Applications comme milieux réactionnels
Applications industrielles des fluides supercritiques et équipements de mise en œuvre

Du fait de leurs propriétés modulables, les fluides supercritiques sont des milieux réactionnels particulièrement attractifs. En synthèse organique, le CO₂ est le solvant le plus utilisé malgré son pouvoir solvant limité vis-à-vis des substrats polaires ; sont également employés les alcanes légers, principalement le propane, et le diméthyl éther ; l'eau et l'ammoniac sont réservés à des applications particulières dans des conditions extrêmes de température et de pression. Enfin, la mise en œuvre de nouvelles voies de polymérisation utilisant des micelles ou des émulsions dans un fluide supercritique (généralement le CO₂) sont également à l'étude.

Citons quelques exemples de réactions pour lesquelles le milieu supercritique apporte un avantage décisif :

• augmentation de la cinétique du fait de la haute diffusivité dans le fluide ;

• réduction du nombre de phases et élimination des limitations au transfert de matière dans les réactions catalytiques hétérogènes, entraînant une augmentation considérable de la vitesse de réaction et de sa sélectivité : ceci est particulièrement vrai pour les réactions d'hydrogénation en phase liquide comme l'hydrogénation des huiles et de composés en chimie fine ;

• forte diminution du cokage de catalyseurs ;

• photo-isomérisation sélective dans le CO₂ supercritique ;

• réactions hydrothermales (recyclage de polymères tel le PET, incinération de déchets toxiques, gazéification de déchets agricoles et du bois...) ;

• réactions enzymatiques ;

• génération de poudres par réaction chimique à partir de précurseurs : le fluide supercritique est utilisé comme solvant réactionnel (eau, EtOH ou CO₂) et souvent également comme réactant (réactions hydrothermales dans l'eau supercritique) ; fabrication de poudres d'oxydes, de métaux, de composites inorganiques ou hybrides organique-inorganique nanostructurés (céramiques, réfractaires, microélectronique, etc.). Ces procédés sont conduits dans des conditions souvent très sévères combinant haute pression (> 500 bar) et haute température (> 200 ˚C et souvent > 500 ˚C) en milieu corrosif, ce qui contraint à utiliser des matériaux...