【日本の製塩技術の変遷】塩田法～イオン交換膜製塩法

はじめに

食塩（主成分：塩化ナトリウム）は、必須ミネラルであるナトリウム源として、哺乳類をはじめとする地球上の大半の生物にとっては生命維持になくてはならない重要な物質である。

日本は岩塩などの塩資源に恵まれていないので、古来、海水から塩をつくってきた。日本では縄文時代から製塩されるようになったと言われている。

海水をそのまま煮つめるのではなく、いったん濃い塩水に濃縮してから、その濃い塩水（鹹水【かんすい】）を煮つめて塩の結晶を取り出す、というエコな方法で塩づくりが行われてきた。

この海水を濃縮して、それを煮つめるという２つのプロセスからなる日本独自の製塩方法は、技術的には大きな進歩を遂げてきたが、原理は大昔から変わらない。

海水を利用した製塩法は、天日採塩法（天日塩田）と煎熬採塩法に大別される。

天日採塩法は、太陽光の熱のみによって塩の結晶を生産する方法であり、太陽熱にすべて依存するため、雨や曇りの多い気候には不向きとなる。

一方、煎熬採塩法は、海水を何らかの方法で濃縮して生成した鹹水【かんすい】を火で加熱して結晶を得る方法である。この後者の生産方法が効率的と考えられ、日本ではこの製塩方法の技術開発・技術革新が行われてきたといえる。

塩田【えんでん】は、大量の海水から水分を蒸発させ、塩だけを取り出すために用いられる場所および施設のことである。

塩田は原料である海水の補給方式によって「揚浜」と「入浜」に大別される。

揚浜式塩田は、鹹水【かんすい】を作るための装置である。塩田は海面より高い所の地面を平坦にならし、粘土で固めてできている。人力で海水を汲み上げて塩田地盤の砂にかけ、太陽熱と風で水分を蒸発させ砂に塩分を付着させる。

砂が乾いたら沼井（ぬい＝鹹水抽出装置）に集めて海水で洗い濃い塩水（鹹水）を作る。この製塩法のプロセス（工程）は下記のとおりである。　　　　

入浜式塩田も鹹水を採るための装置である。17世紀半ば～20世紀半ばに利用されたという。

揚浜式との違いは、人力で海水を汲み上げることはせず、塩の干満の差を利用して海水を引き入れ毛細管現象によって砂を湿らせる点である。

遠浅の海岸に大きな堤防を造り、満潮・干潮時の水位の高さの中くらいに塩田面を築いた。浜溝に海水を導き、毛細管現象によって砂層上部に海水を供給し、太陽熱と風で水分を蒸発させ、砂に塩分を付着させる。この砂を沼井に集めて海水をかけることによって鹹水を採った。

この製塩法のプロセス（工程）は下記のとおりである。　　　　

流化式塩田は、鹹水を採るための装置で、1952年～1959年にかけて入浜式塩田から転換された方式である。

塩田は、地盤に傾斜を付けて、その上に粘土またはビニールを敷き、さらに小砂利を敷いた流下盤と、柱に竹の小枝を階段状につるした枝条架からなる。

ポンプで汲み揚げた海水を第一流下盤、第二流下盤、枝条架の順に流して太陽熱と風で水分を蒸発させる。

これを何度も繰り返すと海水が濃縮される。枝条架は海水を竹の枝に沿って薄膜状に落下させ、風によって水を蒸発させるので、年間を通しての採鹹が可能になった。

また、入浜式塩田のように砂を運ぶこともなく、海水を自然に移動させて、流下させるだけなので、労働力は大幅に軽減された。

イオン交換膜製塩法は、鹹水を採るための装置であるが、塩田法とは異なり、電気の力を利用して海水中の塩分を集める方法である。

この方法は、1950年代半ばから試験導入され始めたが、塩田法に比べて天候に支配されることがなく、土地生産性や労働生産性が格段に優れていたので、製塩技術として確立された。

イオン交換膜製塩法の原理は、下記のとおりである。

装置内に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に並べ、装置の両端に電極をおく。
海水を流し、両端の電極から電流を流すと、陽イオンのナトリウムイオン、マグネシウムイン、カルシウムイオン、カリウムイオンなどは陰極側に、陰イオンの塩化物イオン、硫酸イオンなどは陽極側に向かって移動しようとする。
各イオンが移動しようとすると、陽イオンは陰イオン膜によって、陰イオンは陽イオン膜によって遮断されるので、膜と膜との間には鹹水（塩分濃度15～20％）と希釈海水（塩分濃度約2％）が交互にできる。
鹹水は、蒸発缶に送られ、煮つめて結晶化させる。
希釈海水は、海に戻される。