LA SEPARATION DES MOLéCULES, ENJEU ESSENTIEL DES SCIENCES DE LA MATIèRE

Une séparation peut avoir deux objectifs : obtenir une information (analyse), ou purifier un produit. Les méthodes séparatives existantes à ce jour (distillation, extraction, cristallisation) sont d’efficacité médiocre. Elles autorisent les séparations faciles, mais sont rapidement en échec lorsque les molécules sont semblables par leur structure. La distillation est un procédé couteux en énergie et limité à des séparations simples. L’extraction demande l’utilisation des solvants organiques inflammables et toxiques, et nécessite de lourds investissements. La cristallisation est une technique délicate, très consommatrice de solvant, et limitée à des séparations simples.

La chromatographie liquide permet des séparations 1 000 à 10 000 fois plus efficaces que ces techniques. Bien qu’irremplaçable pour les séparations complexes et inaccessibles aux autres méthodes, elle est aujourd’hui en bute à une productivité faible et nécessite des investissements très élevés du fait de sa pression opératoire. Ces facteurs limitent sa pénétration des marchés consommateurs de procédés de séparation. La technologie de Separative permet d’utiliser la chromatographie multicapillaire pour remédier à ces inconvénients.

Garnissage en nid d'abeille

La colonne chromatographique peut être assimilée à un filtre. Actuellement les technologies utilisent comme filtre un chaos de particules, ou de fibrilles, présentant une très forte résistance à l’écoulement, à l’origine des hautes pressions opératoires. La résistance de ce filtre peut être drastiquement réduite s’il est constitué d’un ensemble de canaux ordonnés rectilignes et parallèles comparables à un nid d’abeille.

Il en résulte une innovation de rupture technologique permettant de réduire pression, volume et coût des appareillages, pour une efficacité de séparation équivalente, voire légèrement supérieure à l’état de l’art.

separative_nid_abeille
le matériau

Les gels de silices monolithiques connus dans l’état de l’art et obtenus par voie sol gel présentent tous des retraits importants lors de leur synthèse. Ils ne peuvent pas être obtenus en diamètres supérieurs à quelques millimètres.
Sur ses recherches propres, SEPARATIVE a mis au point un matériau en silice ultra pure. Des objets monolithiques de 20 cm de diamètre sans aucun défaut ont pu être obtenus sans difficulté. Ce substrat présente une surface spécifique de 250 m2/g et une taille de pore de 8 nm. Il ne présente aucun retrait au séchage et sa tenue mécanique est celle d’une céramique. De telles performances constituent une révolution en elles-mêmes. Elles sont à la base du potentiel technologique, industriel et économique de SEPARATIVE.

le potentiel

Supposons un ensemble de tubes capillaires en verre fonctionnant en parallèle. De légères différences entre eux provoqueront une chute brutale de l’efficacité de la séparation. L’efficacité plafonne à une valeur faible (voir courbe bleue ci-dessous).

En revanche, si les capillaires sont des canaux ouverts dans une masse poreuse, la diffusion moléculaire entre les canaux nivelle littéralement les phénomènes dispersifs et permet d’obtenir des colonnes dont l’efficacité croit à l’infini (courbe rouge). Le potentiel du monolythe est immense, notamment avec la chromatographie multicapillaire.

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