Théories de l’adsorption
Texture des matériaux pulvérulents ou poreux

Bien des solides divisés (soit pulvérulents, soit poreux) qui se trouvent tels quels dans la nature, y ont un rôle important dans les équilibres ou phénomènes naturels. D’autres sont utilisés et exploités par l’homme depuis la nuit des temps. Leur application pratique leur mérite alors le nom de « matériaux » divisés. D’autres enfin sont inventés ou synthétisés chaque année pour résoudre des défis technologiques ou participer à la protection de l’environnement.

Le solide divisé le plus connu est tout simplement le sol. Son aire superficielle et sa porosité déterminent en grande partie sa capacité de rétention non seulement d’eau mais aussi de substances fertilisantes, désherbantes, phytosanitaires ou encore toxiques (métaux lourds, éventuellement radioactifs). Les sables, dans leur forme la plus divisée, sont capables de rester en suspension dans l’air (ils constituent alors un aérosol de poussière) et d’être ainsi transportés sur des milliers de kilomètres, avant d’être précipités au sol par les pluies : c’est ainsi que la poussière rose ou jaune du Sahara se retrouve, un lendemain de pluie, sur les voitures du midi de la France. Maîtrisé, contrôlé et surtout canalisé, ce phénomène est aujourd’hui à la base du transport pneumatique des poudres : farines alimentaires, ciments, soufre, talc, etc.

Depuis longtemps, l’homme a exploité les propriétés adsorbantes du charbon ou de pierres poreuses volcaniques à des fins médicales (aspiration du venin d’une plaie) ou bien la porosité des poteries pour permettre leur refroidissement par évaporation de l’eau qui les traverse, ou encore la puissance technique du « frittage » : c’est grâce à ce dernier que les Étrusques fabriquaient des statuettes en or dans des fours pourtant incapables d’atteindre la température de fusion de l’or (1 063 C) ; l’énergie emmagasinée par les grains de poudre fine – sous forme de défauts structuraux et d’énergie de surface – à la suite de leur broyage permettait en effet, dès 600 à 700 C, la prise en masse des statuettes de poudre d’or compactée.

Aujourd’hui enfin, on invente des adsorbants nouveaux que l’on ajuste le mieux possible (en granulométrie, en taille de pores, en fonctions chimiques superficielles) aux applications visées dont nous ne citerons que certaines :

• abaissement de la pression de stockage du gaz naturel (afin d’alléger les bouteilles et de permettre leur utilisation sur véhicules propulsés au gaz naturel) ;

• purification et recyclage de l’atmosphère des avions ;

• rétention et réemploi des vapeurs d’essence dégagées par les réservoirs de voiture ;

• rétention et réemploi des vapeurs de solvants à la sortie des tunnels de peinture ;

• réhabilitation de sols souillés par des métaux lourds ;

• séparation des gaz de l’air à la température ambiante, sans besoin de température cryogénique (les tailles très voisines des molécules de diazote et de dioxygène nécessitent un ajustement très fin de la texture poreuse et des propriétés superficielles) ;

• stockage puis relargage progressif de principes actifs médicamenteux, pour assurer une concentration constante dans l’organisme malgré des prises de médicaments très espacées ;

• réalisation de machines frigorifiques solaires exploitant le caractère fortement endothermique de la désorption de vapeur d’eau ou d’alcool et utilisables pour le stockage de vaccins en pays désertique.