La dissolution des sels dans l'eau supercritique pour le recyclage des matériaux

Publié par Adrien le 30/04/2020 à 09:00
Source: CNRS INC
À des conditions de température et de pression élevées, l'eau entre dans des conditions dites supercritiques, qui modifient certaines de ses propriétés. Les huiles y sont solubles, mais plus les sels. Afin de pouvoir tout y solubiliser pour les faire interagir, des chercheurs de l'ICMCB (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP) et de l'I2M (CNRS/Université de Bordeaux/Arts et Métiers ParisTech/Bordeaux INP/INRAE) utilisent des sels fondus pour dissoudre les autres sels dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) supercritique. Décrite dans la revue Science Advances, leur méthode devrait trouver des applications dans les domaines de la synthèse et du recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui...) de nombreux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...).


HyMos permet de rassembler les communautés "sels fondus" et "hydrothermale supercritique". © Cyril Aymonier

En pressurisant et en chauffant en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...) au-delà de ses valeurs critiques, celui-ci devient par définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) supercritique. Après 374 degrés et 221 bars, l'eau supercritique présente des propriétés étonnantes: les huiles y sont solubles, mais pas les sels, qui précipitent. La solubilité des huiles et des molécules organiques, quasi nulle dans l'eau normale, est importante pour différentes applications, comme le traitement de l'eau, le recyclage de certains matériaux comme les fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) des matériaux composites, ou encore pour la conversion de la biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces...). L'insolubilité des sels, qui précipitent et forment des dépôts, est au contraire vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) comme un inconvénient.

En effet, certaines réactions chimiques ne peuvent plus avoir lieu et le précipité (En chimie et en métallurgie, un précipité est la formation d'une phase...) solide peut obstruer le procédé. C'est le cas, par exemple, du procédé de traitement de déchets aqueux par oxydation hydrothermale supercritique (SCWO). Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) condensée de Bordeaux (ICMCB, CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP) et de l'Institut de mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) et d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la...) de Bordeaux (I2M, CNRS/Université de Bordeaux/Arts et Métiers ParisTech/Bordeaux INP/INRAE) ont résolu cette problématique, vieille de plus de trente ans, grâce aux Hydrothermal molten salts (HyMoS): des sels fondus en milieu hydrothermal.

Leur système passe par un premier sel, choisi pour sa température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) inférieure à celle de la température critique de l'eau. Le sel précipite une fois qu'il y est injecté, mais fond aussitôt. Il est alors capable de dissoudre d'autres sels, comme le chlorure de sodium (Le chlorure de sodium est un composé chimique de formule NaCl. On l'appelle plus...) et le sulfate de sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un...), qui deviennent ainsi solubles dans le HyMoS. Cela ouvre la porte à tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) un pan de la chimie, jusqu'ici inapplicable dans l'eau supercritique. Les chercheurs explorent à présent des pistes liées à la synthèse et au recyclage des matériaux, à la chimie verte ou encore à la catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...).

Référence:

T. Voisin, A. Erriguible, C. Aymonier.
Hydrothermal Molten Salts (HyMos): a new solvent. Science Advances, 2020,6, eaaz7770.
DOI: 10.1126/sciadv.aaz7770
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