MICRO-ONDES
La découverte du phénomène d'échauffement par rayonnement micro-onde remonte aux années 1950, lorsqu'il a été constaté que des objets, situés à proximité d'antennes utilisées en télédétectionradar, connaissaient un échauffement intense et en profondeur sous l'effet des rayonnements électromagnétiques à très haute fréquence. Dans les fours à micro-ondes, les fréquences usuelles sont situées entre 800 et 3 000 MHz, soit des longueurs d'onde de l'ordre du décimètre.
L'échauffement d'un produit grâce au rayonnement micro-onde est provoqué par la dissipation sous forme de chaleur d'une partie de l'énergie contenue dans cette onde électromagnétique. Pour éviter toute interférence avec les systèmes de télécommunication, une fréquence spécifique a été attribuée par la législation mondiale aux applications industrielles, médicales et domestiques (ν = 2 450 MHz, λ = 12,2 cm).
L'utilisation des micro-ondes concerne spécialement les matériaux diélectriques, c'est-à-dire isolants ou mauvais conducteurs d'électricité (par exemple le bois, les denrées alimentaires et les matières plastiques). Le meilleur exemple est la molécule d'eau dont la constante diélectrique est très élevée par rapport à la plupart des liquides. Le matériau polaire (molécule dont la répartition de la charge est dissymétrique) étant chauffé « de l'intérieur », la répartition finale de la température est plus régulière qu'en chauffage classique. Les micro-ondes ne chauffent ni les gaz, ni les métaux qui ont la propriété de réfléchir les ondes électromagnétiques, ce qui permet de réaliser des enceintes confinant l'énergie là où elle doit être utilisée, comme celle des fours domestiques.
La technique d'échauffement par irradiation micro-onde concerne de nombreux secteurs industriels, parmi lesquels notamment : l'agro-alimentaire, l'industrie des caoutchoucs et des plastiques (vulcanisation, polymérisation), la pharmacie (préparation puis séchage de produits), le frittage de céramiques, le traitement de surface de polymères, la chimie de synthèse.
Cette technique, qui a connu son principal essor avec le développement des fours domestiques dans les années 1960, est à présent amplement appliquée dans des opérations de séchage (bois, tabac, papier, textiles, béton...), de désinsectisation, protection des récoltes et dans de nombreux procédés industriels déjà cités, grâce à ses performances en termes de rapidité et d'amélioration de la qualité ; elle se développe aussi en médecine en raison de son rôle thérapeutique (par exemple pour la lutte contre les défenses immunitaires et le traitement par hyperthermie anticancéreuse).
Parmi les développements récents, il convient de souligner l'utilisation des micro-ondes dans des procédés de synthèse de produits chimiques, et notamment en chimie médicinale. Elle mène, par rapport aux techniques de chauffage conventionnel, à des améliorations considérables en matière de rendements des procédés, de diminution des temps de réaction (généralement de plusieurs heures ou de plusieurs jours par voie classique, à des temps de l'ordre de quelques minutes, voire de quelques secondes, grâce à l'utilisation des micro-ondes) et de pureté accrue des produits obtenus. Quand cette technique est liée à des procédés de réaction n'utilisant pas de solvants, il en résulte une méthodologie particulièrement efficace et propre (chimie verte) caractérisée par une modernisation et une simplification des procédés visant à les rendre plus propres et plus sobres en énergie et en matière première. En chimie médicinale, cette technique est notamment appliquée dans le domaine de la chimie combinatoire qui permet la découverte ainsi que la préparation, très simple et rapide,[...]
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Écrit par
- André LOUPY : docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S.
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