Carbonato e bicarbonato di sodio: processi di produzione e determinanti dei prezzi

Il carbonato di sodio

Il carbonato di sodio è un composto chimico fondamentale per numerose applicazioni industriali, in particolare nell’industria del vetro, che rappresenta circa il 50% della domanda globale, oltre che nella produzione di detergenti e in diversi processi chimici.
Nel panorama mondiale del 2023, i principali esportatori di carbonato di sodio sono Stati Uniti, Turchia e Cina.

Esportatori mondiali di carbonato di sodio 2023

La produzione di carbonato di sodio avviene attraverso due metodi principali:

1. lavorazione della trona (utilizzata prevalentemente in USA e Turchia);
2. processo solvay (impiegato prevalentemente in UE e Cina).

Lavorazione della trona: la trona è un minerale naturale costituito principalmente da carbonato di sodio e bicarbonato di sodio. Per ottenere il carbonato di sodio, il minerale viene frantumato, riscaldato e purificato attraverso varie fasi. Grazie alla presenza di abbondanti giacimenti, gli USA e la Turchia dominano il mercato globale come principali esportatori.

Processo Solvay:Il processo Solvay è una tecnologia industriale che consente di produrre carbonato di sodio in modo sintetico utilizzando materie prime ampiamente disponibili come cloruro di sodio (il comune sale da cucina), calcare (carbonato di calcio) e ammoniaca.

In questo processo, il calcare viene inizialmente sottoposto a una calcinazione, un trattamento termico che elimina le componenti volatili. Il materiale reagisce poi con una soluzione composta da acqua, cloruro di sodio e ammoniaca, portando alla formazione di bicarbonato di sodio.
Quest’ultimo, infine, subisce una seconda calcinazione per ottenere carbonato di sodio.

Determinanti del prezzo del carbonato di sodio in Europa

All’interno dell’Unione Europea, la produzione di carbonato di sodio avviene prevalentemente attraverso il processo Solvay. Per analizzare i fattori che influenzano il prezzo del prodotto finito, abbiamo stimato una relazione tra il prezzo del carbonato di sodio e le sue principali determinanti.
Le variabili coinvolte sono state trasformate in logaritmi, consentendo un’interpretazione diretta dei coefficienti stimati in termini di elasticità.

Un’analisi preliminare ha evidenziato che il prezzo del gas naturale tende a precedere l’andamento del prezzo del carbonato di sodio. Per questo motivo, abbiamo introdotto nella stima la variabile in forma ritardata, ottenendo un miglioramento significativo della precisione del modello. L’ammoniaca, invece, è stata esclusa dall’analisi diretta, poiché il suo prezzo è strettamente legato a quello del gas naturale a causa del processo di produzione.
Pertanto, l’elasticità stimata del gas naturale riflette sia l’effetto delle variazioni nei costi energetici sia l’impatto indiretto, attraverso il prezzo dell’ammoniaca^[1].

Nella tabella seguente sono riportate le elasticità di lungo periodo, calcolate sulla base dei coefficienti stimati mediante l’equazione di lungo periodo di un modello Engle e Granger. Tutti i coefficienti stimati risultano statisticamente significativi.

Elasticità di lungo periodo tra le determinanti del carbonato di sodio

Tra i fattori produttivi, il gas naturale risulta avere l’impatto più rilevante, evidenziando come il costo dell’energia incida più significativamente rispetto a quello della materia prima legata al calcare.

L’analisi ha escluso l’influenza dei prezzi degli altri grandi esportatori, poiché il mercato del carbonato di sodio risulta essere fortemente regionalizzato. In Europa, gli esportatori principali sono i Paesi dell’Unione Europea e la Turchia.
La regionalizzazione può essere spiegata dai bassi costi dei fattori produttivi, facilmente reperibili e ampiamente disponibili, che rendono poco conveniente lo scambio su lunghe distanze, poiché tale operazione potrebbe aumentare significativamente i costi. Inoltre, la vicinanza geografica di un importante produttore come la Turchia contribuisce a rafforzare l'autonomia del mercato europeo.

Se si osservano i prezzi negli Stati Uniti, emerge una differenza nell’impatto del gas naturale, ovvero della componente energetica, sul costo finale del carbonato di sodio nella UE.

Confronto dei prezzi UE-USA del carbonato di sodio

Dal grafico si osserva l’impatto differente dello shock del 2022 sui prezzi nelle due aree, legato ai prezzi dell'energia.
Pur partendo da una base simile, il prezzo del carbonato di sodio negli USA ha risentito meno dell'aumento dei prezzi del gas.
Questo è spiegato dai diversi metodi di produzione del carbonato di sodio: il processo Solvay, che include due fasi di calcinazione, è infatti più energivoro rispetto al processo di produzione tramite trona. Inoltre, l’ammoniaca, derivata dal gas, ha visto aumentare i propri prezzi, contribuendo ad ampliare il divario tra i prezzi nei due paesi.

Bicarbonato di sodio

Il bicarbonato di sodio è un prodotto intermedio nel processo Solvay e si forma direttamente dalla reazione tra la salamoia di cloruro di sodio, l’anidride carbonica e l’ammoniaca. Questo composto ha un mercato significativamente più ristretto, a causa del suo utilizzo limitato principalmente al settore alimentare.

Confronto dei prezzi di carbonato e bicarbonato di sodio

Come si può osservare dal grafico, i prezzi delle due risorse, prodotte attraverso lo stesso processo, risultano strettamente correlati. Tuttavia, il bicarbonato di sodio presenta prezzi significativamente più elevati, Questo è spiegato da due fattori.
Il primo riguarda il settore di utilizzo: essendo destinato principalmente al settore alimentare, il bicarbonato di sodio richiede un grado di purezza superiore, con conseguenti costi di purificazione che influiscono sul prezzo finale.
Il secondo fattore è legato al processo produttivo: il carbonato di sodio, se fatto reagire con acqua, può essere riconvertito in bicarbonato di sodio. Pertanto, non è da escludere che una parte del bicarbonato di sodio sul mercato sia prodotta prodotta tramite riconversione del carbonato di sodio.

Conclusione

I principali esportatori di carbonato di sodio utilizzano due metodi di produzione: il processo di lavorazione della trona, che tende a essere più economico e meno vulnerabile agli shock legati al prezzo del gas, e il processo Solvay, che richiede un maggiore impiego di energia. Quest'ultimo fattore produttivo risulta predominante rispetto alla materia prima calcarea.

Per quanto riguarda il bicarbonato di sodio, sebbene sia un prodotto intermedio nella produzione di carbonato, presenta prezzi più elevati. Ciò deriva dalla sua destinazione d'uso che richiede un grado di purezza maggiore. Inoltre, il carbonato di sodio beneficia di un mercato più ampio e di strutture dedicate alla sua produzione. Infine, il bicarbonato di sodio può essere anche prodotto tramite riconversione del carbonato di sodio attraverso una reazione con acqua.