Des chercheurs de la North Carolina State University ont démontré un nouveau technologie verte pour le criblage accéléré et la récupération des solvants « commutables » utilisés dans les applications de chimie verte. La nouvelle approche rend le processus de criblage des centaines de fois plus rapide et accélère considérablement la vitesse à laquelle les solvants peuvent être extraits de la solution.

« Nous avons effectivement créé une plateforme qui rend la chimie verte plus verte, " dit Milad Abolhasani, professeur adjoint de génie chimique et biomoléculaire à l'État de Caroline du Nord et auteur correspondant d'un article sur le travail. "Ce travail accélère la capacité de l'industrie à identifier le meilleur solvant commutable pour un processus chimique spécifique, puis donne à l'industrie des outils avancés pour récupérer ce solvant beaucoup plus rapidement qu'avec les approches précédentes."

Sont en cause les solvants commutables, qui modifient leurs propriétés physico-chimiques lorsqu'elles sont exposées au dioxyde de carbone (CO 2 ). Cette étude a porté sur les solvants qui deviennent hydrophiles en présence de CO 2 et de l'eau, mais sont hydrophobes lorsque le CO 2 est retiré. Cela les rend attrayants pour une utilisation dans les processus de l'industrie chimique et pharmaceutique, car le solvant peut être facilement éliminé du produit en ajoutant du CO 2 et de l'eau. Le solvant peut ensuite être récupéré de l'eau en éliminant le CO 2 .

"Toutefois, d'un point de vue industriel, il y a des défis importants, " Abolhasani dit. " Plus précisément, le processus de sélection des candidats pour identifier le solvant commutable le plus efficace pour une application particulière peut être extrêmement long et laborieux. Et une fois que vous avez le bon candidat solvant commutable, le supprimer à grande échelle peut également prendre beaucoup de temps. »

Pour résoudre le problème de dépistage, L'équipe d'Abolhasani a utilisé une plate-forme de chimie en flux à micro-échelle qui fait passer des échantillons de 5 microlitres à travers un tube perméable aux gaz entouré de CO 2 . Cela garantit que le solvant dans l'échantillon est en contact constant avec le CO 2 (c'est à dire., transfert de masse intensifié), accélérer la réaction et le processus de récupération du solvant.

En utilisant cette technique, les chercheurs peuvent déterminer l'efficacité d'un solvant, en utilisant le traitement d'images, en aussi peu que trois minutes. La plate-forme leur permet également d'exécuter plusieurs échantillons simultanément. Compte tenu du temps nécessaire à la préparation de chaque échantillon, le système permet aux utilisateurs d'effectuer environ 280 expériences de dépistage par jour.

Par comparaison, les techniques conventionnelles de test par lots nécessitent l'utilisation d'échantillons de plus grande taille. Par exemple, tester l'efficacité d'un échantillon de 5 millilitres à l'aide de techniques par lots conventionnelles prend entre six et huit heures, soit environ un test par jour.

L'équipe d'Abolhasani a également démontré lors d'essais expérimentaux que la technique de chimie en flux était non seulement plus rapide, mais était tout aussi précis que les tests par lots conventionnels pour déterminer l'efficacité d'un solvant.

En outre, les chercheurs ont récemment montré qu'ils pouvaient reconfigurer la même plate-forme de chimie en flux utilisée pour le criblage rapide des solvants commutables en un mode de flux continu pour récupérer les solvants à grande échelle. « Notre approche est également plus rentable dans la mesure où elle est entièrement contrôlée par ordinateur et est, donc, moins de main d'oeuvre, " dit Abolhasani.

« Nous sommes enthousiasmés par le potentiel de cette technologie d'intensification des processus et recherchons des partenaires pour nous aider à transférer la technique du laboratoire aux applications de R&D et de fabrication industrielles. »

Le papier, « Enquête accélérée sur l'efficacité matérielle des solvants à hydrophilie commutable pour une récupération de solvant écoénergétique, " est publié dans la revue ACS Chimie et Ingénierie Durables .