Journal de gestion des zones côtières

Abstrait

Vers une extraction liquide-liquide plus écologique utilisant des hydrotopes et la synergie entre les amphiphiles

Thomas Zemb, Daniel Meyer, Damien Bourgeois et Stéphane Pellet-Rostaing

L'hydrométallurgie repose en grande partie sur l'extraction liquide-liquide. L'extraction liquide-liquide est un processus colloïdal et interfacial piloté par les différences de potentiel chimique des cations dispersés dans différents liquides. La méthodologie actuelle à l'échelle du laboratoire, du pilote ou de l'usine consiste à planifier systématiquement des expériences pour sélectionner les meilleures conditions. Des phénomènes aussi omniprésents que la synergie entre les extractants n'ont aucune explication, de même que l'utilisation de solvotropes1 ou d'hydrotropes pour augmenter le rendement et réduire la formation de troisième phase.
Allant au-delà de la modélisation classique par la chimie supramoléculaire et d'un ensemble de réactions de transfert parallèles modélisées comme des réactions de décomplexation-recomplexation, l'approche « ieanics » ne considère que les différences de potentiel chimique entre les fluides organisés (comme pour le potentiel électronique dans les semi-conducteurs dopés). La phase solvante contient des agrégats faibles de molécules complexantes partageant des propriétés avec les micelles inverses pauvres en eau 2. Le potentiel chimique comprend le mélange d'entropie dans les fluides désordonnés 3. Cette approche repose sur l'identification par diffusion des rayons X et des neutrons des agrégats dynamiques d'extraction (ainsi que sur la mesure précise de l'énergie libre de transfert4. Le rôle relatif de l'entropie par rapport à la solvatation n'a été compris pour les hydrotropes qu'en 2016. 5
Rendre les processus basés sur la connaissance plus écologiques repose largement sur cette approche iéanique qui utilise des quantités mesurables au lieu des constantes d'équilibre entre les « complexes » et la « spéciation ».
Plusieurs exemples de processus pour lesquels la modélisation prédictive permet de minimiser les effluents seront donnés :
Optimisation du rapport molaire entre les molécules extractantes solvatantes et échangeuses d'ions : l'entropie seule améliore la sélectivité
Récupération des métaux nobles à partir de déchets à l'aide de diamide en utilisant une topologie moléculaire avancée avec une affinité correspondante.
Sonder l'existence de tri-sulfates d'uranyle dans le procédé AMEX en présence de modificateurs 6
ainsi que les nouvelles possibilités permises par l'utilisation d'hydrotropes dans une formulation pour laquelle se forment de petites microémulsions dynamiques ultra-flexibles.