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Auteur(s)
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Michel PERRUT : Ancien élève de l’École polytechnique - Docteur ès sciences - Président-directeur général de SEPAREX
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Les fluides supercritiques et principalement le dioxyde de carbone CO2 sous pression (100-400 bar) et à température voisine de l’ambiante (30-60 C) font l’objet d’un très vif intérêt car leurs propriétés physico-chimiques parti-culières permettent d’envisager des applications dans de nombreux domaines :
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l’extraction à partir de produits solides et le fractionnement de charges liquides sont surtout utilisés en vue d’applications dans les industries alimentaires, l’industrie pharmaceutique et la cosmétologie où les qualités exceptionnelles du dioxyde de carbone conduisent à de nombreux développements. On notera également que des installations de traitement de déchets liquides et solides à grande échelle sont opérationnelles ou en développement ;
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la chromatographie avec éluant supercritique apparaît comme un complément presque indispensable aux chromatographies en phase gazeuse et en phase liquide à haute performance alors que le développement industriel du procédé à l’échelle préparative est en cours ;
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le domaine des matériaux connaît actuellement des développements multiples : transformation et purification/fractionnement des polymères, fabrication de poudres très fines, de fibres, de liposomes, microencapsulation, revêtements et peintures, milieux poreux (mousses, aérogels, céramiques), imprégnation de matrices diverses (polymères, papier, bois,...) ;
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plusieurs réactions chimiques sont d’ores et déjà opérées à très grande échelle dans des conditions supercritiques et la mise en œuvre de réactions biochimiques dans un solvant supercritique ouvre de nombreux horizons aux réactions enzymatiques ;
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des applications surprenantes des fluides supercritiques sont utilisées en biologie : lyse de cellules, stérilisation, inactivation virale.
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Développements futurs
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4. Applications non conventionnelles
4.1 Réactions en milieu supercritique
Les propriétés physico-chimiques « modulables » des fluides supercritiques ont orienté de nombreux chercheurs vers la mise en œuvre de réactions chimiques et biochimiques dans un tel milieu réactionnel. Ces propriétés sont :
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un pouvoir solvant élevé permettant de réaliser des réactions en milieu homogène, même avec des réactants non solubles dans un même solvant classique ;
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une vitesse de réaction élevée du fait que les coefficients de diffusion sont beaucoup plus grands en phase supercritique qu’en phase liquide, ce qui réduit d’autant les limitations diffusionnelles, en particulier pour les réactions conduites en catalyse hétérogène ou enzymatique ;
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des coefficients de transfert de chaleur et de matière nettement plus élevés qu’en milieu liquide ;
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une séparation aisée des produits de la réaction, des réactants non consommés et du solvant.
Depuis longtemps, des réactions de polymérisation ont été opérées dans des monomères en conditions supercritiques (éthylène, fluorure de vinylidène VF2,...) afin de pouvoir utiliser le pouvoir solvant du monomère et/ou la « modulation » de ce pouvoir solvant : ainsi, à titre d’exemple, nous citerons la modulation de la longueur des chaînes, le polymère précipitant quand il dépasse une certaine masse moléculaire (polystyrène dans l’éthane supercritique), la modulation de la composition finale de certains copolymères (éthylène/acétate de vinyle EVA polyéthylène-polyamide PE-PA,...), la modulation de la masse volumique des poudres obtenues (poly(fluorure de vinyldène) PVDF dans VF2 supercritique : 450 à 900 kg · m−3).
Tous les types de réactions chimiques (oxydations, condensations, dimérisations, réductions, additions, photochimie, électrochimie,...) sont étudiés en milieu supercritique et il serait fastidieux de lister ici tous ces travaux touchant aussi bien à des produits de la pétrochimie, que des produits de spécialités, d’arômes, de produits pharmaceutiques. L’hydrogénation stéréosélective suscite un vif intérêt dans le domaine pharmaceutique. On citera également le développement industriel au Japon d’une nouvelle voie de...
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Applications non conventionnelles
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MC HUGH (M.) et KRUKONIS (V.) - Supercritical Fluid Extraction - . Butterworth ISBN 0-7506-9244-8 1994.
-
(2) - KING (J.W.) et LIST (G.R.) - Supercritical Fluid Technologie in Oil and Lipid Chemistry - . AOCS Press ISBN 0-335315-71-3 1996.
-
(3) - BRUNNER (G.) - Gas Extraction - . Springer 1994 ISBN 3-7985-0944-1 (en allemand), ISBN 0-387-91477-3 (en anglais).
-
(4) - VON ROHR (P.) et TREPP (C.) - High Pressure Chemical Engineering - . Elsevier, ISBN 0-444-82475-8 1997.
-
(5) - BRUNNER (G.) et PERRUT (M.) - Proceedings of the 3 rd International Symposium on Supercritical Fluids - . INPL (Nancy) ISBN 2-905267-23-8 1994.
-
(6) - PELLERIN (P.) et PERRUT (M.) - Actes du 3 e colloque sur les Fluides Supercritiques - . INPL (Nancy) ISBN 2-905267-25-9 1996.
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