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Chromatographie en phase supercritique

La chromatographie en phase supercritique, CPS (en anglais SFC pour Supercritical Fluid Chromatography) met en œuvre, comme phase mobile, un fluide ou un mélange de fluides porté au-delà du point critique par un contrôle adéquat de la température et de la pression.

Cette technique est complémentaire des chromatographies en phases liquide (CPL ou LC Liquid Chromatography) et gazeuse (CPG ou GC Gas Chromatography). En effet, la CPS possède des caractéristiques propres, liées aux propriétés des fluides supercritiques, à savoir une masse volumique comparable à celle d'un liquide associée à une plus faible viscosité et, pour le dioxyde de carbone, une grande compatibilité avec les détecteurs de la CPG et de la CPL, qui en font une technique très performante, principalement avec les colonnes remplies de la CPL (les applications mettant en œuvre les colonnes capillaires de la CPG étant devenues rarissimes) :

• de grandes efficacités par unité de temps peuvent être atteintes en raison de la diffusion rapide des solutés dans les fluides supercritiques du fait de leur faible viscosité ; aussi des séparations peuvent-elles être obtenues en des temps d'analyse environ 5 à 10 fois plus courts qu'en CPL ;

• on peut aussi, pour la même raison, augmenter la longueur de la colonne, ce qui permet alors de disposer d'une très grande efficacité, même avec les colonnes remplies ; cela est beaucoup plus difficile à réaliser en CPL à cause de la perte de charge élevée ;

• des sélectivités importantes sont observées en raison des interactions entre les solutés, la phase stationnaire et la phase mobile que l'on peut faire varier par l'ajout de faibles quantités de modificateurs polaires à la phase supercritique ; la CPS s'apparente donc à la chromatographie de partage sur phase normale, même si la plupart des phases stationnaires employées en CPL, y compris celles de la phase inverse et de la chiralité, peuvent être employées ;

• la CPS, du fait qu'elle utilise majoritairement du dioxyde de carbone, atoxique, comme phase mobile à la place de solvants organiques, est une technique « verte ». En effet, le CO₂ peut être facilement recyclé et purifié pour les applications à l'échelle préparative grosses consommatrices de solvants ;

• la CPS préparative présente, par ailleurs, l'avantage de permettre une récupération des solutés par simple détente de la phase mobile, les seules traces de solvants résiduels provenant des additifs polaires éventuellement ajoutés. Cela a aussi son importance en extraction en phase supercritique dans le domaine alimentaire ;

• contrairement à la CPL, la CPS autorise le couplage avec le détecteur à ionisation de flamme (DIF) de la CPG. Par suite, lorsque l'on est confronté à la séparation d'un mélange complexe de solutés non volatils solubles dans le CO₂ supercritique et non aisément détectables (cas des hydrocarbures saturés des échantillons pétroliers), on peut donc envisager de mettre en œuvre la CPS associée aux détecteurs de la CPG.

Aussi, on comprend que la CPS trouve ses applications dans le domaine pétrolier lorsqu'elle est couplée à la détection DIF – domaine pour lequel les colonnes capillaires peuvent encore avoir un intérêt – et, surtout, dans le domaine pharmaceutique, principalement pour les séparations des énantiomères où elle est utilisée en routine.