Le CO2 supercritique appliqué à l’industrie de la parfumerie

Les consommateurs sont aujourd’hui à la recherche de produits naturels, soucieux de consommer des cosmétiques et parfums au plus proche des végétaux et respectueux de la santé et de l’environnement.

Le défis est posé au industriels du secteur qui se tournent vers les outils technologiques qui permettent de préserver les composants et les bénéfices du végétal naturel sans le dénaturer. En parallèle, ils se heurtent à des réglementations durcies (en termes d’allergènes par exemple), aux restrictions liées aux pesticides, aux interdictions de certaines matières premières etc. Dans ce contexte, la technologie de CO2 supercritique apparaît comme une solution d’extraction idéale pour conserver les caractéristiques originelles des éléments végétaux et comme outils technologique complémentaire.

Aujourd’hui l’écologie, le respect de l’environnement, de la santé deviennent des principes essentiels que les entreprises se doivent de respecter. Les 12 principes de la chimie verte et les 6 principes l’éco-extraction sont directement respectés par la technologie supercritique.

 

Quand la chimie se tourne vers l’écologie

chimie verte

Les douze principes de la chimie verte

  1. Prévention
    Mieux vaut éviter de produire des déchets que d’avoir ensuite à les traiter ou s’en débarrasser.
  2. Économie d’atomes
    Mise en œuvre de méthodes de synthèse qui incorporent dans le produit final tous les matériaux entrant dans le processus.
  3. Conception de méthodes de synthèse moins dangereuses
    Dans la mesure du possible, les méthodes de synthèse doivent utiliser et produire des substances peu ou pas toxiques pour l’homme et l’environnement.
  4. Conception de produits chimiques plus surs
    Mise au point de produits chimiques atteignant les propriétés recherchées tout en étant le moins toxiques possible.
  5. Solvants et auxiliaires moins polluants
    Renoncer à utiliser des auxiliaires de synthèse (solvants, agents de séparation, etc.) ou choisir des auxiliaires inoffensifs lorsqu’ils sont nécessaires.
  6. Recherche du rendement énergétique
    La dépense énergétique nécessaire aux réactions chimiques doit être examinée sous l’angle de son incidence sur l’environnement et l’économie, et être réduite au minimum. Dans la mesure du possible, les opérations de synthèse doivent s’effectuer dans les conditions de température et de pression ambiantes.
  7. Utilisation de ressources renouvelables
    Utiliser une ressource naturelle ou une matière première renouvelable plutôt que des produits fossiles, dans la mesure où la technique et l’économie le permettent.
  8. Réduction du nombre de dérivés
    Éviter, si possible, la multiplication inutile des dérivés en minimisant l’utilisation de radicaux bloquants (protecteurs/déprotecteurs ou de modification temporaire des processus physiques ou chimiques) car ils demandent un surplus d’agents réactifs et peuvent produire des déchets.
  9. Catalyse
    L’utilisation d’agents catalytiques (aussi sélectifs que possible) est préférable à celle de procédés stœchiométriques.
  10. Conception de produits en vue de leur dégradation
    Les produits chimiques doivent être conçus de telle sorte qu’en fin d’utilisation ils se décomposent en déchets inoffensifs biodégradables.
  11. Observation en temps réel en vue de prévenir la pollution
    Les méthodes d’observation doivent être perfectionnées afin de permettre la surveillance et le contrôle en temps réel des opérations en cours et leur suivi avant toute formation de substances dangereuses.
  12. Une chimie fondamentalement plus fiable
    Les substances et leur état physique entrant dans un processus chimique doivent être choisis de façon à prévenir les accidents tels qu’émanations dangereuses, explosions et incendies.

Source: Paul T. Anastas et John C. Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, New York, 1998.

 

Les six principes de l’éco-extraction :

1. Favoriser l’innovation par la sélection variétale et l’utilisation de ressources végétales renouvelables,

2. Utiliser des solvants alternatifs,

3.  Réduire la consommation énergétique par l’assistance de technologies innovantes et favoriser la récupération d’énergie

4.  Favoriser la création de coproduits au lieu de déchets pour intégrer la voie de la bio- ou agro-raffinerie,

5.   Réduire les opérations unitaires grâce à l’innovation technologique et favoriser les procédés sûrs, robustes et contrôlés,

6.Privilégier un produit non dénaturé, biodégradable et sans contaminants.

 

L’extraction au CO2 supercritique.

supercritical CO2 fractionation

 

Le CO2 devient supercritique quand sa pression et sa température dépassent le point critique. L’augmentation de la pression va augmenter la densité du CO2, et, ainsi son pouvoir solvant. Le CO2 supercritique présente un coefficient de diffusivité important. La viscosité du CO2 à l’état supercritique se rapproche de celle du gaz. Grâce à ces propriétés, le CO2 supercritique entre dans le cœur de la matière pour en extraire les composés d’intérêt. La variation des paramètres opératoires de l’extraction permet de jouer sur le pouvoir de solvatation du CO2 et ainsi choisir les molécules ou composés extraits selon leur nature chimique.

Une certaine orchestration des paramètres de débit, pression et de température modifiant les propriétés permet une extraction sélective et précise dans la matrice végétale. Le CO2 est un solvant vert (peu coûteux, peu polluant, recyclable) qui présente un avantage majeur : le CO2 atteint le seuil supercritique à une température de 31.1°C et une pression de 73.8 bar. Pour comparaison l’eau atteint l’état supercritique à 374°C et 220 bar. Grâce à ces mesures atteignables, le CO2 présente l’avantage de respecter et de ne pas détruire les molécules thermosensibles. Pour augmenter le prisme de possibilité d’extraction il est possible de coupler le CO2 supercritique à un co-solvant. Le CO2 est très miscible avec les solvants organiques tels que l’éthanol. Ainsi il devient aussi un solvant idéal avec les produits polaires.

En parfumerie, l’utilisation de CO2 supercritique pour l’extraction et le fractionnement permet d’obtenir des extraits parfumés de fleurs fraîches. Cette extraction au CO2 supercritique permet d’obtenir des extraits différents d’extraits obtenus à base d’hexane. Les grands noms du secteur sont de plus en plus nombreux à se tourner vers des extrait CO2 qui présentent des propriétés organoleptiques différentes. Jungle Essence de Blauer en 2019 utilise dans la composition de sa gamme de parfum de l’extrait CO2 de cardamome.

La technologie d’extraction au CO2 supercritique est une technologie viable et économiquement rentable. Elle est de plus en plus utilisée par les parfumeurs qui se démarquent avec cette technologie et parviennent à répondre aux besoins du marché.

(D'après la l'article publié sur L’ACTUALITÉ CHIMIQUE N° 444-445, fiche 70,  préparée par Cyrille SANTERRE (csanterre@isipca.fr)1-2, Nadine VALLET1 et David TOUBOUL2 (1ISIPCA, Institut Supérieur International du Parfum, de la Cosmétique et de l’Aromatique alimentaire, Versailles ; 2ICSN, Institut de Chimie des Substances Naturelles,CNRS, Gif-sur-Yvette).

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