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Consommation d'éléments par les plantes (en kg pour 100 kg de produit)

 

N

P2O5

K2O

Blé grain

1,80

1,00

0,50

Blé paille

0,60

0,25

1,20

Avoine grain

1,80

0,90

0,70

Avoine paille

0,60

0,40

1,70

Betterave racine

0,20

0,12

0,25

Betterave sucrière vert

0,36

0,15

0,50

Pomme de terre

0,32

0,16

0,60

Endive (racine)

0,20

0,17

0,60

Foin

2,00

0,60

2,50

Laitue

0,22

0,10

0,50

d'après R. Sicre, Les engrais, CRDP Nantes.

 

SITUATION MONDIALE

Consommations mondiales : en 2014, en milliers de tonnes d'éléments fertilisants.

 

N

P2O5

K2O

N + P2O5 + K2O

Monde

108 937

46 698

37 655

193 290

Union européenne 11 937 2 482 2 899 17 318

Chine

31 075

15 563

13 519

60 157

Inde

16 935

6 367

2 517

25 819

États-Unis

12 428

4 251

4 594

21 273

Brésil

3 871

4 752

5 395

14 018

Indonésie

2 909

768

1 300

4 977

Pakistan
3 134
926
30
4 090

France

2 200

188

389

2 777

Source : FAO

- En Russie, depuis la fin de l'URSS, la chute de la consommation d'engrais a été considérable, en milliers de t d'éléments fertilisants.

 

1989

1990

1991

1992

1996

2002
2005
2010
2014

N

4 850

4 334

4 018

2 730

1 300

950
918
1 484
1 194

P2O5

4 650

4 339

3 706

1 300

440

334
380
530
466

K2O

2 900

2 378

2 418

1 402

400

190
229
351
274
Source : IFA et FAO

Production et consommation d'engrais dans l'Union Européenne : en 2014, en milliers de t d'éléments fertilisants.

 

N

P2O5

K2O

Production

Consom

Production

Consom

Production

Consom

Total
11 549
11 937
2 526
2 482
3 893
2 899
Allemagne

1 396

1 823

62

301

1 543

460

Autriche

0

86

0

23

0

32

Belgique

1 155

190

438

23

0

22

Bulgarie
280
373
120
73
0
18
Danemark

0

178

0

39

0

76

Finlande

206

158

85

17

0

31

France

1 119

2 200

231

188

0

389

Grèce

165

272

76

90

0

47

Hongrie
229
311
11
65
11
60
Espagne

691

1 102

191

399

700

358

Irlande

0

296

0

95

0

149

Italie

408

600

386

171

169

110

Pays-Bas

1 734

220

100

6

0

26

Pologne
1 858
1 632
325
352
0
547
Portugal

77

125

48

44

0

41

R. tchèque
121
329
0
42
0
34
Roumanie
562
304
0
119
0
30
Royaume-Uni

124

1 050

30

196

470

272

Suède

0

181

0

28

0

31

Source : FAO

 

SITUATION FRANÇAISE :

Productions : voir le tableau ci-dessus.

Producteurs :
- Borealis, exploite l'usine de production d'ammoniac et d'engrais d'Ottmarsheim (68) et a repris les activités de GPN, filiale de Total, avec les usines de Grand-Quevilly (76) et de Grand-Puits (77).
- Yara France (anciennement Hydro Agri France), filiale du groupe Yara, premier fournisseur mondial de fertilisants azotés. Les usines sont situées au Havre (76), Montoir (44) et Ambès (33). Par ailleurs, production à Pardies (64) d'acide nitrique destiné à des activités autres que les engrais.

Importations, en 2014 : 2,098 millions de t de N, 461 603 t de P2O5, 705 928 t de K2O.

Exportations, en 2014 : 244 985 t de N, 40 099 t de P2O5, 42 480 t de K2O.

Consommations, en 2015-16, en milliers de t : 2 221 de N, 439 de P2O5 et 426 de K2O. La fertilisation est effectuée sur une surface fertilisable de 25,9 millions d'hectares.

- On considère que, depuis la fin de la 2ème guerre mondiale, les rendements agricoles ont été multipliés par 5 grâce, surtout, au développement de la fertilisation.

Évolution de la fertilisation, en France :

Évolution des livraisons d'engrais en France métropolitaine, document UNIFA. 

 

 ENGRAIS POTASSIQUES

(1 t KCl = 0,60 t K2O)

 

Dans l'industrie des engrais et en agriculture, l'élément potassium provient, en général, du chlorure de potassium. Le chlorure de potassium est directement extrait du sol et ne subit qu'une purification. Dans l'industrie des engrais et en agriculture, il est appelé improprement "potasse". Sa teneur est souvent exprimée en K2O avec : 1 t KCl = 0,60 t K2O.

L'élément potassium, peut, pour une faible part, être apporté sous forme de sulfate de potassium, celui-ci étant souvent obtenu à partir du chlorure.

Voir les chapitres chlorure de potassium et sulfate de potassium.

 

 ENGRAIS AZOTES

 

Le diazote atmosphérique n'est pas, en général, assimilé directement par les plantes (sauf par les légumineuses). Par contre, l'azote sous forme d'ions nitrate (NO3-) est directement assimilable (effet rapide) mais est facilement entraîné, par les eaux de pluie, par lessivage. Par contre l'azote sous forme d'ions ammonium (NH4+) qui se lient électrostatiquement aux argiles du sol, chargées négativement, est fixé dans le sol. Pour être assimilable par les plantes l'ion ammonium doit être préalablement oxydé en ion NO3- par des bactéries (nitrosomas, nitrobacter) contenues dans le sol, en présence du dioxygène de l'air (effet retard).

L'humus a une teneur de 5 % en azote organique en grande partie non assimilable. Chaque année, 1 à  2 % de cet azote (soit 40 à  80 kg de N/ha/an) passe à  l'état NO3-, c'est la minéralisation. Une partie du NO3- présent dans l'humus (soit environ 30 kg de N/ha/an) est transformé par des microbes anaérobies en NO2- et N2 (c'est la dénitrification).

Les besoins en N, par hectare, pour une production de blé de 70 quintaux sont, en moyenne, de 250 kg. Seuls, 210 kg sont consommés, car il y a, en particulier, 20 kg de dénitrification. Sur cette consommation, 155 kg proviennent des engrais, 65 kg d'azote organique, 30 kg d'apports naturels (pluies…).

Fixation de l'azote de l'air par les plantes : d'après La Recherche, n°199, mai 1988.

Quelques plantes (fougère Azolla en Asie, légumineuse Sesbania Rostrata en Afrique) en association avec des micro-organismes (bactéries du genre Rhizobium) pour S. Rostrata peuvent fixer l'azote de l'air et être utilisées comme "engrais vert" pour la culture du riz. A l'échelle mondiale on estime que 75 millions de t de N2 sont ainsi accumulées soit l'équivalent de 160 millions de t d'engrais chimiques. S. Rostrata peut fixer 200 à  300 kg de N2 par ha en 50 jours et permet de faire passer le rendement en riz de 2 à  4 t/ha ce qui équivaut à un apport d'engrais chimiques de 60 à  80 kg.

Le trèfle fixe 150 kg de N/hectare/an, la luzerne 180 kg de N/ha/an.

 

MATIÈRES PREMIÈRES : le gaz naturel fournit, en 2013, dans le monde, 65 % de l'ammoniac nécessaire à la fabrication des engrais azotés. Le charbon et le gaz de cokerie comptent pour 31 % (à 95 % en Chine), le fuel ou le naphta pour 4 %.

 

FABRICATION INDUSTRIELLE : nécessite la production d'ammoniac (voir les chapitres consacrés au dihydrogène et à  l'ammoniac).

- Production du dihydrogène : par reformage à la vapeur d'eau du méthane du gaz naturel puis conversion du monoxyde de carbone.

CH4 + H2O = CO + 3 H2

CO + H2O = CO2 + H2

- Décarbonatation : le dioxyde de carbone est récupéré si de l'urée est fabriquée.

- Production de l'ammoniac : par synthèse catalytique (Fe), le diazote (de l'air) est introduit lors de la fabrication du dihydrogène (environ 82 % de l'ammoniac produit dans le monde est utilisé dans la fabrication d'engrais).

 

COMPOSES CHIMIQUES FABRIQUES et utilisés comme engrais azotés :

- Ammoniac : NH3. Gaz liquéfié sous pression injecté directement dans le sol. Cette utilisation directe de l'ammoniac est surtout pratiquée aux États-Unis où elle représente, en 2013, 28,6 % de la fertilisation azotée. Elle n'est pas employée en France.

- Urée : CO(NH2)2. Obtenue par action du dioxyde de carbone issu du reformage, sur l'ammoniac, sous pression (140 à 250 bar), à 190°C (environ 35 % l'ammoniac produit dans le monde est utilisé pour fabriquer de l'urée). Il se forme du carbamate d'ammonium, NH2-CO2-NH4, qui est déshydraté en urée. Les unités de production ont des capacités de 1 000 à 2 000 t/jour. Son action a lieu par hydrolyse lente et formation d'ammoniac. C'est l'engrais azoté le plus riche en N : 46 %.

CO(NH2)2 + 2 H2O = 2 NH3 + CO2 + H2O

En France, l'urée est utilisée (surtout dans le Sud-Ouest et en Alsace, régions productrices de maïs) seule ou en solutions 50/50 avec NH4NO3. C'est le principal engrais azoté utilisé dans le monde. Elle convient aux pays tropicaux (les ammonitrates sont trop solubles) en particulier pour la culture du riz mais aussi aux régions froides ou tempérées, sauf dans les sols sablonneux ou très calcaires. 90 % de l'urée est destinée à la production d'engrais. Les 10 % restants sont utilisés pour fabriquer des colles urée-formol, de la mélamine, des dérivés isocyanuriques, dans l'alimentation animale, l'extraction des paraffines...

- Production : en 2015, comptée en N, dans le monde : 80,7 millions de t dont 4,4 millions de t dans l'Union européenne.

L'urée fait l'objet d'un important commerce international, avec 22,8 millions de t de N, en 2015 dont 1,29 million de t exportées par l'Union européenne et 2,97 millions de t importées.

La consommation mondiale est, en 2015, de 80,7 millions de t, comptée en N dont 6,1 millions de t dans l'Union européenne.

- Nitrate d'ammonium (ammonitrate) : NH4NO3. Il est préparé, à 160°C, sous 3 bar, par neutralisation de l'acide nitrique par l'ammoniac. L'acide nitrique est lui-même préparé par oxydation catalytique de l'ammoniac sur grilles de platine (voir le chapitre consacré à  HNO3). Les unités de production ont des capacités de 1 500 à  3 000 t/jour.

Le titre en N (35 % maximum) varie à l'aide d'une charge, en général calcaire. Du nitrate de magnésium (1,6 %) est ajouté pour stabiliser NH4NO3 sous sa forme orthorhombique IV (changement de forme à  32°C) et éviter la désagrégation des granulés, puis la prise en masse qui augmente les risques de détonation. Le 21 septembre 1921, dans l'usine BASF d'Oppau (Allemagne), explosion de 5 400 t de sel double NH4NO3-(NH4)2SO4 (500 à 600 morts). Le 16 avril 1947 : explosion de 2 bateaux à Texas City (561 morts) puis, plus tard, d'un bateau à Brest (22 morts) : les granulés de NH4NO3 étaient enrobés de 1 % de cire combustible. Du nitrate d'ammonium a été utilisé lors de l'attentat d'Oklahoma City (États-Unis), le 19 avril 1995 (167 morts). Le mélange NH4NO3 et 6 % de fuel est l'explosif industriel le plus utilisé, l'amorçage est réalisé avec de la dynamite. Au-dessus de 195°C, NH4NO3 risque de se décomposer avec explosion.
Le 21 septembre 2001, à 10h17, 300 à 400 t de nitrate d'ammonium ont explosé à l'usine AZF de Toulouse entraînant la destruction de l'usine, la mort de 30 personnes (22 dans l'usine et 8 à l'extérieur) et plus de 2 000 blessés.

Le nitrate d'ammonium est utilisé dans la fabrication d'engrais sous forme d'engrais NP, NPK, de solutions urée-nitrate et surtout solide comme engrais simple : dénommé ammonitrate (c'est l'engrais azoté le plus utilisé en France, où il représente 38 % de la fertilisation azotée).

En 2015, la production mondiale, comptée en N, est de 16,2 millions de t dont 3,6 millions de t dans l'Union européenne. Une partie de la production est employée en utilisation directe comme engrais, une autre partie pour préparer des solutions d'engrais et enfin une dernière partie dans des applications industrielles, en dehors de l'industrie de engrais, comme, par exemple, l'industrie de explosifs. Les exportations ont porté sur 3,7 millions de t, comptées en N, dont 739 000 t exportées par l'Union européenne et 822 000 t importées. La consommation mondiale est de 16,2 millions de t, comptées en N dont 3,699 millions de t pour l'Union européenne.

- Autres composés :

- Sulfate d'ammonium : (NH4)2SO4. Sous-produit des fabrications de caprolactame, acrylonitrile, coke sidérurgique ou synthétisé à partir d'ammoniac et d'acide sulfurique. En 2015, la production mondiale est de 5,2 millions de t comptées en N, dont 1,1 million de t dans l'Union européenne, les consommations sont de 5,2 millions de t comptées en N, dont 781 000 t dans l'Union européenne.

- Phosphates d'ammonium (engrais binaire NP) : obtenus par neutralisation de NH3 par H3PO4. Diammonique (DAP) : (NH4)2HPO4 et monoammonique (MAP) : NH4H2PO4 (voir la partie concernant les engrais phosphatés). La production mondiale de phosphate diammonique est, en 2015, de 16,4 millions de t comptées en N, celle de phosphate monoammonique de 12,0 millions de t comptées en N avec respectivement 457 000 t et 41 000 t dans l'Union européenne. Les consommations mondiales sont de 16,4 millions de t pour le DAP et 12,0 millions de t pour le MAP. Dans l'Union européenne les consommations sont respectivement de 1,03 million de t et 323 000 t.

- Divers : nitrate de sodium naturel du Chili, cyanamide calcique (CaCN2), nitrate de potassium (engrais binaire NK, par attaque à l'acide nitrique de KCl), chlorure d'ammonium (utilisé surtout en riziculture au Japon et en Inde), hydrogénocarbonate d'ammonium (utilisé en Chine), nitrate de calcium et d'ammonium.

- Une partie de la production d'engrais azotés est commercialisée sous forme de solutions urée - nitrate d'ammonium.

 

PRODUCTIONS : en 2014 et ( ) exportations, en milliers de t de N. Monde : 113 310 (40 490).

Chine 39 444 (8 716) Canada 3 505 (1 506)
Inde 12 329 (19) Pakistan 2 616 (0)
Etats-Unis 9 133 (1 615) Qatar 2 499 (2 342)
Russie 7 876 (5 742) Arabie Saoudite 2 241 (1 915)
Indonésie 3 680 (578) Egypte 1 980 (669)
Source : FAO

Principaux pays importateurs : en 2014, en milliers de t de N : États-Unis : 9 128, Inde : 4 809, Brésil : 3 555, France : 2 098, Thaïlande : 1 480, Allemagne : 1 257...

 

SITUATION FRANCAISE : en t de N.

Production, en 2014 : 1 119 milliers de t de N

Commerce extérieur : en 2016, en t de N.
Ammonitrates :
- Exportations : 91 099 t vers les Pays Bas à 35 %, le Maroc à 6 %.
- Importations : 127 485 t de Belgique à 55 %, de Lituanie à 18 %, de Pologne à 11 %.
Sulfate d'ammonium :
- Exportations : 10 063 t vers l'Allemagne à 46 %, l'Irlande à 19 %, l'Italie à 10 %, la Suède à 8 %.
- Importations : 153 932 t des Pays Bas à 36 %, de Belgique à 30 %, d'Allemagne à 18 %, d'Espagne à 13 %.
Urée :
- Exportations : 71 611 t vers l'Espagne à 37 %, le Royaume Uni à 21 %, la Suède à 9 %, le Portugal à 8 %.
- Importations : 723 116 t d'Algérie à 29 %, d’Égypte à 23 %, de Russie à 12 %.

Consommation, en 2015-16 : 2 221 dont :

- Ammonitrate : 793 milliers de t de N (2 592 milliers de t de produit)
- Solutions : 696 milliers de t de N (2 334 milliers de t de produits)
- Urée : 452 milliers de t de N (984 milliers de t de produits)
- Autres simples : 84 milliers de t de N (370 milliers de t de produits)
- NK et NPK : 102 milliers de t de N (707 milliers de t de produits)
- DAP-MAP : 51 milliers de t de N (289 de t de produits)
- Autres NP : 36 milliers de t de N (217 milliers de t de produits)
- Autres : 196 milliers de t de N (1 336 milliers de t de produits).

Consommation à l'hectare : 85,9 kg de N.

 

CONSOMMATIONS

Par produits : en milliers de t de N.

Engrais

Monde

Chine 2013

Inde
2013

États-Unis 2013

Union Européenne 2010

France en
2015-16

1973/74

2013

Urée

8 330

63 174

24 300
14 076
2 511

2 168

452

Ammonitrate

7 300

6 733

0
0
254

2 084

793

Phosphates d'ammonium
1 023
7 930
3 200
1 324
645
208
51
Ammoniac

3 580

4 202

0
0
3 349

5

0

Solutions

2 120

5 600

0
0
3 201

1 280

696

Sulfate d'ammonium

2 760

3 462

290
101
277

319

18

Ternaires NPK

6 100

8 018

2 000
395
798

1 659

102

Total

39 220

110 503

35 010
16 750
11 690

10 894

2 221

Source : FAO

Par pays : en 2014 en milliers de t de N. Monde : 108 937.

Chine 31 075 Pakistan 3 134 Allemagne 1 823
Inde 16 935 Indonésie 2 909 Thaïlande 1 521
Etats-Unis 12 428 Canada 2 835 Turquie 1 492
Brésil 3 872 France 2 200 Russie 1 194
Source : FAO

Évolution de la production d'engrais azotés au cours des XIX et XXème siècle, en milliers de t de N.

Années
Nitrate du Chili
Guano
Sulfate d'ammonium sous produit de la distillation du charbon
Cyanamide calcique
Ammoniac synthétique
Total
1850
5
-
0
0
0
5
1860
10
70
0
0
0
80
1880
50
30
0
0
0
80
1900
220
20
120
0
0
360
1920
410
10
290
70
150
950
1940
200
10
450
290
2150
3100
1960
200
-
950
300
9540
10990
1980
90
-
970
250
59290
60600
2000
120
-
370
80
85130
85700
Source : EFMA

Le nitrate de sodium du Chili est exploité depuis 1804 dans le désert d'Atacama situé initialement dans 3 pays : Chili, Pérou et Bolivie. Il contient de 1 à 5 % de N. Il est extrait par lixiviation à l'eau chaude. Après la guerre du salpêtre (1879-1884), le Chili a annexé le gisement.

Le guano, formé par les déjections d'oiseaux, s'est accumulé (jusqu'à 60 m d'épaisseur) par exemple sur un ensemble d’îles au large des côtes péruviennes. Sa teneur est de 14 % de N et 14 % de P2O5.

Le sulfate d'ammonium était initialement produit lors de la fabrication du gaz manufacturé (ou gaz à l'eau) utilisé comme gaz de ville ou d'éclairage. Ce gaz contient de 0,7 à 1,5 % d'ammoniac qui est précipitée en sulfate d'ammonium. Actuellement, il est récupéré lors de l'élaboration du coke.

La cyanamide calcique est fabriquée par réaction du carbure de calcium avec l'azote de l'air, vers 1100°C, selon la réaction :

CaC2 + N2 = Ca(CN)2 + C

 

PROBLÈMES :

Économiques : le prix de revient des engrais azotés est lié au coût du gaz naturel (50 % du prix de revient des ammonitrates). Les pays producteurs de gaz naturel (Pays du Golfe, Russie) développent une industrie de l'ammoniac extrêmement concurrentielle. 

Écologiques : pollution des eaux par les ions nitrates, voir le chapitre consacré à  l'eau.

 

ENGRAIS PHOSPHATES

 

MATIÈRES PREMIÈRES : la teneur moyenne de l'écorce terrestre est de 0,11 % en phosphore.

Minerai principal : le phosphate calcique naturel qui est une fluorapatite phosphocalcique : Ca10(PO4)6F2 plus ou moins carbonatée d'une teneur moyenne de 26 à  34 % en P2O5 (soit 57 à 74 % en phosphate tricalcique (Ca3(PO4)2, PTC)) pour le minerai marchand.
Les teneurs des apatites sont données en P2O5 ou en PTC : (1 % P2O5 = 2,19 % PTC). L'appellation industrielle du phosphate tricalcique est "Bone Phosphate of Lime" (BPL).

Les principaux gisements de phosphate actuellement exploités sont de deux types :

- sédimentaire (75 % des ressources) par précipitation des phosphates au fond de mers peu profondes, processus au cours duquel le plancton joue un rôle important. Les gisements du Maroc et des États-Unis sont de ce type.

- igné (23 % des ressources) par intrusion de magma au sein de roches cristallines. Les gisements de la presqu’île de Kola (Finlande et Russie) et d'Afrique du Sud sont de ce type.

Autres matières premières :

- Phosphate alumino calcique : CaO,2Al2O3,P2O5,5H2O (34 % de P2O5) produit au Sénégal et utilisé directement comme engrais après calcination vers 600-700°C.

Matière première nécessaire à la fabrication des engrais phosphatés : le soufre donnant l'acide sulfurique.

Production minière de phosphates, en milliers de t, en 2016. Monde : 261 000, Union européenne (Finlande, en 2015) : 347.

Chine
138 000
Brésil
6 500
Maroc
30 000
Egypte
5 500
États-Unis
27 800
Pérou
4 000
Russie
11 600
Arabie Saoudite
4 000
Jordanie
8 300
Tunisie
3 500
Source : USGS

Le maximum de production aux États-Unis a été de 54,4 millions de t, en 1980.

Aux États-Unis, en 2016, les mines sont situées principalement en Floride (5 mines) et en Caroline du Nord (1 mine), ces 6 mines produisant 75 % du total, ainsi que dans l'Idaho (2 mines), l'Utah (1 mine) et le Wyoming (1 mine).
Le principal producteur est Mosaic avec 4 mines en activité en Floride et une capacité de production de 17,2 millions de t/an, à Four Corners, avec une production, en 2016, de 5,3 millions de t, South Fort Meade, avec 4,2 millions de t, Wingate, avec 1,3 million de t et South Pasture, avec 3,4 millions de t, depuis mars 2014, après l'acquisition de CF Industries, qui ont produit, au total, en 2016, 14,2 millions de t de minerai, à 28,7 % de P2O5 soit 53 % de la production des États-Unis. Les réserves prouvées et probables de Mosaic sont de 554,5 millions de t, à 29,2 % de P2O5.
Par ailleurs, Mosaic possède 35 %, porté à 70 % après l'acquisition de l'activité engrais de Vale, de la mine de Miski Mayo, au Pérou, d'une capacité de production de 3,9 millions de t/an et 25 % de celle de la région du Umm Wual destinée à alimenter le complexe de Wa'ad Al Shamal, en joint venture avec Ma'aden, en Arabie Saoudite, d'une capacité de production de 3,5 millions de t de produits finis, à compter de début 2017.
En décembre 2016, a été annoncée l'acquisition de l'activité engrais de Vale qui possède 5 mines de phosphates au Brésil et 40 % de la mine de Miski Mayo au Pérou, avec, en 2016, une production de 3,693 millions de t de minerai au Brésil et 3,853 millions de t pour la mine de Miski Mayo.

Le deuxième producteur des États-Unis est Potash Corp, avec une capacité de production de 9,0 millions de t/an avec une mine en Caroline au Nord, à Aurora, avec, en 2016, une production de 4,92 millions de t à 28,28 % de P2O5 et une mine en Floride, à White Springs, avec 1,73 million de t à 30,62 % de P2O5. Les réserves prouvées et probables sont de 106,8 millions de t à 30,66 % de P2O5.

Les autres producteurs aux États-Unis sont Simplot, avec la mine de Smoky Canyon dans le Wyoming, avec une capacité de production de 2 millions de t/an et celle de Vernal dans l'Utah, Agrium, qui exploite la mine de Rasmussen Ridge, dans l'Idaho et Monsanto, qui exploite la mine de Blackfoot Bridge, dans l'Idaho, afin d'alimenter son usine de production de phosphore destiné à produire du trichlorure de phosphore pour synthétiser l'herbicide glyphosate.

Dans ce pays, la production est intégrée de la mine à la fabrication d'engrais, en passant par celle d'acide phosphorique. Les États-Unis importent des phosphates naturels, 1,96 million de t, en 2015, à 76 % en provenance du Pérou et 22 % du Maroc, afin d'alimenter leur industrie des engrais phosphatés située au bord du Golfe du Mexique.

Au Maroc, la production est assurée par l'Office Chérifien des Phosphates (OCP), premier producteur mondial de phosphates naturels avec, en 2015, une production de 26,3 millions de t, les capacités de production étant de 36,6 millions de t/an.
- La principale exploitation minière se situe à Khouribga, à 120 km au sud-est de Casablanca. Exploitée initialement, en 1921, par voie souterraine, et depuis 1951, en exploitation à ciel ouvert avec une capacité de production de 20 millions de t/an et des réserves de 35 milliards de t. Le minerai est acheminé sous forme de pulpe (60 % de minerai - 40 % d'eau) à l'aide d'un minéralduc souterrain de 187 km de long, jusqu'à l'usine de Jorf Lasfar. L'utilisation du pipeline devrait permettre d'augmenter les capacités de production de la mine de Khouribga jusqu'à 38 millions de t/an. En 2015, la production a été de 18,6 millions de t.
- Les sites de Youssoufia, à 230 km au sud de Casablanca, par voie souterraine, et de Benguérir, exploitent le gisement de Gantour qui couvre 2 500 km2 et possèdent une capacité de production de 5 millions de t/an avec des réserves de 31 milliards de t. Le minerai est expédié par voie ferroviaire à l'usine et au port de Safi.
- Le site de Boucraâ, à ciel ouvert, situé au Sahara occidental, exporte le minerai produit, qui titre 36,15 % de P2O5, par le port de Laayoune avec une capacité de production de 2,6 millions de t/an.
Les exportations marocaines ont été, en 2015, de 8,5 millions de t de phosphates naturel. Elles représentent 29 % du commerce international de phosphate.

En Tunisie, le gisement, découvert en 1885, est situé au nord du chott el Jerid. La Compagnie des Phosphates de Gafsa (CPG) exploite le gisement à l'aide de 8 mines à ciel ouvert avec une capacité de production de 8 millions de t/an de minerai. Une partie du minerai extrait présente une bonne solubilité qui permet une utilisation directe, comme engrais, sans transformation chimique. Toutefois, la plus grande partie du minerai est soit exportée soit transformée en acide phosphorique et engrais phosphatés dans une usine (M'dhilla) proche de l'exploitation minière ou dans des usines côtières à Sfax, Gabès et Skhira. La production qui était de 8,1 millions de t en 2010, a chuté à 2,3 millions de t en 2011, puis est remontée progressivement à 3,8 millions de t en 2014. De même les exportations qui étaient de 700 000 t en 2010 ne sont plus que de 83 900 t en 2014.

Commerce international : il a porté, en 2015, sur 29,6 millions de t, les exportations du Maroc étant de 8,5 millions de t.

Réserves : elles sont abondantes mais très inégalement réparties. En millions de t, en 2016. Monde : 68 000.

Maroc
50 000
Russie
1 300
Chine
3 100
Jordanie
1 200
Algérie
2 200
Egypte
1 200
Syrie
1 800
États-Unis
1 100
Afrique du Sud
1 500
Australie
1 100
Source : USGS

Remarques :

Les phosphates naturels ont une teneur moyenne de l'ordre de quelques centaines de ppm d'uranium qui peut être récupéré lors de la fabrication de l'acide phosphorique (cela a été le cas aux Etats-Unis et au Maroc). Parfois, ils peuvent être considérés comme minerais riches en uranium (4 000 ppm d'U pour les phosphates de Bakouma, en République Centre Africaine). En 1980, 12 % de l'uranium mondial provenait du traitement de phosphates.

Les phosphates contiennent aussi, parfois, du cadmium (de 5 à  150 ppm), élément qui pose des problèmes de pollution car cet élément se retrouve d'une part dans le phosphogypse et d'autre part dans les engrais. Les normes de l'Union européenne fixent à  moins de 0,75 mg par 1 % de P2O5, la teneur en cadmium dans les engrais.

Situation française :

- Pas de production de phosphates naturels. Jusqu'à l'arrêt de l'exploitation du minerai de fer lorrain et la production de scories de déphosphoration à partir de la minette de Lorraine qui contient de 1,5 à  2 % de phosphore, la production était, par exemple en 1995-96 de 92 763 t de scories soit 11 942 t en P2O5.

 

FABRICATION INDUSTRIELLE : voir le chapitre consacré à l'acide phosphorique.

Quelques phosphates naturels broyés finement (Sénégal, Tunisie, Etats-Unis) peuvent être utilisés directement comme engrais sur des sols acides, mais en général, les phosphates naturels doivent subir une attaque acide, principalement sulfurique, pour être assimilés par les plantes.

Engrais simples :

- Le superphosphate normal (15 à 18 % de P2O5) est obtenu par attaque du phosphate naturel par l'acide sulfurique selon la réaction :

Ca10(PO4)6F2 + 7 H2SO4 + 17 H2O = 3 Ca(H2PO4)2,H2O + 7 CaSO4,2H2O + 2 HF

Il est constitué principalement par un mélange de phosphate monocalcique et de sulfate de calcium. Sa fabrication nécessite environ 600 kg de phosphate naturel et 370 kg de H2SO4 à 100 % pour 1 t de superphosphate. Il est produit et utilisé principalement en Chine, au Brésil et en Inde. Les capacités mondiales de production sont, en 2016, de 12,5 millions de t de P2O5.

- Le superphosphate triple (TSP) (46 % de P2O5), est obtenu par attaque du phosphate naturel par l'acide phosphorique selon la réaction :

Ca10(PO4)6F2 + 14 H3PO4 + 10 H2O = 10 Ca(H2PO4)2,H2O + 2 HF

Sa fabrication nécessite la production d'acide phosphorique et consomme 350 kg de H3PO4 (comptés en P2O5) et 400 kg de phosphate naturel pour 1 t de superphosphate.

La réaction entre le phosphate naturel et les acides sulfurique ou phosphorique dure entre 20 minutes et 1 heure sur une bande transporteuse de grande largeur (jusqu'à 2 m) avançant à la vitesse de quelques cm/s. Les gaz fluorés sont captés et HF éliminé par lavage à l'eau. Après la mise en stock, la réaction se poursuit lentement (mûrissement), pendant plusieurs jours. Les installations industrielles produisent jusqu'à 1500 t/j de superphosphate.

La production mondiale est, en 2015, de 2,428 millions de t de P2O5, dont 121 000 t dans l'Union européenne.

- Le superphosphate concentré (25 % de P2O5) obtenu par attaque sulfurique et phosphorique.

- Autres modes de fabrication d'engrais phosphatés simples :

- Thermique : obtenu par traitement, à 1 250°C, d'un mélange de phosphate, Na2CO3, SiO2 : donne CaNaPO4.

- Phosphate dicalcique : (utilisé surtout comme complément dans l'alimentaire animale) obtenu par attaque du phosphate par HCl ou de l'acide phosphorique : donne CaHPO4.

Fabrication d'engrais binaires NP :

- Phosphate d'ammonium diammonique (DAP) (NH4)2HPO4 : phosphate solide le plus concentré disponible sur le marché, principale source de P2O5 de l'agriculture mondiale, particulièrement chinoise. La production mondiale est, en 2015, de 16,381 millions de tonnes de P2O5, dont 457 000 t dans l'Union européenne.

- Phosphate d'ammonium monoammonique (MAP) NH4H2PO4. La production mondiale est, en 2015, de 11,974 millions de tonnes de P2O5, dont 41 000 t dans l'Union européenne.

Les phosphates DAP et MAP sont obtenus par neutralisation de l'acide phosphorique par l'ammoniac. Les plus courants sont le DAP 18-46-0 (18 % N - 46 % P2O5 - 0 % K2O) et le MAP 11-52-0.

- Attaque nitrique des phosphates naturels : utilisée en vue d'éviter l'utilisation du soufre, le rejet de phosphogypse et d'obtenir directement un engrais NP. Difficulté : production de nitrate de calcium très hygroscopique qui est utilisé, dans le nord de l'Europe, sur des sols acides et froids comme engrais de démarrage. Procédé utilisé par Yara, en Norvège.

 

PRODUCTIONS : en 2014 et ( ) exportations en milliers de t de P2O5. Monde : 53 300 (17 689).

Chine
19 632 (4 437)
Maroc
2 258 (2 038)
Etats-Unis
5 583 (2 429)
Brésil
1 984 (180)
Inde
4 097 (21)
Arabie Saoudite
1 469 (991)
Russie
1 967 (2 289)
Tunisie
165 (103)
Source : FAO

Principaux pays importateurs, en 2014, en milliers de t, Brésil : 3 025, Inde : 1 887, États-Unis : 1 297, Australie : 702, Indonésie : 614, Argentine : 519, Thaïlande : 490, Pakistan : 468, France : 462, Bangladesh : 454...

Les engrais phosphatés sont de plus en plus fabriqués dans les pays producteurs de minerai. Ainsi, la production minière du Maroc est de plus en plus valorisée par transformation du phosphate naturel en acide phosphorique et en engrais phosphatés, souvent en collaboration avec de grands pays consommateurs (Inde, Pakistan, Brésil). Les minerais du gisement de Gantour sont traités dans le complexe de Safi pour produire 1,6 million de t d'acide phosphorique, 0,5 million de t de superphosphate triple et 0,4 million de t de phosphate d'ammonium. Le minerai du gisement de Khouribga est traité sur le site de Jorf-Lasfar pour produire pour l'OCP, 2,7 millions de t/an d'acide phosphorique.
Par ailleurs, cette société a créé diverses joints ventures pour produire, sur ce même site, de l'acide phosphorique et des engrais phosphatés : avec des sociétés indiennes dans Imacid (1/3 OCP, avec 430 000 t de P2O5/an dans de l'acide phosphorique), une société pakistanaise dans Pakistan Maroc Phosphore (50 % OCP, 375 000 t de P2O5/an dans de l'acide phosphorique), une société brésilienne dans Bunge Maroc Phosphore (50 % OCP, avec 375 000 t de P2O5/an dans de l'acide phosphorique) et Emaphos (1/3 OPC, 1/3 Prayon (Belgique), 1/3 CFB (Allemagne), 160 000 t/an d'acide phosphorique purifié).

En Tunisie, le minerai est traité sur place dans l'usine de M'dhilla pour produire du superphosphate triple, avec 465 000 t/an, ou acheminé par chemin de fer pour être transformé, à Sfax (330 000 t/an de TSP), Skhira (375 000 t/an de P2O5 dans de l'acide phosphorique) et Gabès (470 000 t/an de P2O5 dans de l'acide phosphorique, 1,3 million de t de DAP et 120 000 t/an de phosphate dicalcique destiné à l'alimentation animale). La transformation du minerai est assurée par le Groupe Chimique Tunisien (GCT).

Aux États-Unis, Mosaic, avec 5 usines et 5,2 millions de t/an de P2O5 sous forme d'acide phosphorique détient 45 % des capacités de production d'acide phosphorique du pays. Les usines sont situées en Floride, à Bartow, New Wales, Plant City et Riverview et en Louisiane à Uncle Sam.

 

SITUATION FRANÇAISE : voir également le chapitre consacré à  l'acide phosphorique.

Arrêt, en 2004, de la dernière usine française de production d'acide phosphorique, celle de Grand Quevilly.

- Production, en 2014 : 230 831 t comptées en P2O5.

- Commerce extérieur : en 2016.
Superphosphate triple : en t de P2O5.
- Exportations : 268 t vers la Belgique à 40 %, la Suisse à 34 %, l'Allemagne à 18 %, l'Espagne à 8 %.
- Importations : 91 260 t d'Israël à 28 %, du Maroc à 24 %, des Pays Bas à 17 %, de Tunisie à 10 %, de Bulgarie à 10 %.
Autres superphosphates : en t de P2O5.
- Exportations : 151 t vers la Belgique à 46 %, la Suisse à 42 %, la Pologne à 11 %.
- Importations : 15 928 t des Pays Bas à 48 %, d'Allemagne à 26 %,
de Belgique à 14 %, de Tunisie à 9 %.
Phosphate d'ammonium diammonique : en t de produit.
- Exportations : 12 465 t vers l'Espagne à 81 %, la Belgique à
10 %.
- Importations : 415 362 t de Lituanie à 29 %, du Maroc à 25 %, de Russie à 25 %, de Tunisie à 12 %.
Phosphate d'ammonium monoammonique : en t de produit.
- Exportations : 473 t vers l'Allemagne à 47 %, la Suisse à 20 %, la Belgique à 17 %, la Pologne à 16 %.
- Importations : 43 890 t de Russie à 37 %, du Maroc à 36 %, d'Espagne à 10 %.

- Consommation : en 2015/16, en milliers de t de P2O5 : 439.

- Superphosphate triple : 78,5 (173,8 milliers de t de produit)
- Autres superphosphates : 23,4 (105,3 milliers de t de produit))
- Autres engrais phosphatés simples : 4,7 (25,6 milliers de t de produit)
- Superpotassique : 66,4 (349,9 milliers de t de produit)
- Phosphopotassique : 2,6 (18,3 milliers de t de produit)
- Autres PK : 10,6 (83,5 milliers de t de produit)
- DAP-MAP : 133,2 (289,4 milliers de t de produit)
- Autres NP : 44,6 (216,7 milliers de t de produit)
- NPK : 69,0 (707,0 milliers de t de produit).

Consommation à l'hectare : 17,0 kg de P2O5.

 

CONSOMMATIONS :

Par produits : dans le monde, en 2013, en milliers de t de P2O5. Total : 40 306.

DAP et MAP
25 428
Autres NP
1 620
Engrais NPK
8 269
Divers autres
708
Superphosphate simple
4 533
Minerai en application directe
521
Superphosphate triple
2 431
 
Source : IFA

Par pays : en 2014, en milliers de t de P2O5. Monde : 46 698.

Chine 15 563 Pakistan 926 Argentine 595
Inde 6 367 Australie 908 Viet-Nam 592
Brésil 4 752 Canada 901 Turquie 570
Etats-Unis 4 251 Indonésie 768 Russie 466
Source : FAO

 

Bibliographie :

- G. Guiochon, BUP n°841, vol.96, février 2002, p 341.

- Le Monde, 23-24 septembre 2001.

- Cuide 6, n°30, 1986, Université M. et P. Curie.

- Documents de l'Union des Industries de la Fertilisation, 14 rue de la République, Cedex 99, 92909 Paris La Défense.

- International Fertiliser Association (IFA), 49 av. d'Iéna, 75116 Paris.

- FAO, Viale delle Terme di Caracalla, 00153 Rome, Italie.

- Informations de Fertilizers Europe, Av E. Van Nieuwenhuyse, 4, B-1160, Bruxelles, Belgique.

- "Le stockage du nitrate d'ammonium et des ammonitrates solides, prévention des risques professionnels", INRS, Recommandation R 428, février 2010.

- R. Sicre, les Engrais, CRDP Nantes.

 

© Société Chimique de France.