Publié le 30 mars 2023 – Mis à jour le 30 mars 2023
Mis à l'honneur dans un article publié sur le site du CNRS, les travaux de l'équipe de François Martin, professeur UT3 au laboratoire Géosciences environnement Toulouse (GET - CNES/CNRS/IRD/UT3), sur la synthétisation du talc ouvrent de nouvelles perspectives innovantes. Ils sont le fruit d'une collaboration étroite avec l'Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB - Bordeaux INP/CNRS/Université de Bordeaux) et Imerys, leader mondial des minéraux pour l'industrie.

Les minéraux ont été façonnés par la nature sur des millions d’années, mais la science a trouvé des raccourcis. Certains matériaux peuvent être synthétisés, aussi bien pour en produire davantage que pour leur donner de nouvelles propriétés. Numéro 1 des solutions à base de talc, Imerys possède ainsi huit centres technologiques dédiés à l’innovation, répartis dans sept pays. Ces laboratoires rassemblent environ trois cents chercheurs et techniciens.

Imerys exploite par exemple la carrière de Trimouns en Ariège. Le talc, la roche la plus tendre qui existe, est utilisé dans les plastiques, la peinture ou encore l’agriculture et la céramique. Naturellement, il est cependant mêlé à d’autres minéraux et doit être trié, ce qui n’est possible que jusqu’à un certain point, insuffisant pour certaines applications.

C'est là qu'est notamment intervenue l'équipe de François Martin : en soumettant des fluides à certaines conditions spécifiques de température et de pression, devenus "supercritiques", ils ont rendu possible la synthétisation de minéraux naturels. François Martin détaille cette méthode de production innovante.

 

Quels sont les avantages du talc synthétique par rapport au talc produit naturellement ?

Sa constitution chimique est pure et choisie contrairement au talc naturel qui est toujours associé à d'autres minéraux. Il est hydrophile, contrairement au talc naturel, ce qui le rend facilement utilisable dans les milieux aqueux et/ou hydroalcoolique, et lui confère des pouvoirs d'absorption et d'adsorption colossaux. Enfin, sa granulométrique nanométrique (entre 10 et 200 nanomètres) est très inférieure au talc naturel (toujours inférieure à 10 micromètres), ce qui permet une insertion optimisée dans les matériaux composites.


Dans le contexte du changement climatique, de quel ordre sont les gains de passer d'une extraction du talc à sa production synthétique ?

Son utilisation en quantité est diminuée dans les applications en comparaison des quantités de talc naturel car les propriétés physiques et chimiques sont très différentes. Le process de fabrication a été orienté pour que les températures d'utilisation soient faibles, les temps de fabrication très courts, et surtout le process réutilise des produits cogénérés par la fabrication.


En maîtrisant la production synthétique du minéral ses paramètres s'en retrouvent modifiés par rapport à sa version naturelle. Peut-on imaginer de nouvelles applications à l'usage du talc synthétique ?

Oui, il a été démontré qu'il pouvait améliorer les propriétés mécaniques, physiques et chimiques des matériaux composites dans lesquels il est incorporé. Il possède des hauts pouvoirs d'absorption ouvrant des pistes d'utilisation dans les cosmétiques et il capture le CO2 atmosphérique, notamment le proto-talc synthétique qui a des surfaces spécifiques encore plus importantes que le talc synthétique.


D'autres minéraux sont-ils sur la liste de prochaines études ?


Oui, les brevets déposés dans le cadre de cette étude couvrent aussi une large gamme de minéraux comme les kaolinites synthétiques ou les micas synthétiques  qui sont des matériaux largement utilisés dans l'industrie. Tous ces minéraux sont couverts par plus d'une centaine de brevets.



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