Extrusion réactive
L'extrusion réactive est un processus industriel utilisé notamment en chimie des polymères et dans l'industrie agroalimentaire.
Principe
modifierDans le procédé d'extrusion réactive, l'extrudeuse est considérée comme un réacteur chimique de type continu. Cela permet de combiner en une seule opération divers procédés qui étaient auparavant effectués dans des installations différentes offrant donc des discontinuités[1].
L'extrudeuse est une machine à double-vis. Les deux vis sans fin sont souvent de pas inverse et associées, ce qui permet d'assurer un flux dans un sens et un contre-flux. Elles présentent suivant les sections différentes géométries, dépendant des spécificités des molécules à traiter. Une zone de malaxage permet de casser les agglomérats et de disperser les charges[1]. Toutefois d'autres dispositions existent : vis corotatives de même pas, interpénétrées ou non, en fonction des réaction souhaitées[2].
Atouts
modifierLe procédé offre une grande capacité de mélanges des fluides plus ou moins visqueux, qu'ils soient homogènes ou hétérogènes, favorisant les réactions en milieu polymère fondu. La conception modulaire permet de s'adapter à des formulations complexes. Les temps de réaction sont courts, la matière restant moins de deux minutes dans le dispositif, et le processus continu. Le dégazage est efficace du fait du mélange permanent qui permet une élimination optimale des sous-produits de réactions et des résidus monomères. Par ailleurs, l'extrudeuse n'est pas remplie par les fluides, contrairement aux extrudeuses monovis, et la pression n’est donc pas élevée. Enfin, la forme finale du produit en sortie de réacteur est directement utilisable par les industriels transformateurs[3],[4],[5].
Contraintes
modifierAfin d'assurer une fluidité optimale des polymères ainsi que des systèmes réactifs, une température élevée doit généralement être maintenue dans l'extrudeuse. Outre la contrainte énergétique que cela induit, la viscosité élevée peut encore amener à des échauffements localisés produisant des réactions non-souhaitées et d'éventuelles dégradations du produit. Toutefois cette température est modulable en fonction de l'emplacement dans le dispositif. En outre, le procédé d'extrusion réactive, très adapté aux petits volumes des laboratoires, se prête mal à un usage industriel avec des mise en jeu de quantités importantes[3],[4],[5].
Usages
modifierDu fait de ses caractéristiques, l'extrusion réactive, à vis corotatives et contrarotatives, s'avèrent présenter un bilan technique et économique favorable pour le traitement réactif des polymères thermoplastiques[4].
Agroalimentaire
modifierL'extrusion réactive est utilisée dans l'industrie agroalimentaire, notamment pour fournir des produits d'alimentation animale. Le mélange très homogène pouvant être obtenu permet de garantir une qualité nutritionnelle constante en sortie, ainsi que d'utiliser des intrants très divers. cette technique est en outre assez rentable[6].
Chimie des polymères
modifierEn chimie des polymères, le procédé est utilisé pour fabriquer des films plastiques, des feuilles extrudées, des tubes et profilés extrudés. Il est également utilisé dans les technologies de recyclage des plastiques[7].
Chimie bio-sourcée
modifierEn chimie biosourcée, le procédé d'extrusion réactive permet d'extraire les différents composés chimique d'un substrat complexe. Par exemple, il permet de séparer la chitine du carbonate de calcium depuis une coquille de crustacé[8].
Notes et références
modifier- Bounor-Legaré, Becquart & Fenouillot 2017, Introduction, p. 47.
- Makoure, Arhaliass, Echchelh, Baron & Legrand 2019, 3. The extruder types, p. 4 & 5.
- Bounor-Legaré, Becquart & Fenouillot 2017, Introduction, p. 48.
- Cassagnau & Bounor-Legaré 2019, Chapitre 1. Aspects fondamentaux — Véronique Bounor-Legaré & Emmanuel Beyou. Chimie des systèmes réactifs, p. 1 à 18.
- Makoure, Arhaliass, Echchelh, Baron & Legrand 2019, 2. Reactive extrusion and their benefits, p. 2 à 4.
- Makoure, Arhaliass, Echchelh, Baron & Legrand 2019, 5. The application fields of reactive extrusion process — 5.1. Agri-food sector, p. 7.
- Makoure, Arhaliass, Echchelh, Baron & Legrand 2019, 5. The application fields of reactive extrusion process — 5.2. Plastic industry, p. 7.
- Makoure, Arhaliass, Echchelh, Baron & Legrand 2019, 6. Application of reactive extrusion to sea products — 6.1. Extraction of chitin from crustacean by-product, p. 8 à 10.
Voir aussi
modifierArticles connexes
modifierBibliographie
modifier- [Bounor-Legaré, Becquart & Fenouillot 2017] Véronique Bounor-Legaré, Frédéric Becquart et Françoise Fenouillot, « L’extrusion réactive — Une voie privilégiée pour la synthèse de nouveaux matériaux polymères et composites », L'Actualité chimique, Société chimique de France, nos 422-423, , p. 47-58 (ISSN 0151-9093, lire en ligne, consulté le )
- [Formela, Zedler, Hejna & Tercjak 2017] (en) K. Formela, Ł. Zedler, A. Hejna et A. Tercjak, « Reactive extrusion of bio-based polymer blends and composites – Current trends and future developments », Express Polymer Letters, vol. 12, no 1, , p. 24-57 (ISSN 1788-618X, lire en ligne, consulté le )
- [Cassagnau & Bounor-Legaré 2019] Philippe Cassagnau (dir.) et Véronique Bounor-Legaré (dir.), Extrusion réactive : des aspects fondamentaux aux développements industriels, Lavoisier, coll. « Science et ingénierie des matériaux », , 286 p. (ISBN 9782746248717, présentation en ligne)
- [Makoure, Arhaliass, Echchelh, Baron & Legrand 2019] (en) Dounia Makoure, Abdellah Arhaliass, Adil Echchelh, Régis Baron et Jack Legrand, « Procédé d’extrusion réactive et/ou enzymatique pour l’extraction de phycocolloïdes : application aux produits de la mer », Science et technologie des aliments, t. 2, no 1, (ISSN 2752-6860, DOI 10.21494/ISTE.OP.2021.0675, lire en ligne, consulté le )
