Orateur
Description
Les enjeux liés au réchauffement climatique poussent les industriels à se tourner vers des solvants plus respectueux de la nature afin de s’affranchir des solvants conventionnels, les composés organiques. Depuis leurs découvertes, les fluides supercritiques constituent des bons candidats pour développer une «chimie verte».[1] L’intérêt autour cet état thermodynamique repose sur ses propriétés de solvatations intéressantes. Le plus couramment utilisé est le CO$_{2}$ supercritique (scCO$_{2}$) car il est possible d’atteindre facilement son point critique (T$_{c}$= 304 K et P$_{c}$ = 73 atm) mais aussi parce qu’il est non-toxique, non-inflammable et abondant. On le retrouve dans de nombreux domaines industriels: pharmaceutique, pétrole, cosmétique et dans l’agro-alimentaire.[2]
Néanmoins, son pouvoir solvatant reste limité particulièrement lorsqu’il s’agit de solubiliser les solutés polaires. D’où, la nécessité d’ajouter un cosolvant (par exemple, un solvant polaire), d’augmenter la concentration du soluté ou modifier les paramètres thermodynamiques afin de maximiser sa solubilité.[3] Un des défis autour scCO$_{2}$ est de pouvoir déterminer efficacement et rapidement sa solubilité. Plusieurs méthodes sont utilisées pour déterminer la solubilité du scCO$_{2}$, les équations états paramétrisées qui nécessitent des données expérimentales et les simulations de dynamique moléculaires (DM). Ces méthodes ont permis d’avoir accès à la solubilité pour quelques solutés et conditions thermodynamiques mais elles restent coûteuses (en données ou temps de calcul), ce qui limite leurs utilisations pour une prédiction.
Cette étude cherche à développer une méthode rapide et efficace pour déterminer la solubilité pour divers solutés et plusieurs conditions thermodynamiques . Nous utilisons une nouvelle approche, les équations intégrales couplées à la théorie de la fonctionnelle de la densité classique (similaire à la DFT électronique mais ici c’est la densité moléculaire que l’on cherche à minimiser), qui a démontré son efficacité sur des études sur la molécule d’eau.[4] Ainsi, nous pouvons déterminer la structure et l’énergie libre 10000 fois plus rapide que la dynamique moléculaire. Nous allons présenter les premiers résultats pour divers solutés et plusieurs conditions thermodynamiques.
Mots-clés:Fluide supercritique, Solubilité, Dynamique moléculaire, Théorie de la fonctionnelle de la densité classique.
- P.T. Anastas et J. C. Warner, Oxford University Press (2000).
- G. Sodeifian, L. Nasri, F. Razmimanesh et al,The Journal of Chemical Thermodynamics 182 (2023).
- C. A. Eckert, B. L. Knutson, et P.G. Debenedetti, Nature 383 (1996) .
- D. Borgis, S. Luukkonen, L.Belloni et al, The Journal of Chemical Physics 155 (2021).
| Affiliation de l'auteur principal | LPCT, Université de Lorraine, CNRS |
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