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Procédés de séparation

2023-07-10

Naturellement il n'existe pas ou peu d'éléments purs, tous font partie de mélanges. Dans les domaines de physique-chimie, on parle de séparation lorsqu'une opération permet d'obtenir deux produits distincts à partir d'un élément initial. Les techniques se basent sur les propriétés physico-chimiques des différents composés d'un mélange[1], il n'est pas rare qu'une seule opération ne suffise pas, et qu'il y en ait des intermédiaires.

Extraction

L'extraction est généralement la première étape, qui permet d'obtenir une solution à partir de matière première. On utilise un solvant non-miscible avec le composant initial, et ayant une plus forte affinité avec les éléments d'intérêt.

Le choix du solvant est essentiel, on distingue les solvants hydrophiles et inorganiques (ex : eau), en opposition aux solvants hydrophobes et organiques (ex : éthanol). La sélection se fait selon des critères de sélectivité (affinité), solubilité, coût, et sécurité.

L'extraction pouvant se résumer à un phénomène osmotique de diffusion, il peut-être utile d'augmenter la surface de réaction par un pré-broyage dans le cas d'une extraction solide-liquide. On parle respectivement de percolation, et de lixiviation selon que la réaction soit rapide ou lente.

Selon la température lors de l'opération, une extraction solide-liquide porte différent noms :

D'autres méthodes extractives plus complexes existent mais nécessitent un équipement plus conséquent[2].

Distillation

La distillation fait partie des processus de séparation thermique, impliquant une transition de phase, en l'occurence avec une ébullition. L'opération consiste à faire bouillir un liquide (pouvant être issu d'une extraction), avant d'en récupérer les vapeurs par condensation dans un récipient indépendant. Le processus fait ainsi appel à la volatilité des composés.

Il existe une multitude de montages selon le matériel disponible dont le réfrigérant qui peut se résumer à un simple couvercle ou, traditionnellement, un alambic.

Enfleurage

Le procédé d'enfleurage est une méthode de séparaton solide-solide qui peut se faire à froid comme à chaud, où la matière première est directement mise à infuser dans un corps gras neutre. Une fois terminé, on obtient alors une pommade.

L'important coût de mise en œuvre de l'enfleurage pousse à lui préférer des méthodes avec un rendement plus élevé pour un coût plus faible. Son intérêt est aujourd'hui principalement historique bien qu'on considère certains éléments trop fragiles pour d'autres méthodes.

Références

[1] Analytical chemistry 2.1, Harvey 2016

[2] Techniques for extraction and isolation of natural products: a comprehensive review, Zhang 2018