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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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4. Élaboration de matériaux innovants
Depuis une vingtaine d'années, de nombreux travaux de recherche ont mis en œuvre les fluides supercritiques – principalement le CO2 et l'eau – en vue de l'élaboration de « nouveaux matériaux » aux applications les plus variées.
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Extraction
L'application industrielle la plus répandue semble être le déliantage des céramiques, réalisé par extraction du liant par le CO2 supercritique, ce qui permet d'obtenir un objet très homogène sans formation de bulles et sans modification géométrique lors du traitement. Une autre application consiste à extraire les solvants résiduels de milieux poreux ou de poudres fines, comme les poudres métalliques élaborées en milieu non aqueux.
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Nettoyage et traitement de surface
La substitution des solvants chlorés largement utilisés pour le nettoyage de pièces mécaniques a fait l'objet de très importantes études et plusieurs applications industrielles ont été développées. Ces travaux ont montré que si le CO2 liquide ou supercritique est un solvant capable d'éliminer efficacement les huiles minérales, son pouvoir solvant est nettement inférieur à celui des solvants chlorés et, surtout, les temps de traitement plus longs et les possibilités réduites de fonctionnement « à la chaîne » limitent très fortement les cas où cette substitution est économiquement compétitive malgré le durcissement de la réglementation sur la mise en œuvre des solvants chlorés. Toutefois, un créneau intéressant d'utilisation du CO2 consiste à réaliser dans une même opération le nettoyage de la surface et son traitement (revêtement).
Les propriétés physico-chimiques particulières du CO2 ont conduit à envisager son utilisation lors du traitement des wafers de silicium en microélectronique : ainsi, le séchage final de MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) est opéré dans de nombreuses installations, le CO2 permettant une élimination complète des solvants organiques sans que les pièces mobiles ne restent collées. De plus, la pénétration des liquides classiquement utilisés est difficile dans les gravures nanométriques du fait des forces de capillarité, alors que le problème ne se pose pas avec une phase supercritique ; toutefois, là encore, le pouvoir solvant limité du CO2 restreint le nombre...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - G Brunner - Gas Extraction. - Berlin : Springer, 1994.
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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.
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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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