ソーダ工業

ソーダ工業について

ソーダ工業は、無機化学工業の一分野で、主に電解ソーダ工業とソーダ灰工業から成り立っています。この業界は、塩化ナトリウムの分解を通じて水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）、塩素、水素、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）などの重要な化学原料を生産します。工業の発展に伴い、水酸化ナトリウムに対する塩素の需要が増加し、一部の国では塩素工業とも呼ばれています。

製法と技術

炭酸ナトリウムは主にソルベー法を用いて製造され、水酸化ナトリウムおよび塩素は電解法によって生成されます。電解法はさらなる技術的な分類があり、隔膜法、水銀法、イオン交換膜法などが存在します。隔膜法はアスベストの隔膜で電解槽を仕切る方法ですが、塩化ナトリウムが残るといった欠点があり、製品品質が損なわれる可能性があります。水銀法では、水銀を使用してナトリウムアマルガムを生成し、高純度の水酸化ナトリウムが得られますが、その毒性が問題視され、1986年以降は日本では使われなくなりました。

現在、日本で主流となっているのはイオン交換膜法で、これはフッ素系高分子で作られた膜で電解槽を仕切り、塩化ナトリウムの飽和水溶液を陽極側に、純水を陰極側に配置します。この方式は、電流を通すことにより塩素ガスと水素ガスを生成し、陰極側の液体は水酸化ナトリウム水溶液になります。生成された水素ガスは圧縮水素として、塩素ガスは液体塩素や塩化物として出荷されます。

電力消費

イオン交換膜法における水酸化ナトリウム1トンの製造には、塩化ナトリウム1.5トンおよび約2,500 kWhの電力が必要です。この電解プロセスは日本の総電力消費で約100億kWhを占め、その大部分が電気分解に使用され、残りは工場のポンプ動力や照明に使われています。特に、この工業は日本の産業用電力の約3%を消費し、化学工業全体の電力消費の18%を占めています。

日本のソーダ工業の省エネルギー技術は非常に進んでおり、1965年度の電力原単位は3,465 kWh/tでしたが、2010年に2,445 kWh/tまで低下しました。これはイオン交換膜法が普及したことによるものです。さらに、2019年には電解槽の電流密度が6 kA/m2に達し、電力原単位も2000 kWh/tを下回るまでになりました。最近では、東亞合成とカネカが開発したガス拡散電極法が注目されています。この法では水素を共に生産せず、電力消費が従来の方法に比べて大幅に削減されます。

原材料と市場

原料となる塩化ナトリウムは、日本国内での全需要816万トンのうち、約74%に相当する616.8万トンがソーダ工業用に使われています。この塩は全て輸入され、主な供給国はオーストラリア、メキシコ、インドです。この業界のコスト構造では、原料の塩が約10%、電力が30%以上を占めています。

製品の需要については、水酸化ナトリウムは化学薬品や無機薬品、紙パルプ業界などで広く使われ、塩素は塩化ビニルや無機薬品、溶剤などに利用されています。炭酸ナトリウムはガラス製品や洗剤など様々な産業で消費されています。

歴史と日本における展開

ソーダ工業は数千年前にまで遡る歴史があり、エジプトでの天然ソーダの利用がその起源とされています。近代に入ると、フランスでのルブラン法の開発やドイツ、アメリカでの電解法の進歩が見られました。日本でも、明治時代からソーダ工業が発展し、大蔵省を中心とした公的機関から民間企業への移行が進みました。

20世紀に入ると、戦争を経て日本独自の技術が発展し、水酸化ナトリウムの製造が電解法に統一されていきました。1979年からは主にイオン交換膜法が適用され、さらに最近ではガス拡散電極法が商業利用されるようになっています。現在、日本のソーダ工業は国際的にも重要な役割を果たしており、持続可能な技術の進展が期待されています。

もう一度検索