Le rendez-vous de l'innovation #54
Les fluides supercritiques
Le saviez-vous ? Au niveau mondial, 50% de la caféine est extraite par CO2 supercritique et les bouchons de liège utilisés pour nos bouteilles de vin sont traités par fluides supercritiques pour ne plus avoir le fameux « goût du bouchon » peu apprécié. Mais alors que sont les fluides supercritiques ? Explications ci-dessous.
- Qu’est-ce qu’un fluide supercritique ?
Le plus souvent, trois états de la matière sont connus : solide, liquide et gazeux. Le fluide supercritique est un état de la matière atteint lorsqu’un corps pur est chauffé au-delà de sa température critique et comprimé au-delà de sa pression critique. Il présente alors des propriétés physiques qui sont intermédiaires entre celles des liquides et des gaz. Par exemple, ce type de fluide présente une masse volumique élevée équivalente à celle des liquides, un coefficient de diffusivité intermédiaire et une faible viscosité comme les gaz. Cet état de la matière a été découvert par l’ingénieur et physicien français Charles Cagniard de La Tour en 1822. Aujourd’hui, le fluide le plus utilisé à l’état supercritique est le CO2. En effet, il présente de nombreux avantages comme sa grande disponibilité, son absence de toxicité, le fait qu’il n’est pas polluant ni inflammable. Les autres fluides très employés sont l’eau, le R134a, l’éthane et le propane.
- Les principales applications des fluides supercritiques
Ces fluides sont de plus en plus utilisés dans l’industrie chimique pour remplacer les solvants organiques nocifs. Les domaines d’application des fluides supercritiques sont nombreux tout comme les procédés les utilisant : extraction, nettoyage, imprégnation, séchage, polymérisation… Toutefois, il y a quatre utilisations principales de ces fluides : l’extraction de molécule, la micronisation, la stérilisation à froid et l’imprégnation.
Pour l’extraction, celle par CO2 supercritique est la plus courante. Le principe de cette méthode fonctionne avec n’importe quelle matière première telle que l’extraction des pigments de fruits et légumes ou de la nicotine des cigarettes. Le pendant de ce process est l’imprégnation : au lieu de retirer un composé, on l’y dépose comme pour les teintures ou le tannage dans l’industrie textile. Concernant la stérilisation, son usage présente l’avantage d’être plus rapide que les méthodes classiques avec des températures plus faibles pour ne pas risquer de cuire le produit. Enfin, la micronisation permet d’obtenir des poudres très fines censées améliorer la biodisponibilité de composés d’intérêt ou principes actifs comme dans les médicaments par exemple.
- Les innovations supercritiques
Les fluides supercritiques sont donc de plus en plus utilisés dans l’industrie et à ce titre, ils sont au cœur de nombreux travaux de R&D.
Depuis quelques années, de nombreuses recherches portent sur les réacteurs nucléaires à eau supercritique (RESC). Ce fluide est utilisé à la place de l’eau pressurisée ou bouillante.
Ces travaux pourraient permettre d’améliorer le rendement thermique des centrales d’environ 45% par rapport aux modèles classiques. L’étude de ce type de réacteurs s’effectue dans le cadre du Forum International Génération IV comprenant 11 pays dont la France.
Cependant, plusieurs difficultés doivent encore être résolues telles que la mise en œuvre de matériaux de revêtement capables de résister à des températures plus importantes que celles des réacteurs actuels.
Les fluides supercritiques jouent donc un rôle important dans le développement de process alternatifs aux méthodes traditionnelles et plus respectueux de l’environnement et nécessitent de poursuivre les travaux de R&D.
