Septembre 2007 - n°124

Le CO2 supercritique : une technologie d’extraction et de fractionnement en fort développement

Hitex

La technologie du C02 supercritique présente d’incontestables atouts sur les plans qualitatif et écologique. En effet, elle n’utilise pas de solvants organiques, ni de fortes températures, et de génère pas d’effluents. Son pouvoir solvant à géométrie variable, permet d’extraire de nombreuses molécules.

D’un point de vue environnemental, le CO2, gaz naturel non toxique et alimentaire, remplace avantageusement de nombreux solvants organiques soumis à des réglementations de plus en plus sévères. Il ne contribue pas à l’effet de serre, étant utilisé en circuit fermé.
Cependant, le coût élevé des équipements, lié aux hautes pressions, est un frein au développement industriel de cette technologie. Pour lever cet inconvénient, la société Hitex, basée à Vannes, propose à ses clients industriels des prestations de R&D et de la sous-traitance industrielle dans le domaine de l’extraction, du fractionnement et de la purification.

Extraction supercritique : « Une technique d'extraction ou le solvant est un fluide supercritique ».

Un fluide est dit supercritique lorsqu'il est placé dans des conditions de température et de pression au-delà de son point critique. Les fluides supercritiques ont une viscosité proche de celle des gaz, une densité proche de celle des liquides, et une diffusivité élevée. Ainsi, les fluides supercritiques ont un pouvoir solvant dit "à géométrie variable" : la solubilité des composés évolue avec les conditions de pression et de température du fluide.
De nombreux secteurs d’activités sont intéressés par la technologie du CO2 supercritique. Les applications sont multiples : décafféination sans solvant, extraction d'huiles, élimination de contaminants, purification de protéines extraction d'arômes, extraction d’huiles essentielles, désodorisation, décoloration. De nombreux fluides supercritiques sont étudiés, en particulier l'eau et le propane, mais le plus communément utilisé reste le CO2.

La technologie du CO2 supercritique

Cette technologie est basée sur le pouvoir solvant du CO2 qui est modulable à volonté selon les conditions de pression et de température qu’on lui applique.

A l’état supercritique (plus de 74 bar et de 31°C), le CO2 possède des propriétés très particulières. Le fluide obtenu est caractérisé par une grande diffusivité (de l’ordre de celle des gaz), ce qui lui confère une bonne aptitude à la diffusion, et une densité élevée qui le dote d’une capacité de transport et d’extraction importante.

Un procédé d’extraction par CO2 supercritique fonctionne en circuit fermé. Il comporte des organes de mise en pression (pompes) et en température (échangeurs) afin d’amener le CO2 au-dessus de son point critique.

Le produit à traiter est placé dans un extracteur traversé par le flux de CO2 supercritique. Le fluide se charge en composé extrait, puis il est détendu, passe en phase gazeuse et se sépare du composé extrait. Ce dernier est recueilli dans un séparateur.

Les molécules solubles dans le CO2 supercritique, donc extractibles, sont les composés peu polaires de faible masse moléculaire, tels que les composés aromatiques, des alcools, des esters, de nombreux pigments, les stérols, les oligomères. Les produits non solubles dans le CO2 supercritique sont les protéines, les polysaccharides, les glycolipides, les sucres, les minéraux. Ils peuvent donc être purifiés par la technologie du CO2 supercritique

Les avantages du CO2

- C’est un produit naturel, abondant dans la nature et disponible.
- Il est non toxique, inerte, inodore, incolore et insipide.
- Son utilisation n’altère pas les produits, et ne génère pas de résidus polluants.
- Peu coûteux, il rend la technique attractive et viable.

Le CO2 supercritique comme solvant de choix

Avec une faible température critique (31°C), le CO2 se positionne en tête des fluides supercritiques industriels : il permet de développer des procédés à basse température pour des produits thermosensibles. Il présente par ailleurs de nombreuses propriétés qui en font un solvant de choix...D'une manière générale, le CO2 supercritique permet de solubiliser des composés apolaires et de faible poids moléculaire. Il présente des propriétés désinfectantes vis-à-vis de virus et bactéries, bien qu'on ne puisse parler de stérilisation.

2 lignes de productions d’une capacité supérieure à 1000 tonnes/an

Hitex accompagne ses clients dès le stade développement et assure la production industrielle des produits développés. Hitex met à la disposition de ses clients une véritable unité industrielle comportant 2 lignes de traitement.
- Une première ligne mixte, équipée de 3 extracteurs de 150 litres et d’une colonne de fractionnement, permet de traiter des charges solides en semi-continu ou liquides en continu
- Une 2ème ligne, adaptée au traitement spécifique des charges solides, est équipée de 2 extracteurs de 500 litres. La capacité de traitement de l’ensemble dépasse les 1000 tonnes/an de matières premières solides ou liquides tout en assurant une flexibilité et une réactivité importantes.
Hitex dispose par ailleurs d’un pilote semi-industriel permettant de réaliser des tests préliminaires et des études de faisabilité. Il est équipé d’extracteurs, de 4 litres et 60 litres (produits solides). Et d’une colonne de fractionnement (liquides).
Cet équipement permet de faire des tests sur de nouveaux produits et de réaliser des petits lots de quelques dizaines de Kg à 500 Kg de charge solide ou de quelques centaines à quelques milliers de Kg de charge liquide, éventuellement en atmosphère contrôlée (salle blanche).

De nombreuses applications ont été réalisées avec succès par Hitex, notamment :

- l’extraction d’arôme et de parfums ; arômes naturels (fruits, fleurs, graines), arômes d’alcools (rhum, whisky, brandy), huiles essentielles.
- L’extraction de matières grasses (délipidation de farine)
- L’extraction de principes actifs (en phytopharmacie, extraction d’actifs végétaux : saw palmetto, kawa-kawa, pygeum africanum…)
- L’élimination de composés indésirables (pesticides)
- Extraction/formulation en ligne : extraction d’actifs et mise sur support solide ou liquide, obtention de formules prêtes à l’emploi dans les domaines cosmétiques et alimentaires (brevet Hitex).
- Hitex développe, avec ses clients, de nouveaux procédés et de nouveaux produits en combinant aussi le CO2 supercritique avec d’autres technologies propres.

La technologie du CO2 supercritique est basée sur le pouvoir solvant du CO2 qui est modulable selon les conditions de pression et de température appliquées. Elle permet, des extractions sélectives sans dénaturer les molécules sensibles grâce aux conditions de température modérées. Les produits obtenus ne contiennent pas de résidus de solvant, avantage réglementaire important. C’est une technologie Bio, non polluante et sans effluents. Par ailleurs, l’utilisation de co-solvants modifie le pouvoir solvant du CO2 supercritique et permet d’autres possibilités d’extraction.