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RÉSUMÉ
En vue d'obtenir des produits exempts de composés chimiques résiduels potentiellement dangereux, les contraintes réglementaires autour de l'utilisation des fluides supercritiques (FSC) se durcissent. À l'échelle industrielle, ces fluides sont utilisés comme solvants en vue d'extraire ou de purifier des produits naturels issus de l'agriculture et de la pêche pour obtenir des produits variés : ingrédients alimentaires, parfums et arômes, produits nutraceutiques, cosmétiques et pharmaceutiques. Mais d'autres applications sont étudiées, principalement en vue de la synthèse, du traitement et de la mise en forme des matériaux à haute performance (céramiques, mousses et aérogels, poudres, fibres et tissus, matériaux nano-structurés, composites et polymères) dans des secteurs industriels comprenant la pharmacie, la microélectronique, les revêtements et peintures, l'isolation thermique et phonique.
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Michel PERRUT : SEPAREX (Champigneulles)
INTRODUCTION
L'utilisation des fluides supercritiques (FSC), et particulièrement du CO2 et de l'eau, suscite un immense intérêt à mesure que les contraintes réglementaires se durcissent (comme la récente directive « REACH » édictée par l'Union européenne) et que les exigences des consommateurs se font plus pressantes en vue d'obtenir des produits exempts de composés chimiques résiduels potentiellement dangereux.
Aujourd'hui, les applications les plus nombreuses à l'échelle industrielle consistent à utiliser les fluides supercritiques comme solvants en vue d'extraire, de fractionner ou de purifier des produits naturels provenant de l'agriculture (algues et végétaux) et de la pêche (huiles de poisson) pour obtenir des produits variés : ingrédients alimentaires, parfums et arômes, produits nutraceutiques, cosmétiques et pharmaceutiques. Mais bien d'autres applications sont aujourd'hui étudiées, principalement en vue de la synthèse, du traitement et de la mise en forme des matériaux à haute performance (céramiques, mousses et aérogels, poudres, fibres et tissus, matériaux nano-structurés, composites et polymères) dans des secteurs industriels comprenant la pharmacie (formulation des médicaments), la microélectronique, les revêtements et peintures, l'isolation thermique et phonique, la mécanique, etc. De même, l'utilisation des fluides supercritiques comme milieux de mise en œuvre de réactions chimiques ou biochimiques suscite un vif intérêt.
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5. Applications comme milieux réactionnels
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 :
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augmentation de la cinétique du fait de la haute diffusivité dans le fluide ;
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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 ;
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forte diminution du cokage de catalyseurs ;
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photo-isomérisation sélective dans le CO2 supercritique ;
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réactions hydrothermales (recyclage de polymères tel le PET, incinération de déchets toxiques, gazéification de déchets agricoles et du bois...) ;
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réactions enzymatiques ;
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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...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - G Brunner - Gas Extraction. - Berlin : Springer, 1994.
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(4) - P York, UB Kompella, BY Shekunov, ed - Supercritical Fluid Technology for drug Product Development. - Drugs and Pharmaceutical Sciences Vol. 18, New-York : Marcel Dekker, 2004.
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(5) - Y-P Sun, ed - Supercritical Fluid Technology in Materials Science and Engineering. - New-York : Marcel Dekker, 2002.
-
(6) - J Jung, M Perrut - Particle design using supercritical fluids : Literature and patent review. - J of Supercritical fluids 20 : 179-219, 2001.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Règlement (CE) no 1907/2006 du Parlement européen et du Conseil du 18 décembre 2006 concernant l'enregistrement, l'évaluation et l'autorisation des substances chimiques, ainsi que les restrictions applicables à ces substances (REACH), instituant une agence européenne des produits chimiques, modifiant la directive 1999/45/CE et abrogeant le règlement (CEE) no 793/93 du Conseil et le règlement (CE) no 1488/94 de la Commission ainsi que la directive 76/769/CEE du Conseil et les directives 91/155/CEE, 93/67/CEE, 93/105/CE et 2000/21/CE de la Commission (JOUE L 396 du 30 décembre 2006).
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