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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires

Les contacteurs membranaires : une technologie d’extraction innovante

Qu’il s’agisse d’éliminer un composé malodorant ou d’extraire des molécules à haute valeur ajoutée d’un effluent, l’objectif est le même : séparer de façon sélective une molécule, et si possible à moindre coût. Etudiés depuis une dizaine d’années par les chercheurs du laboratoire « génie et microbiologie des procédés », les contacteurs membranaires offrent de ce point de vue des perspectives d’applications très prometteuses et font par ailleurs l’objet d’une création d’entreprise.

Les molécules odorantes naturelles sont des composés à haute valeur ajoutée, très largement utilisées en industrie alimentaire, pharmaceutique, cosmétique ou en parfumerie. Leur séparation, traditionnellement réalisée par distillation ou extraction liquide-liquide, reste une opération difficile et coûteuse à mettre en oeuvre. De nouvelles technologies voient le jour. C’est le cas des contacteurs membranaires qui par leur compacité, leur flexibilité, leur sélectivité, leur faible consommation d’énergie et de solvant, présentent des atouts indéniables.

De la compréhension des mécanismes de transfert … au choix de la technologie adaptée

Les contacteurs membranaires sont des membranes poreuses qui ont pour seul rôle de stabiliser une interface entre deux, ou plusieurs fluides. Différents principes de séparation peuvent être mis en œuvre au sein des contacteurs membranaires : principalement des séparations de type liquide-liquide, liquide-gaz ou encore liquide-gaz-liquide. Les propriétés de structure de la membrane sont essentielles, puisque cette dernière doit offrir la plus grande porosité possible (afin d’offrir une grande surface d’échange) tout en garantissant l’immobilisation de l’interface.
Les chercheurs du laboratoire « génie et microbiologie des procédés » ont modélisé les transferts de matière d’une large gamme de composés d’arôme, dans les contacteurs. Un outil de diagnostic a été élaboré : il permet de choisir le procédé (liquide-liquide ou liquide-gaz) en fonction de la composition du milieu à traiter et des molécules cibles à extraire.

Utilisation pour le traitement des effluents « odorants »

La récupération de molécules aromatiques d’intérêt dans les eaux de procédés de l’industrie alimentaire présente un double avantage : la valorisation de l’extrait (détergent, cosmétique) et la désodorisation des eaux qui autorise leur recyclage. D’un point de vue technologique, la séparation en milieu aqueux très dilué constitue une contrainte forte. Grâce à l’utilisation d’un contacteur à fibres creuses (offrant une grande surface d’échange pour un faible encombrement), les chercheurs ont pu extraire des composés aromatiques des eaux de procédés industriels (eaux de blanchiment de chou-fleur, condensat issu de la concentration d’une purée de tomate…). Un dimensionnement de l’opération a pu être proposé en fonction des objectifs visés. Il a été possible d’obtenir un extrait aromatique plus de 5000 fois plus concentré que la solution initiale à traiter, avec des rendements d’extraction supérieur à 90%.

Une autre application : la désalcoolisation partielle de vin

Dans le cadre du programme VDQA (Vin De Qualité à teneur réduite en Alcool) associant 8 laboratoires publics et 4 partenaires privés, les chercheurs ont démontré la faisabilité de l’utilisation des contacteurs membranaires pour une désalcoolisation partielle du vin (2% volume d’éthanol), sans altération de la perception sensorielle du produit. L’immobilisation d’une phase gazeuse dans les pores d’une membrane poreuse hydrophobe permet le transfert des composés volatils (éthanol et certains arômes) entre le vin à traiter et une phase aqueuse d’entraînement des composés extraits. Un modèle de prédiction des transferts des composés d’arôme et de l’éthanol a également été proposé.

Perspectives de recherches

Au niveau du laboratoire les travaux, conduits pour la plupart en partenariat avec des entreprises, s’orientent vers l’utilisation de solvants « propres » pour l’environnement et la recherche de matériau membranaire encore plus résistant.

La société EDERNA Green Technologies : un transfert de technologie réussi

En participant à la formation de nombreux étudiants, le laboratoire de l’Inra contribue à la diffusion de son savoir-faire. C’est ainsi qu’en juillet 2007, Fabrice Gascons Viladomat, a mis à profit les compétences acquises au cours de sa thèse au laboratoire, pour créer sa société : EDERNA Green Technologies dont l’activité repose sur des prestations d’aide à la conception de procédés de séparation, avec une expertise forte dans la technologie des contacteurs à membranes.