Potasse

La potasse ( / ˈ p ɒ t æ ʃ / ) comprend divers sels extraits et manufacturés qui contiennent du potassium sous forme soluble dans l’eau . ^[1] Le nom dérive de la potasse , qui fait référence aux cendres végétales ou à la cendre de bois trempée dans l’eau dans un pot, le principal moyen de fabrication du produit avant l’ ère industrielle . Le mot potassium est dérivé de la potasse . ^[2]

Potasse polycristalline, avec un penny américain pour référence. (La pièce mesure 19 mm (0,75 po) de diamètre et est de couleur cuivre .)

La potasse est produite dans le monde en quantités supérieures à 90 millions de tonnes (40 millions de tonnes d’ équivalent K ₂ O ) par an, le Canada étant le plus grand producteur, principalement pour être utilisée dans les engrais . Divers types d’engrais-potasse constituent la plus grande utilisation industrielle de l’élément potassium dans le monde. Le potassium a été obtenu pour la première fois en 1807 par électrolyse de la potasse caustique ( hydroxyde de potassium ). ^[3]

Terminologie

La potasse fait référence aux composés de potassium et aux matériaux contenant du potassium, le plus souvent le carbonate de potassium. Le mot « potasse » provient du moyen néerlandais « potaschen », désignant « potasse » en 1477. ^[4] L’ancienne méthode de fabrication du carbonate de potassium ( K₂CO₃) consistait à collecter ou à produire de la cendre de bois (l’occupation des brûle-cendres ), à lixivier les cendres, puis à évaporer la solution résultante dans de grands pots en fer, ce qui laissait un résidu blanc dénommé “pot ash”. ^[5] Environ 10 % en poids de cendre de bois ordinaire peuvent être récupérés sous forme de potasse. ^{[6] [7]} Plus tard, la « potasse » s’est largement appliquée aux sels de potassium naturels et au produit commercial qui en est dérivé, ^[8] bien qu’elle tire très probablement son nom (là où elle a été utilisée) de l’anion de l’acide qui a remplacé le fragment carbonate , une utilisation équivoque courante de “potasse” pour “potassium”.

Le tableau suivant répertorie un certain nombre de composés de potassium qui ont “potasse” dans leurs noms traditionnels :

Nom commun	Nom chimique (formule)
Engrais potassique	c. 1942 carbonate de potassium (K 2 CO 3 ); c. 1950 un ou plusieurs chlorure de potassium (KCl), sulfate de potassium (K 2 SO 4 ) ou nitrate de potassium (KNO 3 ). [9] [10] Ne contient pas d’ oxyde de potassium (K 2 O), que les plantes n’absorbent pas. [11] La quantité de potassium est souvent rapportée en équivalent K 2 O (c’est-à-dire combien elle serait si dans K 2forme O), cependant, pour permettre la comparaison de pommes à pommes entre différents engrais utilisant différents types de potasse.
Potasse caustique ou lessive de potasse	hydroxyde de potassium (KOH)
Carbonate de potasse, sels de tartre ou cendre perlière	carbonate de potassium (K 2 CO 3 )
Chlorate de potasse	chlorate de potassium (KClO 3 )
Muriate de potasse (MOP)	chlorure de potassium (KCl:NaCl = 95:5 ou supérieur) [1]
Nitrate de potasse ou de Salpêtre	nitrate de potassium (KNO 3 )
Sulfate de potasse (SOP)	sulfate de potassium (K 2 SO 4 )
Permanganate de potasse	permanganate de potassium (KMnO 4 )

Production

Tous les gisements commerciaux de potasse proviennent à l’origine de gisements d’ évaporites et sont souvent enfouis profondément sous la surface de la terre. Les minerais de potasse sont généralement riches en chlorure de potassium (KCl), en chlorure de sodium (NaCl) et en d’autres sels et argiles, et sont généralement obtenus par extraction conventionnelle avec le minerai extrait broyé en poudre. ^[12] D’autres méthodes comprennent l’exploitation minière par dissolution et les méthodes d’évaporation des saumures.

Dans la méthode d’évaporation, de l’eau chaude est injectée dans la potasse, qui est dissoute puis pompée à la surface où elle est concentrée par évaporation induite par le soleil. Des réactifs aminés sont ensuite ajoutés aux solutions minées ou évaporées. L’amine enrobe le KCl mais pas le NaCl. Des bulles d’air s’accrochent à l’amine + KCl et le font flotter à la surface tandis que le NaCl et l’argile coulent au fond. La surface est écrémée pour l’amine + KCl, qui est ensuite séchée et emballée pour être utilisée comme engrais riche en K – le KCl se dissout facilement dans l’eau et est rapidement disponible pour la nutrition des plantes . ^[13]

Les gisements de potasse sont situés dans le monde entier. Depuis 2015 ^{[mettre à jour]}, des gisements sont exploités au Canada, en Russie, en Chine, en Biélorussie, en Israël, en Allemagne, au Chili, aux États-Unis, en Jordanie, en Espagne, au Royaume-Uni, en Ouzbékistan et au Brésil, ^[14] avec les gisements les plus importants présents en Saskatchewan . , Canada. ^[7]

Risques professionnels

Les maladies respiratoires excessives ont été une préoccupation pour les mineurs de potasse à travers l’histoire en raison des risques environnementaux, tels que le radon et l’amiante . Les mineurs de potasse sont susceptibles de développer la silicose . D’après une étude réalisée entre 1977 et 1987 sur les maladies cardiovasculaires chez les travailleurs de la potasse, les taux de mortalité globaux étaient faibles, mais une différence notable chez les travailleurs en surface a été documentée. ^[15]

Histoire de fabrication

Le premier brevet américain a été délivré pour une amélioration “dans la fabrication de la cendre potagère et de la cendre perlée par un nouvel appareil et un nouveau procédé”; il a été signé par le président de l’époque, George Washington . Un wagon-trémie couvert dans un train canadien pour l’expédition de potasse par chemin de fer.

La potasse (en particulier le carbonate de potassium) est utilisée pour blanchir les textiles, fabriquer du verre , de la céramique et fabriquer du savon depuis l’âge du bronze. ^[16] La potasse était principalement obtenue par lessivage des cendres des plantes terrestres et marines.

À partir du 14e siècle, la potasse était extraite en Éthiopie . L’un des gisements les plus importants au monde, 140 à 150 millions de tonnes, est situé dans la zone Dallol de la région Afar . ^[17]

La potasse était l’un des produits chimiques industriels les plus importants. Il a été raffiné à partir des cendres d’ arbres feuillus et produit principalement dans les zones boisées d’Europe, de Russie et d’Amérique du Nord . Bien que des méthodes de production d’alcalis artificiels aient été inventées à la fin du XVIIIe siècle, elles ne sont devenues économiques qu’à la fin du XIXe siècle et la dépendance aux sources organiques de potasse est donc restée.

La potasse est devenue un important produit de commerce international en Europe depuis au moins le début du XIVe siècle. On estime que les importations européennes de potasse nécessitaient au moins 6 millions de mètres cubes chaque année depuis le début du XVIIe siècle. ^[18]

Entre 1420 et 1620, les principales villes exportatrices de potasse dérivée du bois étaient Dantzig, Königsberg et Riga. À partir des années 1640, les perturbations géopolitiques ont fait que les centres d’exportation se sont déplacés de la Baltique vers l’Archange, en Russie. En 1700, la cendre russe dominait bien que Dantzig restât remarquable pour la qualité de sa potasse. À la fin du XVe siècle, Londres était le principal importateur en raison de sa position de centre de fabrication de savon doux, tandis que les Néerlandais dominaient en tant que fournisseurs et consommateurs au XVIe siècle. ^[19]

Le premier brevet américain de quelque nature que ce soit a été délivré en 1790 à Samuel Hopkins pour une amélioration “dans la fabrication de la cendre potagère et de la cendre perlée par un nouvel appareil et un nouveau procédé”. ^[20] La cendre de perle était une qualité plus pure obtenue par calcination de la potasse dans un four ou un four à réverbère . Les fosses à potasse étaient autrefois utilisées en Angleterre pour produire de la potasse utilisée dans la fabrication de savon pour la préparation de la laine pour la production de fil.

Au XVIIIe siècle, la potasse américaine de meilleure qualité était de plus en plus importée en Grande-Bretagne. À la fin du 18e et au début du 19e siècle, la production de potasse a fourni aux colons d’Amérique du Nord un moyen d’obtenir de l’argent et du crédit dont ils avaient cruellement besoin lorsqu’ils ont défriché des terres boisées pour les cultures. Pour tirer pleinement parti de leurs terres, les colons devaient se débarrasser de l’excédent de bois. Le moyen le plus simple d’y parvenir était de brûler tout bois non nécessaire pour le combustible ou la construction. Les cendres des feuillus pouvaient ensuite être utilisées pour fabriquer de la lessive , qui pouvait soit être utilisée pour fabriquer du savon, soit bouillie pour produire de la potasse précieuse. Le bois dur pourrait générer des cendres à raison de 60 à 100 boisseaux par acre (500 à 900 m3/km ²). En 1790, les cendres pouvaient être vendues entre 3,25 $ et 6,25 $ l’acre (800 $ à 1 500 $/km ^{2 ) dans l’} État de New York rural – presque le même taux que l’embauche d’un ouvrier pour défricher la même zone. La fabrication de la potasse est devenue une industrie majeure en Amérique du Nord britannique. La Grande-Bretagne a toujours été le marché le plus important. L’industrie américaine de la potasse a suivi la hache du bûcheron à travers le pays. Après environ 1820, New York a remplacé la Nouvelle-Angleterre comme source la plus importante; en 1840, le centre se trouvait dans l’Ohio. La production de potasse a toujours été une industrie de sous-produits, résultant de la nécessité de défricher des terres pour l’agriculture . ^[21]

Sur les îles Orcades dès 1719 pendant un siècle, la cendre de varech a fourni de la potasse et du carbonate de soude , “substances ardemment recherchées par les industries du verre et du savon de l’époque”. ^[22]

À partir de 1767, la potasse des cendres de bois est exportée du Canada. En 1811, 70 % des 19,6 millions de livres de potasse importées en Grande-Bretagne provenaient du Canada. ^[19] Les exportations de potasse et de perle ont atteint 43 958 barils en 1865. Il y avait 519 cendres en activité en 1871. L’industrie a décliné à la fin du XIXe siècle lorsque la production à grande échelle de potasse à partir de sels minéraux a été établie en Allemagne . En 1943, de la potasse a été découverte en Saskatchewan , au Canada, lors d’un forage pétrolier. L’exploration active a commencé en 1951. En 1958, la Potash Company of America est devenue le premier producteur de potasse au Canada avec la mise en service d’une mine souterraine de potasse au lac Patience.; en raison de l’infiltration d’eau dans son puits, cependant, la production s’est arrêtée à la fin de 1959, mais après une injection et des réparations importantes, elle a repris en 1965. La mine souterraine a été inondée en 1987 et a été réactivée pour la production commerciale en tant que mine à solution en 1989. ^[7]

Une carte postale de l’usine de Kalium Chemicals à Belle Plaine, en Saskatchewan

En 1964, une entreprise canadienne connue sous le nom de Kalium Chemicals a établi la première mine de potasse qui a profité du processus de mise en solution. La découverte a été faite lors de l’exploration des réserves de pétrole. La mine a été développée près de Regina, en Saskatchewan. La mine a atteint des profondeurs supérieures à 1500 mètres. Mosaic’s, Belle Plaine était allé plus tard entreprendre l’exploitation de la mine. ^[7]

Bassins d’évaporation de la potasse à la mine Intrepid Potash près de Moab, Utah

La plupart des réserves mondiales de potassium (K) ont été déposées sous forme d’eau de mer dans les anciens océans intérieurs . Une fois l’eau évaporée, les sels de potassium se sont cristallisés en lits de minerai de potasse. Ce sont les endroits où la potasse est extraite aujourd’hui. Les dépôts sont un mélange naturel de chlorure de potassium (KCl) et de chlorure de sodium (NaCl), plus communément appelé Sel de table . Au fil du temps, à mesure que la surface de la terre changeait, ces dépôts étaient recouverts de milliers de pieds de terre. ^[21]

La plupart des mines de potasse sont aujourd’hui des mines à puits profonds jusqu’à 4 400 pieds (1 400 m) sous terre. D’autres sont exploitées sous forme de mines à ciel ouvert, après avoir été déposées en couches horizontales sous forme de roche sédimentaire . Dans les usines de transformation en surface, le KCl est séparé du mélange pour produire un engrais potassique à haute analyse. D’autres sels de potassium peuvent être séparés par diverses procédures, ce qui donne du sulfate de potassium et du sulfate de potassium-magnésium.

Aujourd’hui, certains des plus grands gisements de potasse connus au monde sont répartis dans le monde entier, de la Saskatchewan , du Canada, au Brésil , à la Biélorussie , à l’Allemagne et au bassin permien . Le gisement du bassin permien comprend les principales mines à l’extérieur de Carlsbad , au Nouveau-Mexique, jusqu’au gisement de potasse le plus pur du monde dans le comté de Lea, au Nouveau-Mexique (non loin des gisements de Carlsbad), dont on pense qu’il est pur à environ 80 %. ( Comté d’Osceola, Michigana des gisements purs à plus de 90 % ; la seule mine là-bas a été convertie à la production de sel, cependant.) Le Canada est le plus grand producteur, suivi de la Russie et de la Biélorussie. La plus importante réserve de potasse du Canada est située dans la province de la Saskatchewan et est exploitée par The Mosaic Company , Nutrien et K+S . ^[1]

En Chine , la plupart des gisements de potasse sont concentrés dans les déserts et les salines des Bassins endoréiques de ses provinces occidentales, en particulier le Qinghai . Des expéditions géologiques ont découvert les réserves dans les années 1950 ^[23] mais l’exploitation commerciale a pris du retard jusqu’à la Politique de réforme et d’ouverture de Deng Xiaoping dans les années 1980. L’ouverture en 1989 de l’ usine d’engrais potassiques de Qinghai dans la région éloignée de Qarhan Playa a multiplié par six la production chinoise de chlorure de potassium , passant de moins de 40000 t (39000 tonnes longues; 44000 tonnes courtes) par an à Haixi et Tanggu .à un peu moins de 240 000 t (240 000 tonnes longues; 260 000 tonnes courtes) par an. ^[24]

Au début du XXe siècle, des gisements de potasse ont été découverts dans la dépression du Dallol dans les localités de Musely et de Crescent près de la frontière éthiopéenne- érythréenne . Les réserves estimées sont respectivement de 173 et 12 millions de tonnes pour Musely et Crescent. Ce dernier est particulièrement adapté à l’exploitation à ciel ouvert ; il a été exploré dans les années 1960 mais les travaux se sont arrêtés en raison de l’inondation de 1967. Les tentatives de poursuite de l’exploitation minière dans les années 1990 ont été interrompues par la guerre érythréenne-éthiopienne et n’ont pas repris en 2009. ^[25]

La récupération des sels d’engrais potassiques à partir de l’eau de mer a été étudiée en Inde . ^[26] Lors de l’extraction du sel de l’eau de mer par évaporation, les sels de potassium se concentrent dans le butor , un effluent de l’industrie du sel.

En 2013, près de 70 % de la production de potasse était contrôlée par Canpotex , une entreprise d’exportation et de commercialisation, et la Belarusian Potash Company . Cette dernière était une coentreprise entre Belaruskali et Uralkali , mais le 30 juillet 2013, Uralkali a annoncé qu’elle avait mis fin à l’entreprise. ^[27]

Consommation

Production de potasse et réserves dans certaines mines actuelles (<2 % des réserves mondiales)
(à la fois en K 2 O {displaystyle {ce {K2O}}} équivalent)
(2017, en millions de tonnes) ^[28]

Pays	Production	Réserves
Canada	12,0 (28,57 %)	1 000 (25,64 %)
Russie	7,2 (17,14 %)	500 (12,82 %)
Biélorussie	6,4 (15,24 %)	750 (19,23%)
Chine	6,2 (14,76 %)	360 (9,23 %)
Allemagne	2,9 (6,90 %)	150 (3,85 %)
Israël	2,2 (5,24 %)	270 (6,92 %)
Jordan	1,3 (3,10 %)	270 (6,92 %)
Chili	1,2 (2,86 %)	150 (3,85 %)
Espagne	0,7 (1,67 %)	44 (1,13 %)
États-Unis	0,5 (1,19 %)	210 (5,38%)
Royaume-Uni	0,5 (1,19 %)	40 (1,03 %)
Brésil	0,3 (0,71 %)	24 (0,62 %)
Autres pays	0,5 (1,19 %)	90 (2,31 %)
Somme mondiale	42,0 (100,00 %)	3 900 (100,00 %)

Les engrais

Le potassium est le troisième élément nutritif majeur pour les plantes et les cultures après l’azote et le phosphore . Il est utilisé depuis l’ antiquité comme engrais des sols (environ 90% de l’utilisation actuelle). ^[6] Le potassium élémentaire n’existe pas dans la nature car il réagit violemment avec l’eau. ^[29] Dans le cadre de divers composés, le potassium représente environ 2,6% de la croûte terrestre en masse et est le septième élément le plus abondant, similaire en abondance au sodium à environ 1,8% de la croûte. ^[30]La potasse est importante pour l’agriculture car elle améliore la rétention d’eau, le rendement, la valeur nutritive, le goût, la couleur, la texture et la résistance aux maladies des cultures vivrières. Il a une large application sur les fruits et légumes, le riz, le blé et d’autres céréales, le sucre, le maïs, le soja, l’huile de palme et le coton, qui bénéficient tous des propriétés d’amélioration de la qualité du nutriment. ^[31]

La demande de denrées alimentaires et d’aliments pour animaux est en hausse depuis 2000. Le Service de recherche économique (ERS) du Département de l’agriculture des États-Unis attribue cette tendance à une augmentation annuelle moyenne de la population de 75 millions de personnes dans le monde. Sur le plan géographique, la croissance économique en Asie et en Amérique latine a grandement contribué à l’utilisation accrue d’engrais à base de potasse. La hausse des revenus dans les pays en développement a également contribué à l’utilisation croissante de la potasse et des engrais. Avec plus d’argent dans le budget des ménages, les consommateurs ont ajouté plus de viande et de produits laitiers à leur alimentation. Ce changement dans les habitudes alimentaires a nécessité la plantation de plus d’acres, l’application de plus d’engrais et l’alimentation de plus d’animaux, le tout nécessitant plus de potasse.

Après des années de tendance à la hausse, l’utilisation des engrais a ralenti en 2008. Le ralentissement économique mondial est la principale raison de la baisse de l’utilisation des engrais, de la baisse des prix et de l’augmentation des stocks. ^{[32] [33]}

Les plus gros consommateurs de potasse au monde sont la Chine, les États-Unis, le Brésil et l’Inde. ^[34] Le Brésil importe 90 % de la potasse dont il a besoin. ^[34] La consommation de potasse pour les engrais devrait augmenter pour atteindre environ 37,8 millions de tonnes d’ici 2022. ^[35]

Les importations et les exportations de potasse sont souvent rapportées en équivalent K ₂ O , bien que l’engrais ne contienne jamais d’oxyde de potassium en soi, car l’oxyde de potassium est caustique et Hygroscopique .

Tarification

Au début de 2008, les prix de la potasse ont entamé une ascension fulgurante, passant de moins de 200 USD la tonne à un sommet de 875 USD en février 2009. ^[36] Ceux-ci ont ensuite chuté de façon spectaculaire pour atteindre un creux de 310 USD en avril 2010, avant de se redresser en 2011. –12, et rechute en 2013. À titre de référence, les prix en novembre 2011 étaient d’environ 470 $ US la tonne, mais en mai 2013, ils étaient stables à 393 $ US. ^[37] Après l’éclatement surprise du plus grand cartel de la potasse au monde fin juillet 2013, les prix de la potasse étaient sur le point de chuter d’environ 20 %. ^[38] Fin décembre 2015, la potasse s’échangeait à 295 $ US la tonne. En avril 2016, son prix était de 269 $ US. ^[39]En mai 2017, les prix s’étaient stabilisés autour de 216 $ US la tonne, en baisse de 18 % par rapport à l’année précédente. En janvier 2018, les prix se sont redressés à environ 225 $ US la tonne. ^[40] La demande mondiale de potasse a tendance à être inélastique par rapport aux prix à court terme et même à long terme. ^[35]

Autres utilisations

En plus de son utilisation comme engrais, le chlorure de potassium est important dans de nombreuses économies industrialisées, où il est utilisé dans le recyclage de l’aluminium , par l’industrie chloralcali pour produire de l’hydroxyde de potassium, dans la galvanoplastie des métaux, le fluide de forage de puits de pétrole , la fonte de la neige et de la glace, traitement thermique de l’acier, en médecine comme traitement de l’ hypokaliémie et adoucissement de l’eau . L’hydroxyde de potassium est utilisé pour le traitement de l’eau industrielle et est le précurseur du carbonate de potassium, de plusieurs formes de phosphate de potassium, de nombreux autres produits chimiques potassiques et de la fabrication de savon. Le carbonate de potassium est utilisé pour produire des compléments alimentaires pour animaux , du ciment , des Extincteurs, produits alimentaires, produits chimiques photographiques et textiles. Il est également utilisé dans le brassage de la bière , des préparations pharmaceutiques et comme Catalyseur pour la fabrication de caoutchouc synthétique . Également combiné avec du Sable de silice pour produire du silicate de potassium , parfois appelé verre soluble , à utiliser dans les peintures et les électrodes de soudage à l’arc . Ces utilisations autres que les engrais ont représenté environ 15 % de la consommation annuelle de potasse aux États-Unis. ^[1]

Substituts

Il n’existe aucun substitut au potassium en tant qu’élément nutritif essentiel pour les plantes et en tant que besoin nutritionnel essentiel pour les animaux et les humains. Le fumier et la glauconite (sable vert) sont des sources à faible teneur en potassium qui ne peuvent être transportées de manière rentable que sur de courtes distances vers les champs cultivés. ^[28]

Voir également

• Cendre d’os
• Liste des mines en Saskatchewan
• Salpêtre
• Savon à l’eau salée
• Hydroxyde de sodium

Références

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• Cet article incorpore du matériel du domaine public du document United States Geological Survey : “Potash” (PDF) .

Lectures complémentaires

• Seaver, Frederick J. (1918) “Historical Sketches of Franklin County And Its Multiple Towns” , JB Lyons Company, Albany, NY, Section “Making Potash” pp. 27–29

Liens externes

• Ils ont brûlé les bois et vendu les cendres
• Henry M. Paynter, Le premier brevet , invention et technologie, automne 1990
• Le premier brevet américain , délivré pour une méthode de production de potasse
• Carte des marchés mondiaux de l’agriculture et des engrais
• La Russie récolte une riche moisson de potasse