans ce secteur d’Arkema, produit du sel de dissolution (500 à 600 000 t/an) à Vauvert (30), pour alimenter les usines d’électrolyse de Fos-sur-Mer et Lavéra (13) à l’aide de 86 km de saumoduc.
La Société d’Exploitation des Salines de Salies-de-Béarn (64) exploite, par évaporation, de la saumure extraite de la source Reine Jeanne d’Oraàs (64) via un saumoduc de 8 km.

Lieux de production de sel, en France

(Document de Sels de France)

Utilisations

Consommations : en 2018, la consommation mondiale a été de 325 millions de t, l’Asie de l’Est représentant 52 % de la consommation mondiale, 18 % pour l’Amérique du Nord, 14 % pour l’Europe de l’Ouest. En 2024, la consommation apparente des États-Unis a été de 51 millions de t.

Secteurs d’utilisation : en milliers de t.

	Monde, en 2015	Europe, en 2015	Japon, en 2020	États-Unis, en 2024
Industrie chimique	54 %	53 %	77 %	39 %
Déneigement	13 %	14 %	9 %	41 %
Industries diverses ,*	24 %	29 %	2 %	2 %
Consommation humaine	9 %	4 %	10 %	4 %
Traitement de l’eau *				1 %
Agriculture, élevage				3 %

* en France, le traitement de l’eau est inclus dans les industries diverses,
** dans le monde, les industries diverses sont regroupées avec le traitement de l’eau, l’agriculture et l’élevage.

Dans les pays industrialisés, l’industrie chimique consomme environ 70 % de la production de sel. Aux États-Unis, en 2017, la consommation de l’industrie chimique a été de 17,0 millions de t dont 15,4 millions de t par la production de dichlore et hydroxyde de sodium, approvisionnée, en 2022, à 91 % par du sel de dissolution. La situation des États-Unis est particulière car, dans ce pays, la production de carbonate de sodium ne nécessite pas l’emploi de chlorure de sodium. En effet, le carbonate de calcium est produit à partir de sources naturelles.

Industrie chimique :

Production de Cl₂–NaOH par électrolyse (voir ces chapitres) : le sel cristallisé alimente les électrolyses à membrane, le sel de dissolution alimente les électrolyses à diaphragme. En 2018, cette production représente 36 % de la consommation mondiale.
Production de carbonate de sodium utilisé dans les industries du verre, du papier, des corps gras qui emploient du sel de dissolution. En 2017, cette production représente 18 % de la consommation mondiale.
Production de sulfate de sodium destiné à la fabrication de détergents, du verre, du papier kraft.

Déneigement : une partie du sel compté en consommation humaine (ou agricole) sert au déneigement. La consommation de ce secteur varie énormément d’une année à l’autre. Dans l’Union européenne, la moyenne est de 4,5 millions de t/an (1,9 million de t en 1990, 5 millions de t en 1991). La dose employée est de 5 à 15 g/m² soit de 0,5 à 2,8 kg par mètre linéaire de chaussée et par an.

Le chlorure de sodium assure une protection jusqu’à -10°C, le chlorure de magnésium jusqu’à -15°C, le chlorure de calcium jusqu’à -20°C. D’autres fondants peuvent être utilisés, l’urée, les glycols, l’acétate de calcium et de magnésium, mais le chlorure de sodium reste largement majoritaire, il représente plus de 90 % de la consommation de sels de déneigement.

Alimentation humaine : en France, la consommation est, en 2009, de 359 000 t avec, en 2014, une part de 22 % pour les ménages et 78 % pour l’agro-alimentaire.

L’ingestion totale quotidienne actuelle est de 7 à 8 g/personne (1 à 2 g naturellement présent dans les aliments, 3 à 4 g dans les aliments fabriqués industriellement, 2 g ajoutés à la cuisine ou sur la table).
Le besoin minimum de l’organisme est de 6 g/jour/personne. La teneur en sel du sang est de 0,9 %.
La teneur en sel du pain est de 12 g sel/kg de pain.
La supplémentation en iodure de sodium (NaI) est réalisée depuis 1952 (15 à 20 mg de I^–/kg) et en fluorure de potassium (KF) depuis 1985 (250 mg ± 15 % de F^–/kg). Le sel iodé ou iodé-fluoré représentait, en 2019, en France, 31 % de la consommation des ménages en sel.

Pharmacie : les solutions physiologiques improprement appelées sérums physiologiques renferment 9 g/L de chlorure de sodium dissous dans de l’eau distillée.

Agriculture : utilisé dans l’alimentation du bétail (jusqu’à 80 g/j pour une vache laitière), comme désherbant, engrais pour la culture des betteraves.

Industries diverses :

Cuirs et peaux comme agent déshydratant.
Textiles pour la fixation des bains de teinture.
Régénération des résines échangeuses d’ions utilisées pour l’adoucissement de l’eau.

Bibliographie

Économie et géographie : le sel, n°271, janvier 1990 ; n°306, 1993.
Fiche pédagogique : le sel, présentée par le Comité des Salines de France.
Géologie de la Lorraine – Le sel à l’intérieur des terres, Académie de Nancy-Metz.
The Salt Industry Center of Japan.
Salt Commissioner, Government of India.
Molécules n°17, janvier 1988, magazine de l’Union des Industries Chimiques.
Informations de l’Association des Producteurs de sel Européens, 4 Av de l’Yser, 1040 Bruxelles, Belgique.
Rapports d’activité et informations de Sels de France, 4 rue Marbeuf, 75008 Paris.
B. Moinier, Sel et Société, Nathan, 1997.
Textes et Documents pour la Classe, n°555, juin 1990.

Archives

Chlorure de sodium 2023

Chlorure de sodium 2022

Chlorure de sodium 2019

Chlorure de sodium 2015

Chlorure de sodium 2013

Chlorure de sodium 2011

Chlorure de sodium 1996

Chlorure de sodium 1993

Alliages d’aluminium

Données

Normes

Norme européenne : EN 573-3. Adoptée en France.

Anciennes normes françaises : il y avait deux désignations de composition chimique en fonction du mode de transformation de l’aluminium :

Norme NF A 02-004 pour les alliages utilisés en fonderie de moulage, encore couramment utilisée.
Norme NF A 02-104 pour les alliages corroyés (transformés par laminage, filage) : proche de la norme européenne EN 573-3.

Au niveau international il existe deux normes :

Celle de l’Aluminum Association : identique à la norme européenne EN 573-3.
ISO/R 209 : qui donne la composition en symbole chimique, par exemple : Al 99,8 (pour 1080), AlMn1Cu (pour 3003).

Ancienne norme française NF A 02-004

Elle est encore utilisée pour désigner les alliages de fonderie. Les éléments sont symbolisés par les lettres suivantes.

L’aluminium non allié est représenté par A suivi d’un chiffre donnant la pureté : par exemple : A 5 : Al à 99,5 % – A 9 : Al à 99,99 %.

Exemples de désignation d’un alliage :

A-S4G : 4 % de Si + Mg.
A-S9U3 : 9 % de Si + 3 % de Cu, un des alliages les plus utilisés en fonderie.

La désignation est suivie de la lettre Y (produits coulés) et de deux nombres : le 1^er indique le mode de moulage, le 2^ème le traitement thermique.

Norme européenne EN 573-3

Les alliages sont classés en 8 séries pour les produits corroyés :

1000 : Al non allié		5000 : alliages avec Mg
2000 : alliages avec Cu		6000 : alliages avec Mg et Si
3000 : alliages avec Mn		7000 : alliages avec Zn
4000 : alliages avec Si		8000 : alliages avec d’autres éléments principaux

et en 4 séries pour les produits de fonderie :

21000 : alliages avec Cu		51000 : alliages avec Mg
40000 : alliages avec Si		71000 : alliages avec Zn et Mg

Produits corroyés :

La désignation commence par EN (norme européenne), la lettre A pour aluminium suivi par W (wrought) pour forgé puis par le numéro de série. Par exemple EN AW-1050.

Al non allié (série 1000) : les deux derniers chiffres donnent le % en Al au-delà de 99,00 %. Le 2^ème chiffre est 0 si les impuretés de Al ne font pas l’objet d’un contrôle individuel.

Alliages, les deux derniers chiffres n’ont pas de signification particulière et servent seulement à identifier l’alliage. Le 2^ème chiffre est réservé aux modifications de la composition de l’alliage. 0 correspond à l’alliage originel. Les chiffres de 1 à 9 correspondent aux modifications successives.

Les 4 chiffres sont suivis d’une lettre (F, O, H ou T) caractérisant l’état métallurgique et de chiffres précisant cet état. F : brut de fabrication, O : recuit, H : durci par écrouissage, T : durcissement structural.

Série 1000 : Al non allié.

1050 : Al > 99,5 % : qualité de Al la plus courante.
1199 : Al > 99,99 %.
1370 : utilisé pour les câbles électriques aériens.

Série 2000 : ajout de Cu (4 à 5 %), Mn (0,3 à 1 %), Mg (0,4 à 1,8 %).

Très bonne résistance mécanique.
Soudabilité et résistance à la corrosion marine généralement médiocres.
Utilisés pour les structures portantes et travaillantes : aéronautique, mécanique.

Exemples :

2017 : « duralumin » (4 % de Cu, Si et Mg avec Mg>Si), 2014 (4 % de Cu, Si et Mg avec Si>Mg), 2024 (4 % de Cu, 1 % de Mg), 2124 (très utilisé dans l’aéronautique), 2618 A (utilisé pour Concorde).
2219 : alliage soudable très largement utilisé en application spatiale.

Série 3000 : ajout de Mn (1 à 1,5 %), Mg (0,05 à 1,3 %).

Très bonne aptitude à la mise en forme et résistance à la corrosion.
Mauvaise coulabilité.
Utilisés pour les couvertures de bâtiments, corps des boîtes-boisson, ustensiles de cuisine, tuyaux d’irrigation, échangeurs thermiques pour automobiles.

Exemples :

3004 (1 % de Mn, Mg), 3005 (1 % de Mn, 0,5 % de Mg), 3003 (1 % de Mn, Cu).

Série 4000 : ajout de Si (2 à 13 %), Mg ou Cu.

Très bonne coulabilité et résistance à la corrosion.

Exemples :

4003, 4004, 4005, 4006, 4007 (alliage pour émaillage).

Remarque : les alliages avec ajout de Si, A-S7G, A-S7U3 (alliages « Calypso »), sont très utilisés comme alliages de moulage du fait d’une excellente coulabilité : application pour des pièces aéronautiques, carters automobiles.

Série 5000 : ajout de Mg (0,5 à 5 %).

Très bonne soudabilité et résistance à la corrosion (marine).
Utilisés pour la confection de coques de navires, de réservoirs pour usages cryogénique, de panneaux de voitures de métro, d’autobus, de TGV, de couvercles de boîtes-boisson, anodisé en décoration.

Exemples :

5005 (1 % de Mg), 5050 (1,5 % de Mg), 5083 (4,6 % de Mg, 0,7 % de Mn), 5086 (4 % de Mg), 5754 (3 % de Mg, Mn).

Série 6000 : ajout de Mg (0,3 à 1,2 %), Si (0,3 à 1,3 %).

Très bonne coulabilité, résistance à la corrosion et bonne résistance mécanique et soudabilité.
Utilisation en structures pour bâtiment, menuiserie, pylônes, ossature de voitures de métro, de TGV.

Exemples :

6060 (0,5 % de Mg, Si), 6106, 6005 (Si, Mg), 6082 (1 % de Si, Mg, Mn), 6009, 6010, 6111.
6101 (Mg, Si, « Almélec ») pour conducteurs électriques d’installations domestiques, après revêtement de 2 micromètres de nickel par électrolyse.

Série 7000 : ajout de Zn (4 à 8,4 %), Mg (1 à 3 %).

Bonne résistance mécanique et soudabilité.

Exemples :

7020 (4,5 % Zn, Mg) : utilisé comme réservoir de gaz liquéfiés pour fusées.

Avec ajout de Cu : très bonne résistance mécanique mais mauvaise soudabilité et résistance à la corrosion. Très utilisé pour les structures portantes et travaillantes : c’est l’alliage le plus utilisé en aéronautique.

Exemples :

7075 (5 % de Zn, Mg) « Zicral »), 7010, 7049 (8 % de Zn, Mg, Cu), 7050, 7475, 7175.

Série 8000 :

Ajout de Fe (0,6 à 1 %), Si (0,5 à 0,9 %) : 8011 : pour les feuilles souples d’emballage.
Ajout de Sn (6 à 20 %) : alliages pour frottement.
Ajout de Fe (0,6 à 0,9 %), Mg (0,1 à 0,2 %) : 8076 : pour conducteurs électriques.

Nouveaux alliages :

Al-Li (2 à 3 %) : pour aéronautique, gain de 7,5 à 10 % sur la masse volumique.
Alliages superplastiques : Al – Cu (6 %) – Zr (0,4 %).
Alliages à haute résistance mécanique obtenus par métallurgie des poudres : Al-Zn-Mg-Cu-Co, 7090, 7091.

Produits de fonderie :

La désignation commence par EN (norme européenne), la lettre A pour aluminium suivi par B pour lingot, C pour moulé ou M pour alliage mère puis par le numéro de série. Par exemple EN AC-21000.

Série 21000 : ajout de Cu. Exemple EN AC-21000 : 4 % de Cu, Mg, Ti.

Série 40000 : ajout de Si. Exemple EN AC-42100 : 7 % de Si, 0,3 % de Mg.

Série 51000 : ajout de Mg. Exemple EN AC-51200 : 9 % de Mg.

Série 71000 : ajout de Zn et Mg. Exemple : 71000 : 7 % de Zn, Mg.

Composites à matrice d’aluminium :

Fibres à haute résistance et haut module noyées dans Al, en :

Bore revêtu d’une barrière de diffusion en carbure de bore ou carbure de silicium : utilisation pour des structures aérospatiales et spatiales.
Alumine.
Particules ou trichites de carbure de silicium ou de carbure de bore dispersées dans un alliage d’aluminium.

Alumines de transition

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule

Al₂O₃

Structures cristallines

Les diverses alumines dites de transition sont thermodynamiquement métastables. On distingue les formes principales suivantes :

Alumine gamma : sa structure peut être décrite à partir de celle du spinelle de groupe d’espace Fd-3m, de paramètre a = 0,790 nm.
Les ions oxydes sont disposés selon un empilement cubique à faces centrées avec 32 ions oxydes par maille.
Les ions aluminium, au nombre de 21 + 1/3 par maille, occupent, en partie, les sites tétraédriques et octaédriques.
Les lacunes, au nombre de 8 + 1/3 par maille, se répartissent également entre les sites tétraédriques et octaédriques, ce qui implique que la sous-structure cationique soit légèrement désordonnée par rapport à la structure spinelle idéale.

Alumine delta : sa structure dérive de celle du spinelle avec un arrangement ordonné des lacunes cationique aboutissant à un triplement de la maille, qui devient quadratique avec des paramètres a = b = 0,790 nm et c = 3a.

Alumine thêta : sa structure, de symétrie monoclinique, est identique à celle de la forme bêta de la galline (Ga₂O₃), de groupe d’espace C2/m, avec les paramètres suivants : a = 1,217 nm, b = 0,279 nm, c = 0,559 nm et bêta = 103,27°. Cette structure dérive de celle du spinelle idéal et correspond à un réarrangement des cations dans une sous-structure anionique quasi-inchangée. Cette structure renferme autant de cations en coordinence 6 que 4.

Autres formes : êta, lambda, khi, kappa, rho…

La dénomination alpha est réservée à l’alumine calcinée à 1200°C qui ne possède pas de propriétés d’adsorption et ne se réhydrate pas (voir ce produit). L’alumine dénommée bêta, n’est pas une alumine mais un aluminate de sodium.

Transformations cristallines :

L’alumine gamma se transforme irréversiblement en alumine delta vers 850°C puis en alumine thêta vers 1000°C et enfin en alumine alpha vers 1150°C.

Données physiques

Masse volumique de l’alumine gamma	Dureté de l’alumine gamma
3,60 g.cm^-3	8

Données industrielles

Les alumines de transition sont des alumines de grande surface spécifique (300 à 400 m²/g) utilisées principalement pour leurs propriétés d’adsorption.

Élaboration

Elles sont obtenues par chauffage d’hydroxydes d’aluminium selon divers procédés :

Par déshydratation lente de l’hydrargillite à 250°C.
Par déshydratation très rapide (quelques secondes) de celle-ci vers 1000°C.
A partir de gels.

Les divers procédés de fabrication donnent des alumines de qualités variées : gamma, delta, êta, khi, kappa, rho, thêta…

Propriétés

L’alumine obtenue possède une surface particulièrement réactive qui fixe l’eau atmosphérique. Elle se réhydrate donc, partiellement, lorsqu’elle est en contact avec l’humidité atmosphérique. La formation à sa surface de liaisons OH donne des centres acides et basiques de Lewis. Elle est utilisée, en général, sous forme de billes d’environ 5 mm de diamètre.

Utilisations

Adsorbant : ces alumines ont une grande affinité pour l’eau et les molécules organiques très polaires. L’adsorption est fortement exothermique. La capacité d’adsorption est de 10 à 15 g d’eau pour 100 g d’alumine. Elles sont régénérées par chauffage vers 200°C.

Support de catalyseur.

Catalyseur : grâce aux sites acides et basiques de leur surface. Elles sont employées dans le procédé Claus et la déshydratation des alcools. Le procédé Claus utilise, dans le monde, 10 000 t d’alumines/an pour transformer H₂S en soufre (voir le chapitre soufre). Le catalyseur sous forme de billes d’alumine gamma et êta de 300 m²/g a une durée de vie de 1 à 5 ans.

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données chimiques

Données thermodynamiques

Données industrielles

Matières premières

Fabrication industrielle

Productions

Situation française

Utilisations

Bibliographie

Archives

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données thermodynamiques

Données industrielles

État naturel

Dépôts naturels de sulfate de sodium

Productions de sulfate naturel

Fabrication industrielle du sulfate de sodium synthétique

Synthèse directe

Co-productions

Co-production de Na2SO4 lors de la fabrication de fibres de viscose

Co-production de Na2SO4 lors de la fabrication de la méthionine

Productions de sulfate naturel et synthétique

Situation française

Utilisations

Bibliographie

Archives

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données chimiques

Données thermodynamiques

Données industrielles

État naturel

Fabrication industrielle

Productions

Situation française

Utilisations

Secteurs d’utilisation de l’hydrogénocarbonate de sodium

Bibliographie

Archives

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données chimiques

Données thermodynamiques

Données industrielles

État naturel

Gisements de carbonate de sodium

Production de carbonate naturel

Réserves de carbonate naturel

Fabrication industrielle

Productions

Production de carbonate de sodium

Situation française

Utilisations

Secteurs d’utilisation du carbonate de sodium

Bibliographie

Archives

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données chimiques

Données thermodynamiques

Données industrielles

Fabrication industrielle

Productions

Utilisations

Bibliographie

Archives

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données chimiques

Données thermodynamiques

Données industrielles

Co-production de Na₂SO₄ lors de la fabrication de fibres de viscose

Co-production de Na₂SO₄ lors de la fabrication de la méthionine