Les fluides supercritiques, notamment le CO2, sont utilisés pour leurs propriétés uniques entre liquide et gaz au-delà de leur point critique.
Ces fluides permettent des procédés innovants et écologiques dans de nombreux secteurs industriels :
- Ils offrent des avantages significatifs en termes de solubilité et de diffusion, facilitant des processus industriels plus efficaces.
- Ils sont utilisés pour différents types d'opérations unitaires telles que l'extraction, la purification, le nettoyage et la synthèse chimique.
Découvrez en davantage sur l'utilisation des fluides supercritiques !
Que signifie « supercritique » ?
Tout corps pur possède un point critique correspondant à une pression et une température donnée. Lorsque le corps pur est soumis à une pression et une température supérieures à celles de son point critique, ce corps pur est en phase dite "supercritique".
Il présente alors un comportement intermédiaire entre l’état liquide et l’état gazeux, avec des propriétés particulières : une masse volumique élevée comme celle des liquides, un coefficient de diffusivité intermédiaire entre celui des liquides et des gaz, et une faible viscosité (comme celles des gaz).
La courbe d’équilibre liquide-gaz est interrompue au niveau du point critique, assurant un continuum des propriétés physico-chimiques.
On parle ainsi de fluide supercritique lorsqu'un fluide est chauffé au-delà de sa température critique et lorsqu'il est comprimé au-dessus de sa pression critique. Ce comportement de la matière a été observé pour la première fois en 1822 par un ingénieur et physicien français, Charles Cagniard de La Tour. Il a ensuite été utilisé sous le terme de fluide supercritique par le chimiste irlandais Thomas Andrews.
Les fluides supercritiques : Comment cela fonctionne ?
Qu'est-ce que le CO2 supercritique ?
Le fluide supercritique le plus utilisé est le CO2 (dioxyde de carbone). Dans sa phase supercritique, il présente l’avantage d’être un solvant "vert" totalement neutre, non toxique, non polluant, non inflammable. Il peut être mis en oeuvre à des températures voisines de l'ambiante (sa température critique est de 31°C) et à des pressions élevées (sa pression critique est de 74 bar) mais facilement atteignables avec les technologies disponibles aujourd'hui. De plus, le CO2 est largement disponible à haute pureté et à bas prix.
Qu'est-ce que l'eau subcritique et supercritique ?
Le point critique de l'eau est beaucoup plus élevé que celui du CO2, mais ses applications sont prometteuses, dont certaines sont en voie d'industrialisation.
L'eau dans sa phase supercritique (Pression > 221 bar; Température > 374°C) précipite les composés inorganiques et devient un solvant de la matière organique. Les procédés utilisant l'eau supercritique sont également appelés procédés hydrothermaux.
L'eau dans sa phase subcritique (Pression : 15 à 100 bar ; Température : 150 à 250°C) peut solubiliser certains composés hydrophobes et peut donc être utilisée pour extraire des produits végétaux.
Concernant le traitement de déchets, le procédé utilisant l'eau subcritique est aussi appelé oxydation en voie humide.
Les autres fluides supercritiques
Outre l'eau et le dioxyde de carbone, des composés tel que l'éthane, le propane sont également utilisés dans leur phase supercritique pour certaines applications (extraction, réactions chimiques...).
Quel intérêt ?
Une avancée vers la chimie durable
Les fluides supercritiques sont considérés comme une avancée dans le domaine de la chimie verte en raison de leur capacité à remplacer les solvants pétrochimiques conventionnels dans diverses applications industrielles .
Ils offrent une alternative plus propre et plus écologique tout en conservant les avantages des liquides et des gaz.
Par exemple, les fluides supercritiques peuvent être utilisés pour extraire les composants actifs des matières végétales de manière plus efficiente et respectueuse de l'environnement que les méthodes conventionnelles.
De plus, leur faible viscosité et leur forte diffusivité peuvent contribuer à la réduction de la consommation d'énergie et à la minimisation des déchets lors de ces processus. Les fluides supercritiques sont donc considérés comme un pas en avant vers une chimie plus durable et plus respectueuse de l'environnement.
