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Na
Sodium
Produit minéral

L’hydrogénocarbonate de sodium est appelé couramment, en France, bicarbonate de sodium et baking soda, aux États-Unis. Il existe des dépôts naturels d’hydrogénocarbonate de sodium (la nahcolite), par exemple aux États-Unis, mais, en général, l’hydrogénocarbonate de sodium est préparé à partir de carbonate de sodium lui même extrait de dépôts naturels ou synthétisé selon le procédé Solvay. Il est employé en alimentation humaine, c’est la levure chimique, en alimentation animale, en pharmacie où il donne l’effervescence des cachets, en hémodialyse, dans la purification des gaz.

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 : CO2aq/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, filiale du groupe australien Rincon. 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 + CO2(aq) = 2 NaHCO3

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

Productions

Les capacités annuelles de production sont, dans le monde, en 2018, de 6,5 millions de t à 50 % en Asie, 29 % en Europe (y compris Turquie et Russie), 27 % en Amérique du Nord.

En 2019, la production de l’Union européenne est de 1,184 million de t, avec 266 463 t en France, 260 125 t en Italie, 173 131 t en Espagne, les productions des autres pays dont l’Allemagne sont confidentielles.

Commerce international : en 2019.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 2,091 millions de t :

en tonnes
Chine 543 312 États-Unis 114 811
Turquie 419 548 Bosnie Herzégovine 99 656
Allemagne 279 113 Belgique 82 288
France 124 396 Russie 71 288
Espagne 119 540 Thaïlande 69 832

Source : ITC

Les exportations chinoises sont destinées à 32 % à la Corée du Sud, 13 % à l’Indonésie, 8 % à la Thaïlande.

Principaux pays importateurs, sur un total de 2,239 millions de t :

en tonnes
Corée du Sud 185 204 Indonésie 99 488
France 164 629 Italie 95 561
Belgique 122 012 Canada 79 544
Allemagne 113 887 Chine 77 400
Pays Bas 110 025 Espagne 68 923

Source : ITC

Les importations coréennes proviennent à 90 % de Chine, 4 % de Turquie.

Principaux producteurs :

  • Solvay, n°1 mondial avec 20 % des capacités de production, possède dans l’Union européenne des capacités de production de 680 000 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 30 000 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. Fin 2020, la capacité de production à Devnya devrait augmenter de 200 000 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, filiale du groupe australien Rincon, 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 250 000 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.
  • 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 2018-19, en Inde, à Mithapur, 111 000 t, ainsi qu’au Royaume Uni, à Lostock, 108 000 t.
  • Autres producteurs : Ciech (150 000 t/an en Allemagne et Pologne), Genesis Energy (États-Unis), Ciner Group (États-Unis et Turquie), Sisecam (200 000 t/an en Turquie, Bosnie et Bulgarie), Asahi Glass et Tosoh Corporation (Japon, 90 % des capacités du pays), BSC (140 000 t/an en Russie).

Situation française

En 2019.

Production : 266 463 t.

  • 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 de Seqens sur le 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.

Commerce extérieur :

Les exportations étaient de 124 423 t avec comme principaux marchés à :

  • 27 % l’Allemagne,
  • 19 % la Belgique,
  • 17 % les Pays Bas,
  • 13 % l’Italie,
  • 7 % la Suisse.

Les importations s’élevaient à 164 679 t en provenance principalement à :

  • 43 % d’Espagne,
  • 17 % d’Allemagne,
  • 14 % de Turquie,
  • 6 % de Belgique,
  • 6 % de Suède.

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 : dans le monde, en 2018.

Alimentation animale 21 % Cosmétiques 8 %
Alimentation humaine 20 % Détergents, nettoyage 7 %
Purification de gaz 13 % Hémodialyse 6 %
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