Borax

Le borax est un borate de sodium hydraté construit autour de l’anion tétraborate [B₄O₅(OH)₄]²⁻, dans lequel deux atomes de bore sont coordonnés de façon tétraédrique par l’oxygène et les deux autres de façon trigonale, une belle illustration de la variabilité de la chimie de coordination du bore. Des ions sodium et huit molécules d’eau supplémentaires occupent les canaux entre ces unités polyanioniques, ce qui explique pourquoi le borax est si tendre (2–2,5 sur l’échelle de Mohs) et si léger (densité 1,71). Les cristaux sont monocliniques, de groupe d’espace C2/c, et forment typiquement des prismes courts et trapus à terminaisons pinacoïdales. La plupart du borax naturel se présente toutefois sous forme d’agrégats granulaires massifs ou de croûtes à la surface des playas.

Le trait le plus distinctif d’un échantillon de borax est ce qui lui arrive quand personne n’y prête attention. À faible humidité, le borax perd spontanément cinq molécules d’eau et se transforme en un pseudomorphe crayeux et opaque de tincalconite (Na₂B₄O₇·5H₂O). C’est pourquoi les échantillons de musée et de collection sont conservés dans des récipients hermétiques ou sous huile minérale. Un cristal de borax qui paraît encore frais et vitreux n’est pas resté longtemps sur un rebord de fenêtre.

Le borax est une évaporite. Il cristallise à partir de saumures alcalines concentrées dans des bassins fermés où l’évaporation dépasse les apports, comme les lacs de playa, les plaines salées et les sources salines des climats arides. Le bore lui-même provient presque entièrement de l’activité volcanique : les sources thermales et les systèmes hydrothermaux lessivent le bore de roches volcaniques rhyolitiques et l’amènent, avec le sodium, dans des lacs peu profonds. À mesure que l’eau s’évapore, les borates de sodium précipitent aux côtés d’autres phases évaporitiques comme la halite, le gypse et le trona.

Le borax appartient à une famille plus large de borates évaporitiques qui comprend la kernite (Na₂B₄O₆(OH)₂·3H₂O), la colémanite (Ca₂B₆O₁₁·5H₂O), l’ulexite (NaCaB₅O₆(OH)₆·5H₂O) et la tincalconite. Le minéral qui domine dans un gisement donné dépend de la chimie de l’eau, de la salinité, de la température et de la diagenèse postérieure à l’enfouissement : la kernite, par exemple, se forme par déshydratation partielle du borax lors de l’enfouissement à des températures supérieures à environ 50 °C.

Deux régions dominent la production mondiale : la ceinture boratée d’Anatolie occidentale, en Turquie, et le désert des Mojaves, dans le sud de la Californie. Ensemble, elles assurent l’immense majorité de l’approvisionnement mondial, la Turquie et les États-Unis produisant chaque année l’essentiel des borates raffinés (USGS, 2025).

Les gisements d’Anatolie sont des évaporites lacustres du Miocène associées à un volcanisme calco-alcalin. Quatre districts dominent : Kırka (province d’Eskişehir), Bigadiç (Balıkesir), Emet (Kütahya) et Kestelek (Bursa). Kırka abrite le plus grand gisement unique de tincal/borax du monde et est exploité par l’entreprise publique Eti Maden. Emet et Bigadiç sont dominés par la colémanite, qui est le minerai privilégié pour le verre borosilicaté.

Le gisement de borates de Kramer, dans la ville de Boron, comté de Kern, est un bassin miocène d’environ 16 millions d’années, rempli d’une eau riche en borate de sodium venue de sources chaudes volcaniques le long de la faille Western Borax. Le corps minéralisé a été découvert en 1925, quand un puits d’eau a atteint la masse de borate de sodium ; l’exploitation souterraine a débuté en 1927, puis l’exploitation est passée à ciel ouvert en 1957. Elle est aujourd’hui menée par la filiale U.S. Borax de Rio Tinto sous le nom de mine de Boron, la plus grande mine de borates à ciel ouvert de la planète et la plus grande source unique de borates raffinés du marché mondial.

Searles Lake (comté de San Bernardino) produit des borates et d’autres produits chimiques d’évaporites à partir de saumures, par exploitation par dissolution. La formation de Furnace Creek, dans la Vallée de la Mort, abrite les anciennes exploitations de borax du XIXe siècle rendues célèbres par les Harmony Borax Works.

Les salars quaternaires de l’altiplano Bolivie–Chili–Argentine renferment de vastes évaporites boratées, mais on les exploite surtout pour l’ulexite plutôt que pour le borax décahydraté. Les principales sources sont le salar de Surire (Chili) et le salar d’Uyuni (Bolivie).

La source mondiale d’origine. Elle n’a plus d’importance commerciale, mais elle a été historiquement la seule pendant près de mille ans.

Le principal marché industriel du borax et de ses dérivés est le verre : verrerie borosilicatée (la famille Pyrex), isolation en fibre de verre et glaçures céramiques, qui représentent ensemble environ les deux tiers de la consommation mondiale de bore. L’oxyde de bore abaisse la dilatation thermique du verre silicaté et améliore sa durabilité chimique. Parmi les autres usages importants :

• Agriculture. Le bore est un oligoélément essentiel pour les plantes, et le borax est un additif courant des engrais.

• Métallurgie. Un fondant pour la soudure, le brasage et l’affinage de l’or ; ce que l’on appelle la méthode au borax d’extraction artisanale de l’or remplace le mercure par du borax dans certaines exploitations philippines, boliviennes et tanzaniennes.

• Retardateurs de flamme. Les isolants en cellulose sont traités au borate pour empêcher la combustion.

• Détergents et nettoyage. Le borax tamponne l’eau de lavage à un pH alcalin et adoucit l’eau dure ; il est de plus en plus remplacé par le percarbonate de sodium.

• Le test à la perle de borax. Une analyse qualitative classique : une petite perle de borax fondu sur un fil de platine, additionnée d’une trace d’échantillon inconnu et maintenue dans une flamme oxydante ou réductrice, prend des couleurs caractéristiques qui permettent d’identifier le métal : bleu du cobalt, violet du manganèse, vert du cuivre, vert émeraude du chrome. Depuis longtemps supplantée par les méthodes spectroscopiques, elle reste élégante et fait toujours partie de la boîte à outils historique de la minéralogie.

C’est là que la plupart des articles grand public sur le borax sont dépassés, il vaut donc la peine d’être précis.

Dans l’Union européenne, le tétraborate de disodium (formes anhydre, pentahydratée et décahydratée, c’est-à-dire le borax sous toutes ses formes commerciales) est classé au titre du règlement (CE) n° 1272/2008 (CLP) comme toxique pour la reproduction, catégorie 1B, avec la mention de danger harmonisée H360FD : « Peut nuire à la fertilité. Peut nuire au fœtus. » L’Agence européenne des produits chimiques a ajouté le borax en 2010 à la liste candidate des substances extrêmement préoccupantes (SVHC) du règlement REACH. Les règles de l’UE limitent le borax dans les produits de consommation, en particulier dans les cosmétiques et les produits de loisirs créatifs destinés aux enfants. Les classifications américaine et canadienne sont moins restrictives, mais déconseillent en général l’ingestion et l’utilisation dans des produits faits maison pour les enfants. La manipulation d’échantillons minéraux solides n’est pas en cause ici ; c’est la présentation du borax comme « naturel et inoffensif », courante dans les médias consacrés au mode de vie, qui est inexacte.

Les cristaux de borax de qualité d’exposition sont rares, parce que le minéral se déshydrate très facilement. Les mieux conservés viennent de la mine de Boron (Californie), de Searles Lake et de matériel historique du Tibet et de la Vallée de la Mort, généralement gardé dans des bocaux hermétiques ou sous huile. La tincalconite, le pseudomorphe blanc et crayeux du borax, est bien plus courante et c’est ce que sont en réalité la plupart des échantillons de « borax » des anciennes collections pédagogiques.