Procédé Leblanc

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Le procédé Leblanc est un ancien procédé chimique, fortement coûteux en énergie, qui permettait d'obtenir du carbonate de sodium à partir de sel marin. Le carbonate de sodium était un ingrédient nécessaire aux industries du verre, mais aussi du savon, des textiles (blanchissage du linge et dégraissage des laines) et du papier.

Histoire[modifier | modifier le code]

Avant la découverte du procédé Leblanc, le carbonate de sodium provenait en particulier de cendres de plantes (algues ou végétaux nommés soudes, tels que la salicorne). Au XVIIIe siècle, la déforestation a amené la France à importer du carbonate de sodium, appelé soude à l'époque.

En 1783, l'Académie des sciences offre un prix de 2400 livres à celui qui trouvera une méthode pour obtenir du carbonate de sodium à partir de sel marin. La solution est trouvée en 1789 par le chimiste français Nicolas Leblanc après une recherche initiée en 1771. L'industrie est opérationnelle en 1791.

Déroulement[modifier | modifier le code]

Réactions chimiques du procédé Leblanc (vert = réactifs, noir = intermédiaire, rouge = produits)

Ce procédé comporte trois réactions chimiques et de grosses dépenses caloriques, puisque les deux dernières étapes nécessitent un chauffage à 950 °C :

  • Première étape : attaque à l'acide sulfurique à chaud

Le sel marin ou chlorure de sodium NaCl est chauffé avec de l'acide sulfurique (H2SO4) fort coûteux pour produire du sulfate de sodium (Na2SO4) et de l'acide chlorhydrique (HCl) gazeux selon l'équation suivante :

2 NaClsolide + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl (réaction à chaud)

L'acide chlorhydrique est un sous-produit valorisable.

Na2SO4 + 4C → Na2S + 4 COgaz

Le sulfate de sodium obtenu est d'abord mélangé avec du charbon de bois réducteur.

Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS

Le sulfate de sodium obtenu est ensuite mélangé avec de la craie (ou carbonate de calcium CaCO3. Le sous-produit sulfure de calcium CaS n'est pas valorisable. Il est jeté.

Le carbonate de sodium est soluble dans l'eau et est donc récupéré par lavage à l'eau puis évaporation de l'eau.

Si on résume de manière scolaire les deux dernière opérations où le mélange est porté continûment à plus de 940°C, le sulfate de sodium obtenu est mélangé avec du charbon de bois, puis de la craie (ou carbonate de calcium CaCO3. On a une réaction d'oxydo-réduction :

On obtient un mélange solide de carbonate de sodium (Na2CO3) et de sulfure de calcium (CaS).

L'équation global de fin du procédé s'écrit :

Na2SO4 + CaCO3 + 2 C → Na2CO3 + CaS + 2 CO2

Pollution des produits joints[modifier | modifier le code]

Ce procédé est polluant. Le sulfure de calcium CaS de l'étape de la calcination finale n'avait au début pas d'utilité dans d'autres processus industriels et était rejetés dans la nature. L'acide chlorhydrique (le HCl de la première étape) était par contre précieusement récupéré en France. Toutefois les sols étaient facilement contaminés car il y avait de fortes projections d'acides et parfois des fuites.

Les problèmes environnementaux générés amenèrent à l'adoption au Royaume-Uni de l'Alkali Act en 1863 qui réglementait l'usage et l'élimination de l'acide chlorhydrique, qui était parfois simplement rejeté dans les rivières. La pression socio-politique et les contraintes édictées par l'Alkali Act favorisèrent la recherche de débouchés et d'utilisations alternatives des déchets engendrés, qui aboutit au processus "Deacon" qui permettait de convertir l'acide chlorhydrique en chlore utile dans l'industrie textile.

Le déchet principal issu du procédé Leblanc, le sulfure de calcium, put trouver une application industrielle grâce au procédé de Claus qui permettait d'en extraire le soufre, qui pouvait être alors vendu comme tel.

Le procédé Leblanc fut utilisé jusque dans les années 1870, où il fut supplanté par le procédé Solvay. Notez que le coût de chauffage, même adapté à des houilles bas de gamme, n'a jamais fait disparaître les collectes de soude paysanne par combustion de cendres végétales. Il n'en fut pas de même du procédé Solvay, nettement plus économique, qui ouvrait un autre monde.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Robert Perrin, Jean-Pierre Scharff, Chimie industrielle, Masson, Paris, 1993, 1136 p. en deux tomes avec bibliographie et index (ISBN 978-2-225-84037-1) et (ISBN 978-2-225-84181-1). En particulier, partie du tome 1 sur la soude.
  • (en) Jöst, Müller (2006) Chlorine: Innovation and Industrial Evolution, in Joint Production and Responsability in Ecological Economics, Baumgärtner, Faber et Schiller, Cheltenham: Edward Elgar, 2006