STPI : Procédés en CO₂ supercritique
Animatrice : Séverine Camy
Le CO₂ supercritique comme substitut aux solvants organiques
Les activités de ce thème sont centrées autour de la substitution des solvants organiques par le CO₂ supercritique pour le développement de procédés propres de réaction et de séparation. L’étude (expérimentale et théorique) du comportement thermodynamique des mélanges ou solutés mis en jeu avec le CO₂ à haute pression est un outil utilisé de façon générique pour mettre en oeuvre ces procédés de façon optimale.
Pilote d’extraction 25 L -70 MPa (CRITT GPE).
Une approche scientifique de modélisation couplée à l’expérimentation
Une activité à maturité
Les problématiques posées par l’utilisation de CO₂ supercritique comme solvant de séparation ou purification continuent de faire l’objet de recherches prenant la forme de participation à des projets ANR ou d’encadrement de thèses. Un fait marquant sur la période écoulée est l’extension du champ d’investigation de ce groupe, qui va aujourd’hui de la modélisation de l’opération (en vue de son extrapolation à l’échelle industrielle) à la caractérisation des propriétés des produits obtenus. En particulier, une collaboration avec la Faculté des Sciences Pharmaceutiques de Toulouse permet aujourd’hui d’étudier l’influence des conditions de procédés sur les activités biologiques des extraits obtenus (anti-oxydantes, anti-cancéreuse). L’approche a été appliquée aussi bien à l’extraction d’huiles essentielles qu’à la récupération de lipides contenus dans des levures (ANR-PNRB Lipicaero 2007-2010) ou des micro-algues (projet BQR Algoval). Le niveau de maturité dans le domaine de l’extraction allié aux savoir-faire sur les dispositifs expérimentaux est tel qu’aujourd’hui cette activité fait l’objet, par l’intermédiaire du CRITT Génie des Procédés adossé au laboratoire, d’un nombre important d’opérations de transfert de technologies vers les PME/PMI.
De nouveaux domaines d’applications
L’utilisation de CO₂ supercritique en tant que solvant de réaction pour le développement d’une chimie propre est toujours au centre des recherches du groupe. En particulier, la période en cours a vu la réalisation d’une thèse puis d’un contrat de recherche avec la société SANOFI Aventis concernant la mise en oeuvre d’une synthèse d’intermédiaire pharmaceutique par réaction de Friedel-Crafts en mode continu. Dans ce projet, il s’agissait de relever un triple défi : substitution du solvant organique par le CO₂ , passage du mode discontinu vers le mode continu et changement de la nature du catalyseur (homogène vers hétérogène). De plus, l’équipe poursuit ses recherches dans le domaine de la chimie dans/avec le CO₂ à travers un travail sur la carbonatation organique (synthèse de carbonate de diméthyle) et minérale (granulats de béton).
En lien direct avec les autres thèmes du département
De nouvelles interactions : La période 2009-2014 a été marquée par le démarrage d’une activité concernant la mise en oeuvre du fractionnement de mélanges liquides par le CO₂ supercritique en mode continu en contacteur à garnissage. Contrairement au traitement de solides par CO₂ supercritique, le fractionnement de liquide fait aujourd’hui l’objet d’un faible développement industriel dû en partie à une plus grande complexité d’opérabilité. L’étude a été abordée dans le cadre d’une collaboration intra-département avec le thème « Séparations Réactives » pour les aspects relatifs aux écoulements fluide-liquide sur garnissage. L’étude porte aujourd’hui sur l’évaluation des performances de ces contacteurs par étude expérimentale et par simulation du transfert de matière dans le cas de mélanges modèles. La compréhension et la maîtrise de ce type de procédés a fait l’objet de plusieurs dépôts de projets à l’ANR et de participations à des congrès.