L’Élémentarium
Le chlorure de sodium est soit récupéré à partir de l’eau de mer dans des marais salants, soit extrait de gisements de sel gemme qui ont été formés par dépôts à partir d’eau de mer. L’exploitation des gisements de sel gemme est effectuée selon des méthodes minières classique ou par circulation d’eau in situ qui donne des saumures exploitées directement par l’industrie chimique. Les saumures peuvent aussi donner du sel cristallisé, appelé ignigène, par évaporation de l’eau. Le chlorure de sodium peut provenir également d’une coproduction industrielle lors du traitement des minerais de chlorure de potassium ou de la concentration des solutions d’hydroxyde de sodium.
Il est principalement employé par l’industrie chimique pour produire le dichlore et l’hydroxyde de sodium ainsi que le carbonate et le sulfate de sodium. Il est utilisé comme sel de déneigement, dans l’alimentation humaine et animale, pour l’adoucissement de l’eau.
| 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 |
| 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 |
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Chlorure de sodium cristallisé :
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Chlorure de sodium gazeux :
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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 :
| Cl– | Na+ | SO42- | 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 :
| 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.
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, 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.
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 8 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.
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.
Elle se produit :
En fonction du type d’exploitation.
De sel cristallisé et de dissolution, en 2019. Monde : 293 millions de t, Union européenne, en 2018 : 52,823 millions de t.
| Chine | 60 000 | Chili | 9 000 | |
| États-Unis | 42 000 | Mexique | 9 000 | |
| Inde | 30 000 | Brésil | 7 600 | |
| Allemagne | 14 000 | Pays Bas | 7 000 | |
| Australie | 13 000 | Russie | 7 000 | |
| Canada | 12 000 | Turquie | 6 600 |
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.
Aux États-Unis, en 2019, 41 % de la production est sous forme de sel gemme, 41 % de saumures, 10 % de sel ignigène, 8 % de sel de mer ou de lacs salés. La production est assurée, à 92 %, par les États suivants : Kansas, Louisiane, Michigan, État de New York, Ohio, Texas, Utah.
En Inde, en 2017-18, 80,6 % de la production a lieu dans l’État de Gujurat. 82 % 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 2ème 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 possède 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 2019.
Les ressources en sel sont bien réparties et abondantes sauf au Japon avec, en 2018, une production de 929 000 t pour une consommation de 7,973 millions de t, le sel étant principalement produit par des sociétés japonaises à l’étranger, surtout en Australie et au Mexique avec 7,297 millions de t. Il en est de même en Scandinavie (Norvège, Suède, Finlande et Danemark) où les importations sont, en 2019, de 2,673 millions de t. Les échanges mondiaux portent sur environ 20 % de la production de sel cristallisé.
Principaux pays exportateurs : sur un total de 69,443 millions de t.
| Inde | 13 010 | Allemagne | 4 332 | |
| Australie | 10 516 | Pays Bas | 4 227 | |
| Chili | 8 640 | Egypte | 3 481 | |
| Mexique | 7 115 | Espagne | 1 998 | |
| Canada | 5 332 | Tunisie | 1 700 |
Source : ITC
Les exportations de l’Inde sont destinées à la Chine à 43 %, à la Corée du Sud à 16 %, au Japon à 10 %…
Principaux pays importateurs : sur un total de 77,143 millions de t.
| États-Unis | 18 688 | Taipei chinois | 3 331 | |
| Chine | 8 702 | Indonésie | 2 595 | |
| Japon | 7 619 | Allemagne | 2 309 | |
| Canada | 4 871 | Belgique | 1 456 | |
| Corée du Sud | 4 079 | Russie | 1 415 |
Source : ITC
Les importations des États-Unis proviennent du Chili à 30 %, du Canada à 26 %, d’Égypte à 15 %, du Mexique à 11 %…
Principaux producteurs mondiaux : en 2019.
| K+S | 31 | Artyomsol (Ukraine) | 8 | |
| China National Salt | 21 | Nouryon (Pays Bas) | 7 | |
| Compass Minerals | 15 | Salzwerke (Allemagne) | 5 | |
| Cargill Salt | 14 | American Rock Salt (États-Unis) | 5 | |
| Dampier Salt (Australie) | 10 | Mitsui (Australie) | 4,5 | |
| Exportadora de Sal (Mexique) | 8 | Salins (France) | 4 |
Sources : K+S et rapports des sociétés
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.
En 2019.
Production : 5 877 000 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 :
Les exportations étaient de 51 028 t avec comme principaux marchés à :
Les importations s’élevaient à 413 822 t en provenance principalement à :
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 :
| 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 :
En Tunisie, exploitation par la société 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.
(Document de Sels de France)
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 2019, la consommation apparente des États-Unis a été de 57 millions de t.
Secteurs d’utilisation : en milliers de t.
| Monde, en 2015 | Europe, en 2015 | Japon, en 2018 | États-Unis, en 2019 | |
| Industrie chimique | 54 % | 53 % | 77 % | 37 % |
| Déneigement | 13 % | 14 % | 8 % | 43 % |
| Industries diverses *,** | 24 % | 29 % | 2 % | 2 % |
| Consommation humaine | 9 % | 4 % | 9 % | 9 % |
| Traitement de l’eau * | 1 % | |||
| Agriculture, élevage | 4 % |
* 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 2016, la consommation de l’industrie chimique a été de 19,0 millions de t dont 17,3 millions de t par la production de dichlore et hydroxyde de sodium, approvisionnée, en 2019, à 89 % par du sel de dissolution.
Industrie chimique :
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.
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 :
