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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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1. Traitement de produits naturels
Le CO2 est considéré comme le solvant « vert » par excellence, ininflammable, non toxique (hormis le risque d'asphyxie à haute concentration), largement disponible dans le monde entier à bas prix (de l'ordre de 0,15 à 0,20 €/kg en Europe) et à haute pureté. Solvant non polaire, il présente toutefois un pouvoir solvant relativement limité vis-à-vis des composés peu ou non polaires (hydrocarbures, lipides, arômes, etc.) en comparaison avec celui des solvants liquides non polaires classiques, mais une sélectivité beaucoup plus élevée, permettant de fractionner des mélanges de façon très efficace. Plus généralement, les solvants supercritiques – à l'exception du diméthyl éther qui est très rarement employé – ne sont donc susceptibles de se substituer que partiellement aux solvants liquides.
On retiendra que le CO2, éventuellement additionné d'éthanol, peut donc remplacer avantageusement les solvants organiques non ou peu polaires (hydrocarbures aliphatiques et cyclohexane, acétate d'éthyle), mais pas les solvants polaires comme les alcools (méthanol, éthanol, isopropanol), ou les mélanges hydroalcooliques.
1.1 Extraction supercritique (SFE)
L'extraction supercritique vise à extraire des composés d'une matière solide par percolation d'un fluide supercritique : dans l'immense majorité des cas, le CO2 ou le CO2 additionné d'un cosolvant polaire, le plus souvent l'éthanol. Il s'agit d'un procédé fonctionnant en batch, car il n'existe pas de technique prouvée pour introduire et décharger une charge solide dans un récipient sous haute pression en continu (à l'exception d'une unité de décaféination de café vert de très grande capacité). Ceci implique inévitablement des moyens techniques et humains conséquents pour gérer ces mouvements de charges solides.
L'extraction de très nombreux produits a été étudiée dans des dizaines de laboratoires et une abondante bibliographie est disponible aujourd'hui. Il faudrait un livre entier pour les analyser : sont citées ci-dessous les applications connues à l'échelle industrielle, sachant que plusieurs fabricants proposent de longues listes d'extraits CO2 et que les unités se multiplient surtout en Asie (Chine, Taïwan, Corée, Inde) :
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produits...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - G Brunner - Gas Extraction. - Berlin : Springer, 1994.
-
(2) - E Stahl, KW Quirin, D Gerard - Dense Gases for Extraction and Refining. - Berlin : Springer-Verlag, 1987.
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(3) - JB King, TR List, ed - Extraction of natural products using near-critical solvents. - London : Blackie A & P, 1993.
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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.
-
(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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