Article

1 - PRINCIPES DE L'EXTRACTION PAR FLUIDES SUPERCRITIQUES

2 - PROCÉDÉS D'EXTRACTION SUPERCRITIQUE

3 - EXTRACTION DE PRINCIPES ACTIFS

4 - EXTRACTION D'ARÔMES ET PARFUMS

5 - HUILES ESSENTIELLES (ROSE, JASMIN, LAVANDE)

6 - EXTRACTION D'ANTIOXYDANTS NATURELS

  • 6.1 - Fruits, légumes
  • 6.2 - Sous-produits de l'industrie agroalimentaire

7 - EXTRACTION DE LIPIDES

8 - EXTRACTION DE PESTICIDES, POLLUANTS ET AUTRES MOLÉCULES INDÉSIRABLES

9 - STABILISATION DE JUS DE FRUITS

10 - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

Article de référence | Réf : CHV4015 v1

Le CO2 supercritique appliqué à l'extraction végétale

Auteur(s) : Karima BENAISSI

Date de publication : 10 mai 2013

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Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

En raison des réglementations environnementales plus strictes, l'extraction par fluide supercritique (SFE) a connu une forte croissance ces dernières années en tant qu'alternative aux procédés conventionnels d'extraction végétale. La SFE a été appliquée avec succès à l'extraction d'une grande variété de composés, désirables ou indésirables, à partir d'une large gamme de plantes. Avec l'intérêt croissant du public pour les produits naturels, la SFE pourrait bien devenir une technique d'extraction standard pour la production de médicaments, d'aliments et de cosmétiques.

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ABSTRACT

Supercritical CO2 applied to plant extraction

Due to increasingly stringent environmental regulations, supercritical fluid extraction (SFE) is increasingly used as a substitute for traditional plant extraction processes. The SFE has been applied successfully to the extraction of a wide variety of desirable or undesirable compounds from a wide range of plants. Due to increasing public interest in natural products, the SFE may well become a standard extraction technique for the production of medicines, food and cosmetics.

Auteur(s)

  • Karima BENAISSI : Docteur en chimie - Responsable technique, IFS Innovation Fluides Supercritiques (Valence, France)

INTRODUCTION

L'extraction par fluides supercritiques est d'abord apparue pour l'extraction végétale.

Découverte (extraction supercritique procédé alternatif à la distillation)

L'extraction supercritique est apparue au stade industriel vers la fin des années 1970 comme procédé alternatif à la distillation de plantes. L'utilisation du CO2 supercritique (CO2 SC) comme solvant d'extraction de molécules organiques à partir de plantes est l'application la plus ancienne et la plus développée à l'échelle industrielle, notamment dans le secteur agroalimentaire. Le premier exemple d'industrialisation de ce procédé concerne la dé-caféination du café. Le CO2 de par ses propriétés physico-chimiques (incolore, inodore, non toxique, non inflammable) est le fluide supercritique le plus utilisé. De plus, du fait de ses conditions critiques modérées (Tc = 31 °C, Pc = 73,8 bar), le CO2 SC est très rapidement apparu comme un candidat particulièrement approprié à l'extraction végétale, et ce notamment comme alternative aux solvants organochlorés. Depuis, de nouvelles applications du CO2 SC pour l'extraction de plantes sont apparues et ont permis de confirmer les potentialités de ce fluide comme solvant alternatif de choix, non seulement pour l'extraction d'une large gamme de composés naturels mais également pour bien d'autres applications relatives au végétal.

Développement durable et « chimie verte » (enjeux)

L'intérêt croissant porté ces dernières années aux questions environnementales a permis l'émergence de solutions innovantes s'engageant définitivement dans le développement durable. Ainsi les procédés chimiques respectant les douze principes fondateurs de la « chimie verte » ont connu un remarquable essor au cours de ces vingt dernières années. Le développement de nouvelles technologies de séparation dans l'industrie chimique, pharmaceutique, cosmétique et alimentaire est lié aux exigences pour la protection de l'environnement, la santé publique et au besoin de minimiser la consommation énergétique des procédés. Par exemple, l'utilisation des solvants organiques pour le traitement des matières végétales est soumise à des restrictions de plus en plus fortes, en particulier depuis la mise en œuvre de la directive REACH, visant à assurer un niveau élevé de protection de la santé humaine et de l'environnement, contre les risques que peuvent poser ces produits chimiques. Ces restrictions sont particulièrement importantes dans le domaine de l'industrie alimentaire, pour laquelle il devient urgent de proposer des substances alternatives aux solvants organiques traditionnellement utilisés dans les procédés d'extraction ou de purification de la matière végétale. L'extraction par fluide supercritique, et plus particulièrement par le CO2 supercritique, a été introduite comme alternative à ces procédés d'extraction par solvants.

Les fluides supercritiques et l'extraction végétale (procédé écologique/économique)

Le CO2 est le fluide supercritique le plus utilisé car il présente des avantages notables : non toxique, non polluant, non inflammable, largement disponible à de très hauts degrés de pureté (jusqu'à 99,99999 %) et à des coûts modérés (de l'ordre de 1 €/kg). De plus ses paramètres critiques sont faibles (Tc = 31 °C, Pc = 73,8 bar) ce qui en fait un solvant « vert » ayant des applications industrielles tout à fait innovantes. Le principe de l'extraction végétale utilisant le dioxyde de carbone supercritique (CO2 SC) repose sur la forte variation du pouvoir solvant du CO2 en fonction des conditions opératoires (température et pression), ce qui permet d'extraire sélectivement les molécules selon leur nature chimique. Très faiblement polaire, le CO2 se révèle être un excellent solvant des molécules apolaires ou peu polaires dans les conditions supercritiques. Partant de ce principe, une fois le composé désiré dissous dans le milieu CO2 SC, il sera aisé d'obtenir l'extrait pur par une simple dépressurisation qui entraîne alors la séparation du CO2, redevenu gazeux, et de l'extrait, récupéré sous forme liquide ou solide. Les procédés supercritiques s'acquittent des opérations d'élimination des résidus de solvant (extraction, imprégnation, formulation), opérations indispensables lorsque ce solvant est un composé organique. De plus, les faibles températures mises en œuvre (en général de 40 à 60 °C) permettent de conserver l'intégrité chimique des molécules thermosensibles traitées et de minimiser les coûts opératoires. Ces propriétés font de l'extraction par fluides supercritiques une alternative, écologiquement et économiquement viable, aux procédés de distillation.

Les principes de l'extraction par CO2 SC reposent sur les propriétés physico-chimiques des fluides supercritiques et connaissent des applications en extraction végétale toujours plus innovantes.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-chv4015


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PEREDA (S.), BOTTINI (S.B.), BRIGNOLE (E.) -   Fundamentals of supercritical fluid technology. In : Supercritical fluid extraction of nutraceuticals and bioactive compounds. (Ed.) : J.L. Martines.  -  CRC Press, New York, 1-24, (2008).

  • (2) - CLIFFORD (T.) -   Fundamentals of Supercritical Fluids.  -  Oxford University Press, New York, (1989).

  • (3) - McHUGH (M.), KRUKONIS (V.) -   Supercritical Fluid Extraction – Principles and Practice.  -  Butterworths, London (1986).

  • (4) - KING (M.B.), BOTT (T.R.) -   Extraction of Natural Products Using Near-Critical Solvents  -  . Chapman & Hall (1993).

  • (5) - REVERCHON (E.), DE MARCO (I.) -   Supercritical fluid extraction and fractionation of natural matter.  -  Journal of Supercritical Fluids, 38, 146-166 (2006).

  • (6) - LUQUE DE CASTRO (M.D.), JIMEENEZ-CARMONA (M.M.) -   Where...

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