中文简体
Les liquides ioniques (LI), souvent décrits comme des sels à l’état liquide à température ambiante ou proche, sont apparus comme des substances très polyvalentes dans divers processus industriels. Caractérisés par leur pression de vapeur négligeable, leur stabilité thermique élevée, leurs excellentes capacités de solvatation et leurs propriétés réglables, les liquides ioniques trouvent de plus en plus d'applications dans un large éventail d'industries. Cet article fournit un aperçu complet des utilisations industrielles des liquides ioniques, couvrant la fabrication de produits chimiques, le stockage d'énergie, la transformation des métaux, les produits pharmaceutiques et la protection de l'environnement.
Industries chimiques et pétrochimiques
L’un des secteurs les plus importants utilisant des liquides ioniques est l’industrie chimique et pétrochimique, où les IL servent de solvants verts et de milieux réactionnels pour une gamme de synthèses organiques et de processus catalytiques.
Catalyse et synthèse : Liquides ioniques fournissent un environnement idéal pour la catalyse à la fois homogène et hétérogène. Leur non-volatilité et leur capacité à dissoudre un large éventail de composés organiques et inorganiques les rendent particulièrement utiles dans des réactions telles que l'alkylation, l'hydrogénation et la polymérisation.
Processus de séparation : les IL ont également gagné en popularité dans les techniques d’extraction et de séparation. Par exemple, ils sont utilisés dans les extractions liquide-liquide pour séparer les aromatiques des hydrocarbures aliphatiques ou pour éliminer les composés soufrés lors de la désulfuration des carburants.
Lubrifiants et additifs : en raison de leur excellente stabilité thermique et oxydative, les liquides ioniques sont explorés comme lubrifiants ou additifs lubrifiants haute performance, en particulier pour des conditions de fonctionnement extrêmes.
Applications énergétiques et électrochimiques
Les liquides ioniques jouent un rôle clé dans l’avancement des technologies énergétiques, en particulier dans les domaines où les solvants ou électrolytes traditionnels sont insuffisants.
Électrolytes dans les batteries et les supercondensateurs : les IL sont utilisés comme électrolytes dans les batteries lithium-ion, sodium-ion et métal-air en raison de leur large fenêtre électrochimique, de leur conductivité ionique élevée et de leurs avantages en matière de sécurité. Ils améliorent la stabilité thermique et réduisent les risques d'inflammabilité.
Piles à combustible : dans les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), les liquides ioniques contribuent à améliorer les propriétés de transport des ions, en particulier à des températures élevées, là où les membranes conventionnelles ont du mal.
Cellules solaires : certains liquides ioniques sont utilisés comme milieu électrolytique dans les cellules solaires sensibilisées aux colorants (DSSC) en raison de leur stabilité sous contrainte lumineuse et thermique.
Traitement des métaux et électrodéposition
L'industrie métallurgique a adopté les liquides ioniques pour des applications où les électrolytes aqueux ou organiques conventionnels présentent des limites.
Extraction et raffinage des métaux : les IL sont utilisés dans les processus d'extraction électrolytique et de lixiviation pour extraire et purifier les éléments des terres rares, l'aluminium et d'autres métaux à partir de minerais et de déchets électroniques.
Galvanoplastie : les liquides ioniques servent d’électrolytes alternatifs pour le dépôt de métaux, tels que l’or, l’argent, le platine et d’autres métaux nobles. Ils offrent un meilleur rendement actuel, un revêtement uniforme et des risques environnementaux réduits.
Inhibition de la corrosion : certains liquides ioniques sont conçus pour servir d'agents anticorrosion pour les surfaces métalliques exposées à des environnements chimiques difficiles.
Produits pharmaceutiques et biotechnologie
Les liquides ioniques se sont révélés très prometteurs dans les secteurs pharmaceutique et biotechnologique en raison de leur capacité à stabiliser les biomolécules et à améliorer la solubilité des médicaments.
Formulation et administration des médicaments : les IL peuvent améliorer la solubilité et la biodisponibilité des médicaments peu solubles. Certaines IL présentent également une activité antimicrobienne ou anti-inflammatoire.
Réactions enzymatiques : La biocatalyse dans les liquides ioniques permet aux enzymes de fonctionner dans des environnements non aqueux, améliorant souvent la stabilité et la sélectivité.
Extraction d'acide nucléique : certaines IL peuvent être utilisées dans les protocoles d'extraction d'ARN et d'ADN, offrant une pureté et un rendement élevés.
Traitement de l'environnement et des déchets
La possibilité de réglage et la sélectivité des liquides ioniques les rendent idéaux pour l’assainissement de l’environnement et le contrôle de la pollution.
Capture du CO₂ : les liquides ioniques spécifiques à une tâche (TSIL) sont conçus pour l'absorption du dioxyde de carbone, offrant une alternative potentiellement moins énergivore aux systèmes conventionnels à base d'amines.
Élimination des métaux lourds : les IL peuvent se lier sélectivement aux ions de métaux lourds comme le plomb, le cadmium ou le mercure, ce qui les rend utiles dans le traitement des eaux usées.
Remplacement des solvants : en raison de leur faible volatilité, les liquides ioniques sont considérés comme des substituts plus respectueux de l'environnement aux solvants organiques volatils (COV), contribuant ainsi à des processus de fabrication plus écologiques.
Science des polymères et des matériaux
Les liquides ioniques sont intégrés dans des matériaux avancés pour diverses applications hautes performances.
Électrolytes polymères : ils sont intégrés dans des matrices polymères pour créer des membranes conductrices d'ions destinées à être utilisées dans les batteries, les piles à combustible ou les capteurs.
Matériaux composites : les IL peuvent être incorporés dans des composites pour améliorer les propriétés thermiques et mécaniques ou fournir des capacités d'auto-guérison.
Synthèse de nanomatériaux : les liquides ioniques agissent comme un support pour synthétiser et stabiliser les nanoparticules, les nanotiges et autres nanostructures avec une morphologie et une dispersion contrôlées.
Transformation du textile et de la cellulose
L'industrie textile a manifesté son intérêt pour les liquides ioniques en raison de leur capacité à dissoudre la cellulose sans avoir recours à des produits chimiques agressifs.
Régénération des fibres : les IL sont utilisées pour régénérer les fibres à base de cellulose telles que la viscose et le lyocell, offrant ainsi des méthodes de production plus durables.
Teinture textile : Ils contribuent également aux processus de teinture en améliorant l’absorption des colorants et en réduisant la consommation d’eau.
Industrie Nucléaire
Les liquides ioniques attirent de plus en plus l'attention en raison de leur potentiel dans le retraitement du combustible nucléaire et le traitement des déchets en raison de leur résistance aux radiations et de leur sélectivité pour les ions radioactifs.
Séparation des actinides : des liquides ioniques spécifiques ont été développés pour extraire l'uranium, le plutonium et d'autres actinides du combustible nucléaire usé.
Stabilité aux rayonnements : Leur stabilité chimique sous rayonnements ionisants en fait des candidats appropriés pour une utilisation dans des environnements radioactifs.
Les liquides ioniques représentent une avancée majeure dans la chimie industrielle, offrant une combinaison unique de propriétés que les solvants et matériaux traditionnels ne peuvent pas facilement égaler. Qu’ils servent de solvants verts dans la synthèse chimique ou d’électrolytes avancés dans les systèmes énergétiques, les IL redéfinissent les normes dans de nombreux secteurs. Leurs structures réglables ouvrent des possibilités de personnalisation presque illimitées, ce qui en fait un outil précieux dans la recherche de processus industriels plus propres, plus efficaces et plus durables. À mesure que la recherche se poursuit et que la disponibilité commerciale s'étend, la portée des liquides ioniques dans l'industrie devrait encore croître dans les années à venir.
