化学工業

産業革命

工業的手法により大量生産された最初期の化学品の一つが硫酸である。1736年、薬剤師のジョシュア・ウォード（英語版）は、硫黄を硝石とともに加熱し、硫黄を酸化させて水と結合させる製法を考案し、大規模な硫酸の実用的製造を初めて可能にした。ジョン・ローバックとサミュエル・ガーベット（英語版）は1749年、スコットランドのプレストンパンズで最初の大規模工場を設立し、硫酸製造に鉛室法を用いた^[1][2]。

18世紀初頭、布の漂白は古尿や酸乳（英語版）で処理し、長時間日光に晒す方法が一般的で、生産上の重大なボトルネックとなっていた。18世紀半ばには硫酸や石灰の利用が進んだが、画期的だったのはチャールズ・テナント（英語版）によるさらし粉の発見である。これは乾燥した消石灰に塩素を反応させて得られ、安価で有効な製品として成功した。彼はグラスゴー北方にセント・ロロックス化学（英語版）工場を開き、生産量は1799年のわずか52トンから、5年後にはほぼ1万トンへと急増した^[3]。

ソーダ灰（炭酸ナトリウム）は古代からガラス、繊維、石鹸、紙の製造に用いられ、西欧では灰カリ（英語版）の供給源として伝統的に木灰が利用されてきた。しかし18世紀には森林資源の減少により不経済となり、フランス科学アカデミーは海塩（塩化ナトリウム）からアルカリを製造する方法に2400リーヴルの賞金を懸けた。ルブラン法は1791年にニコラ・ルブランによって特許化され、彼はサン＝ドニに工場を建設した^[4]。しかしフランス革命のため、彼は賞金を受け取れなかった^[5]。

英国ではルブラン法が広まった^[5]。ウィリアム・ローシュ（英語版）は1816年、タイン川沿いのロッシュ・ウィルソン・アンド・ベル（英語版）工場群に英国初の炭酸ソーダ工場を建設したが、1824年までの塩生産に対する高関税のため規模は小さくとどまった。関税撤廃後、英国の炭酸ソーダ産業は急速に拡大し、ジェームズ・マスプラット（英語版）のリヴァプール工場や、テナントのグラスゴー近郊の複合施設は世界最大の化学生産拠点となった。1870年代には、英国の年間炭酸ソーダ生産は20万トンに達し、他国の合計を上回った。

巨大工場群は産業革命の成熟とともに生産品目の多様化を進めた。当初、炭酸ソーダ製造では多量のアルカリ性廃棄物が環境中に放出され、1863年には最初期の環境法制の一つが制定されて規制が強化され、基準超過者には重い罰金が科された。やがてアルカリ廃棄物から有用な副産物を得る方法が考案された。

ソルベイ法はベルギーの工業化学者エルネスト・ソルベイにより1861年に開発された。1864年、ソルベイ兄弟はベルギーのシャルルロワに工場を建設し、1874年にはフランスのナンシーに大規模工場へと拡張した。この新法はルブラン法に比べて経済的かつ低公害であり、急速に普及した。同年、ルードウィッヒ・モンドがソルベイのもとを訪れて実施権を取得し、ジョン・ブランナー（英語版）とともにブランナー・モンド（英語版）社を設立、イングランドのウィニントン（英語版）にソルベイ法工場を建設した。モンドは1873年から1880年にかけて工程を改良し、炭酸ソーダの生成を阻害する副生成物を除去するなど、商業的成功に大きく寄与した。

化石燃料由来の化学製品の製造は19世紀初頭に本格化した。ガス灯用の石炭ガス製造に伴って生じるコールタールおよびアンモニア性液の残渣は、1822年からエディンバラのボニントン化学工場（英語版）で処理され、ナフサ、クレオソート油、瀝青、カーボンブラック、塩化アンモニウムが製造された^[6]。のちに硫酸アンモニウム肥料（硫安）、アスファルト舗装材、コークス油、コークスなども製品群に加わった。

拡大と成熟

19世紀後半には生産量と製造品目の双方で爆発的な拡大が見られ、ドイツに大規模化学工業が興り、のちにアメリカ合衆国でも発展した。

農業用の人工肥料の工業的生産は、ジョン・ベネット・ロウズ（英語版）卿が専用に設けたロザムステッド研究所（英語版）で先駆的に進められ、1840年代にはロンドン近郊にリン酸二水素カルシウムの製造工場を設立した。ゴムの加硫は1840年代にアメリカのチャールズ・グッドイヤーとイギリスのトーマス・ハンコック（英語版）がそれぞれ特許化した。ウィリアム・パーキンはロンドンで最初の合成染料を発見し、アニリンを部分変換して得た粗混合物をアルコールで抽出することで、強い紫色を呈する物質を得た。彼はまた最初の合成香料も開発した。ドイツ産業は合成染料分野を急速に支配し、BASF、バイエル、ヘキストの三社は数百種類の染料を生産した。1913年までに、ドイツは世界の染料供給のほぼ90％を生産し、その約80％を輸出した^[7]。アメリカ合衆国では、ハーバート・ヘンリー・ダウがかん水から電気化学的手法で化学品を製造して商業的成功を収め、同国の化学工業の発展を後押しした^[8]。

石油化学工業は、スコットランドの化学者ジェームズ・ヤング (化学者)（英語版）やカナダのエイブラハム・パイニオ・ゲスナー（英語版）による石油製造事業に遡る。最初のプラスチックは英国の冶金学者アレクサンダー・パークス（英語版）が発明し、1856年にパークシンとして特許を取得した^[9]。これは各種溶媒で処理したニトロセルロースに基づくセルロイド系材料であり、1862年のロンドン国際博覧会に出品され、プラスチックの美観・実用の多くの現代的用途を先取りした。植物油から石鹸を工業生産する事業は、初代リーバヒューム子爵ウィリアム・リーバ（英語版）と弟ジェームズが1885年にランカシャーで開始し、グリセリンと植物油を用いるウィリアム・ハフ・ワトソン考案の化学プロセスに基づいていた^[10]。

1920年代までに、化学企業は大規模コングロマリットへと集約され、ドイツのIG・ファルベンインドゥストリー、フランスのローヌ・プーラン、英国のインペリアル・ケミカル・インダストリーズが成立した。アメリカ合衆国では、デュポンが20世紀初頭に大手化学企業へと成長した。

概要

基礎化学品は、ポリマー、バルク石油化学および中間体、その他の誘導体・基礎工業品、無機化学品、肥料を含む幅広い化学品群を指す。

ポリマーは基礎化学品最大の分野であり、あらゆる種類のプラスチックと合成繊維を包含する。プラスチックの主要市場は包装であり、次いで住宅建設、容器、家電機器、配管、輸送、玩具、遊具などが続く。

• ポリエチレン（PE）：主として包装用フィルムに用いられ、牛乳ボトル、各種容器、配管などにも使用される。

• ポリ塩化ビニル（PVC）：主に建設市場向けの配管や外装材に用いられ、規模は小さいが輸送・包装用途にも使用される。

• ポリプロピレン（PP）：生産規模でポリ塩化ビニルに匹敵し、包装、家電、容器から衣料、カーペットに至るまで幅広い市場で用いられる。

• ポリスチレン（PS）：主に家電・包装、さらに玩具・レジャー用途に使用される。

• 合成繊維（ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、アクリルなど）：衣料、家庭用品、その他の産業・消費用途に広く利用される。

ポリマーの主原料は、エチレン、プロピレン、ベンゼンなどの基礎石油化学製品である。

石油化学品および中間化学品は、主として液化石油ガス（LPG）、天然ガス、原油分留物から製造される。製造量の多い製品には、エチレン、プロピレン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、塩化ビニルモノマー（VCM）、スチレン、ブタジエン、エチレンオキシドが含まれる。これらの基礎（汎用）化学品は、多くのポリマーや、特に特殊化学品分野向けのより複雑な有機化学品の起点となる。

その他の誘導体・基礎工業品には、合成ゴム、界面活性剤、染料・顔料、テレピン油、合成樹脂、カーボンブラック、爆発物、ゴム製品などが含まれ、基礎化学品の販売高の約20％を占める。

無機化学品（売上ベースで約12％）は最古の化学カテゴリであり、製品には塩、塩素、苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）、ソーダ灰（炭酸ナトリウム）、酸類（硝酸、リン酸、硫酸など）、二酸化チタン、過酸化水素が含まれる。

肥料は最小のカテゴリ（約6％）で、リン酸塩、アンモニア、ポタッシュ（英語版）化学品から成る。

ライフサイエンス

ライフサイエンス（金額ベースで約30％）には、医薬品、処方薬、動物用医薬、ビタミン、農薬が含まれる。量は他分野より小さいが、製品価格は1ポンド（約0.45キログラム）当たり10米ドル超、産業成長率はGDP成長率の1.5～6倍、研究開発費は売上高の15～25％に達することが多い。ライフサイエンス製品は一般に高い品質 が求められ、米国食品医薬品局（FDA）のような政府機関による厳格な審査を受ける。農薬はこの区分の約10％を占め、除草剤、殺虫剤、殺菌剤を含む^[13]。

特殊化学品

特殊化学品は高付加価値で成長の速い化学品群で、最終用途市場は多岐にわたる。典型的な成長率はGDP成長率の1～3倍で、価格は1ポンド当たり1米ドル超である。一般に革新性を特性とし、含有成分そのものではなく機能に基づいて販売される。製品には、電子化学品、産業ガス、接着剤・コーキング、塗料・塗装用品、産業用・業務用洗浄剤、触媒などが含まれる。2012年時点（ファインケミカルを除く）で、世界の特殊化学品市場は5,460億米ドル規模であり、その内訳は塗料・コーティング・表面処理33％、先進ポリマー27％、接着剤・シーラント14％、添加剤13％、顔料・インキ13％であった^[14]。

特殊化学品はエフェクト（効果）化学品、パフォーマンス（性能）化学品として販売される。しばしば配合品（製剤）として供給されることがあり、ほぼ常に単一分子製品であるファインケミカルとは対照的である。

大陸・各国

米国では主要な化学企業が170社存在し^[17]、国外に2,800超の施設を有するとともに、1,700の海外子会社・関連会社を展開している。米国の化学生産は年間7,500億米ドル規模である。同国の化学産業は大幅な貿易黒字を計上し、100万人超を雇用している。また、製造業の中でエネルギー消費第2位の産業であり、年間50億米ドル超を公害対策に支出している。

欧州では、化学・プラスチック・ゴム分野が最大級の産業部門であり^[18] 、6万社超で約320万人の雇用を生み出している。2000年以降、化学部門単独でEU製造業の貿易黒字の3分の2を占めてきた。

2012年には、化学部門はEU製造業付加価値の12％を占めた。欧州は依然として世界最大の化学貿易地域であり、世界輸出の43％、世界輸入の37％を担う^[19]が、最新データではアジアが輸出34％、輸入37％で追い上げている。それでも欧州は、日本と中国を除くすべての地域との間で貿易黒字を維持しており、2011年には日本・中国との化学貿易収支が均衡した。現在の欧州の対世界貿易黒字は417億ユーロに達する^[20]。

1991年から2011年の20年間で、欧州化学産業の売上は2,950億ユーロから5,390億ユーロへと継続的に増加した。にもかかわらず、世界化学市場に占める欧州のシェアは36％から20％へと低下した。これは、インドや中国など新興市場における生産・販売の急増によるものであり^[21]、その影響の95％は中国によると示唆される。2012年の欧州化学工業協会（英語版）（CEFIC）のデータによれば、欧州連合の化学品売上の71％はドイツ、フランス、英国、イタリア、オランダの5か国で占められている^[22]。

化学産業は、中国、インド、韓国、中東、東南アジア、ナイジェリア、ブラジルで成長を遂げた。この成長は、原料の入手性・価格、労働・エネルギーコスト、経済成長率の差、環境規制圧力の変化に駆動されている。

主要企業が化学産業の主生産者として台頭するのと同様に、国・地域別の輸出可能な化学品生産額（単位：十億米ドル）に基づく産業国の順位も注目される。化学産業は世界的な広がりを持つが、世界の3.7兆米ドルの化学品生産の大半は限られた先進工業国が占める。2008年には、米国だけで6,890億米ドル、世界化学生産の18.6％を生産した^[23]。