Procédés plasma en contact avec les liquides

Mettre un plasma atmosphérique en contact avec un liquide crée une interface extrêmement réactive : radicaux, peroxyde d’hydrogène, ozone, électrons solvatés, UV et champs électriques intenses y sont générés in situ. En ajustant la composition du gaz (azote, hydrogène, argon, mélanges réactifs) et la pression (de l'atmosphérique à la pression réduite), nous modulons précisément la chimie produite.

Le gaz et la pression comme leviers de procédé

• Atmosphère oxydante (air, O₂, vapeur d’eau) : •OH, O₃, H₂O₂ pour dégrader, désinfecter, oxyder et fonctionnaliser.
• Atmosphère réductrice (H₂, Ar/H₂) : hydrogénation, réduction de cations métalliques, particules métalliques peu oxydées.
• Gaz inertes et pression réduite (Ar, N₂, vide partiel) : densité d’énergie, temps de séjour et température de gaz ajustables, chimie plus sélective sur substrats sensibles.

Notre expérience

• GREENFRIX – réacteur conçu, construit et piloté en interne : décharge sous pression réduite en hydrogène, électrodes tournantes en bain d’huile, renouvellement contrôlé du film liquide.
• Transformation d’huiles végétales par polymérisation radicalaire : viscosité pilotée de 40 à plus de 2000 mPa·s (GPC, rhéologie), leviers maîtrisés – densité de puissance, pression, ajout de réactif frais – pour des produits sur mesure et un gain de temps d’un facteur 10 sur le procédé historique.
• LaStrADA (CORNET, avec Fraunhofer IFAM et DFO) – torche micro-ondes Ion Jet couplée à la pulvérisation d’une solution de sel métallique : précipitation de nanoparticules de Cu, Ni ou Ag dans le film liquide déposé sur polymère structuré laser, avant métallisation electroless sans Pd ni Cr(VI).

Applications adressées:

Précipitation et synthèse de particules par plasma (PILC)

Nos procédés plasma de précipitation et de synthèse de particules (PILC) exploitent les espèces réactives générées par la décharge — électrons solvatés, radicaux, espèces réductrices — pour réduire directement les cations métalliques présents dans une solution aqueuse. Cette voie ouvre la récupération de métaux dissous à partir d'effluents industriels, de bains de traitement de surface usés ou de déchets électroniques (DEEE), avec production de nanoparticules et d'oxydes métalliques calibrés (cuivre, nickel, argent, métaux nobles) directement dans le liquide, jusqu'au dépôt in situ sur substrat, sans réactif réducteur chimique classique. Cette technologie s'adresse en priorité au recyclage et à l'économie circulaire des métaux, à la catalyse hétérogène, à l'électronique et à la microélectronique, ainsi qu'à la métallisation fonctionnelle de polymères et de textiles.

Marchés : recyclage & économie circulaire des métaux, catalyse, électronique/microélectronique, métallisation et traitement de surface.

Dépollution des eaux et des effluents par plasma

Le contact d'un plasma atmosphérique avec une phase aqueuse génère in situ des espèces oxydantes puissantes — radicaux hydroxyles, ozone, peroxyde d'hydrogène — capables de dégrader par oxydation avancée les polluants organiques persistants, y compris les PFAS (« polluants éternels »), tout en assurant décoloration et abattement de la charge organique des eaux usées industrielles et urbaines. Sans ajout de réactifs chimiques ni sous-produits de chloration, ce procédé de traitement des eaux usées et de décontamination des effluents s'adresse aux industries chimiques, textiles, papetières et agroalimentaires, aux opérateurs d'eau potable confrontés à la remédiation PFAS, ainsi qu'aux sites et sols contaminés nécessitant une dépollution avancée.

Marchés : traitement des eaux usées industrielles et urbaines, remédiation PFAS, industries chimiques/textiles/papetières, gestion de l'eau potable.

Désinfection par plasma des solutions aqueuses

Les espèces réactives de l'oxygène et de l'azote générées par le plasma au contact du liquide réduisent efficacement la charge microbienne des solutions aqueuses, offrant une alternative à la désinfection chimique par chlore ou par biocides, sans résidu ni sous-produit toxique. Cette approche de désinfection sans chlore intéresse en particulier le secteur biomédical (dispositifs médicaux, eaux à usage médical), l'agroalimentaire (eaux de process, lignes de conditionnement) et plus largement tout traitement de l'eau où la maîtrise de la charge microbienne doit se faire sans altérer la composition chimique du liquide.

Marchés : biomédical & dispositifs médicaux, agroalimentaire, traitement de l'eau sans chlore.

Chimie plasma des liquides organiques

Appliquée à des liquides organiques — huiles végétales, hydrocarbures, composés pétrosourcés — la chimie plasma permet la fonctionnalisation et l'oxydation contrôlées de ces matières, ouvrant des voies de valorisation vers des composés oxygénés à plus haute valeur ajoutée. Chez Materia Nova, cette expertise a par exemple permis de piloter la viscosité d'huiles végétales polymérisées de 40 à plus de 2000 mPa·s, avec un gain de temps de procédé d'un facteur 10. Cette technologie s'adresse à la chimie verte et à la bioraffinerie, à l'industrie pétrochimique et des lubrifiants, ainsi qu'à la formulation de résines et d'intermédiaires oxygénés biosourcés.

Marchés : chimie verte & bioraffinerie, pétrochimie & lubrifiants, résines et intermédiaires biosourcés.

Propriétés d'interface et plasma-aérosol

Le traitement plasma des interfaces liquides et des microgouttelettes en vol permet l'hydrophilisation d'huiles, le dépôt fin et l'encapsulation d'actifs, avec un contrôle précis des propriétés de surface sans solvant additionnel. Ces procédés de traitement d'aérosols et de microgouttelettes trouvent des applications en cosmétique et formulation (encapsulation d'actifs, émulsions), en pharmaceutique (vectorisation, microencapsulation) et dans les revêtements et matériaux fonctionnels nécessitant un dépôt fin contrôlé par voie plasma.

Marchés : cosmétique & formulation, pharmaceutique, revêtements & matériaux fonctionnels.