Une nouvelle avancée dans l'utilisation du CO2 supercritique vient d'être annoncée par des chercheurs de l'Institut Fraunhofer sur les technologies de l'environnement, de la sécurité et de l'énergie (UMSICHT). Ce fluide qui présente à la fois des propriétés de densité des liquides (pour solubiliser) et de faible viscosité des gaz, a été mis en oeuvre avec succès pour imprégner des polymères, application sur laquelle des travaux sont aussi en cours dans plusieurs laboratoires français (notamment dans le domaine biomédical), mais jusqu'à présent non finalisée. Le procédé consiste à pomper dans un conteneur à haute-pression du CO2 liquide en même temps que les pièces plastiques et les additifs qui doivent être imprégnés. Le mélange est ensuite monté progressivement en température et en pression jusqu'à atteindre les coordonnées supercritiques. A ce stade, on poursuit la montée en pression jusqu'à 170 bars afin de dissoudre totalement les pigments et autres additfs dans le CO2 qui diffuse dans le plastique. En ouvrant le conteneur, la pression chute et le gaz s'échappe, laissant les pigments imprégnés dans les matrices polymères.

Les chercheurs ont décliné ce procédé sur plusieurs types de polymères et d'additifs et charges. Outre les colorants, ils ont testé l'imprégnation de polycarbonate avec des nanoparticules apportant des propriétés anti-bactériennes. Ils ont ainsi obtenu des polymères permettant de tuer les bactéries sur leur surface (essais validés sur E-Coli), une propriété utilie pour de multiples applications, notamment les poignées de portes. Des essais ont aussi été conduits avec des particules de silice ou avec des molécules d'ibuprofène. Les chercheurs précisent que le procédé a ainsi été validé pour des matrices partiellement cristallines ou amorphes, comme le nylon, les élastomères et polyuréthannes thermoplastiques, le polypropylène ou le polycarbonate, mais reste inapproprié pour les polymères totalement cristallins.

Ces résultats sont donc très satisfaisants pour envisager un développement propre de polymères dotés de nouvelles propriétés sans avoir recours à des revêtements déposés en surface : on évite ainsi les solvants et les COV associés à ces peintures et on obtient surtout un matériau intrinsèquemement doté de propriétés, donc non soumis aux risques de dégradation des états de surface. Par rapport à d'autres solutions plus traditionnelles d'imprégnation d'additifs, notamment lors des moulages par injection, l'utilisation du CO2 supercritique élargit énormément les possibilités. En effet, l'injection ne permet pas l'introduction de composés sensibles à la température (tels que les retardants de flamme ou les stabilisants UV) ou dégrade les couleurs des pigments, alors que l'application CO2 supercritique se réalise à une température modérée, bien en-dessous des points de fusion. Cette propriété permet d'envisager des applications originales telles que la coloration de lentilles de contact ou l'imprégnation de nombreux autres composés, notamment des principes actifs médicaux. Toujours dans le domaine des lentilles de contact, celles-ci pourraient être imprégnées de composés actifs pouvant être délivrés régulièrement par la lentille en remplacement de l'application de gouttes, par exemple dans le cadre d'un traitement de glaucome.