FR3137839A1

FR3137839A1 - Procédé et installation de traitement d’un tissu d'origine humaine ou animale, utilisant une circulation dynamique de fluide supercritique additivé

Info

Publication number: FR3137839A1
Application number: FR2207325A
Authority: FR
Inventors: Raphaël BARDONNET; Solène ROTA; Emmanuel Pauthe; Michel BOISSIERE
Original assignee: CY Cergy Paris Universite; Biobank Co Ltd
Current assignee: CY Cergy Paris Universite; Biobank Co Ltd
Priority date: 2022-07-18
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2024-01-19
Also published as: WO2024018136A1

Abstract

Des matrices tissulaires (2) à base de collagène sont traitées dans un réacteur (1) par un flux de dioxyde de carbone supercritique, en incluant au moins un additif chimique inséré par un dispositif d’introduction (P2, V12) en communication avec une boucle (20). L’additif est injecté dans le dioxyde de carbone liquide ou supercritique alors que le réacteur est déjà pressurisé. Le procédé associe, dans un flux de traitement dynamique qui circule dans la boucle (20) associée au réacteur, le CO2 supercritique comme solvant et un additif chimique comme co-solvant afin d'augmenter l'action sur le tissu traité. La circulation d’additif, injecté progressivement puis recirculé avec le CO2, fait partie d’un premier cycle de traitement. Plusieurs cycles, chacun avec un additif, peuvent se succéder, séparés par une étape de séparation de l’additif et du CO2 réalisée avec ou sans maintien de la pressurisation et de la circulation du CO2. Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

Procédé et installation de traitement d’un tissu d'origine humaine ou animale, utilisant une circulation dynamique de fluide supercritique additivé

La présente divulgation relève du domaine du traitement de tissus, par exemple implantables lors d’opérations chirurgicales. Elle concerne plus particulièrement un procédé de nettoyage, purification et/ décontamination d’un tissu d'origine humaine ou animale, utilisant une circulation dynamique de fluide supercritique additivé, utilisant un fluide supercritique tel que le dioxyde de carbone associé à au moins un additif réactif pour contribuer à purifier la matrice tissulaire. Il est également divulgué une installation pourvue d’un réacteur et d’une boucle de circulation du fluide supercritique additivé pour la mise en œuvre de ce procédé.

Arrière-plan technologique

On connaît, par le document FR 2735372 (ou le brevet équivalent US 5723012), l’utilisation du dioxyde de carbone CO2 à l'état supercritique, en tant que décontaminant dans le cadre du traitement d'un tissu à trame collagénique (c'est-à-dire d'un tissu osseux, tendineux, cartilagineux ou ligamenteux). Ce fluide à l’état supercritique a une excellente faculté de pénétration par diffusion à travers la matière poreuse du tissu et participe à inactiver les agents pathogènes potentiellement présents.

Des traitements avec des agents chimiquement actifs et des rinçages sont réalisés afin d’obtenir un produit exempt d’agents contaminants, d’impuretés ou de résidus organiques. En pratique, le tissu peut être plongé dans la solution liquide contenant les agents actifs. Pour être efficaces dans la totalité de la matrice, certains de ces agents, corrosifs à la pression atmosphérique, sont utilisés avec une concentration parfois élevée suivant le traitement chimique. Il peut en résulter l’inconvénient d’une dégradation des propriétés mécaniques et biologiques de la matrice. Plus généralement, il reste compliqué d’optimiser le compromis entre efficacité du traitement chimique à des fins de décontamination et efficacité de l’extraction de résidus indésirables à la fin des opérations de nettoyage.

Il existe encore une marge de progrès pour obtenir un tissu ou une matrice tissulaire purifiée et décontaminée (par exemple débarrassée de ses impuretés organiques et des agents pathogènes éventuels) et conservant des bonnes propriétés mécaniques et biologiques.

Résumé

La présente divulgation vient améliorer la situation, notamment en cherchant à optimiser l’utilisation de produits purifiants et décontaminants.

A cet effet, il est proposé un procédé de traitement d'un tissu d’origine humaine ou animale par extraction de résidus de matières organiques, afin de purifier et/ou décontaminer ledit tissu, le procédé utilisant du dioxyde de carbone à l'état supercritique et un réacteur pourvu d’une entrée et d’une sortie, le procédé comportant les étapes consistant essentiellement à :
- disposer le tissu dans un volume interne du réacteur ;
- pressuriser le réacteur, en introduisant dans le volume interne le dioxyde de carbone à l’état supercritique via l’entrée, de sorte que le dioxyde de carbone à l’état supercritique atteint une région de contact avec le tissu (typiquement à une pression et une température déterminées) et sort du réacteur via la sortie ;
- maintenir un flux de dioxyde de carbone à l’état supercritique passant à travers le réacteur, de préférence en ouvrant la sortie du réacteur à l’aide d’une vanne régulant la pression du volume interne du réacteur à une valeur souhaitée ;
- ajouter, par exemple en amont du réacteur, au moins un additif chimique de purification et/ou décontamination dans le flux de dioxyde de carbone, liquide ou supercritique, mis à circuler pour atteindre la région de contact, afin de réaliser dans le volume interne une circulation d’un flux de traitement combinant le dioxyde de carbone à l'état supercritique en tant que solvant d’extraction et l’au moins un additif chimique en tant que co-solvant d’extraction, la concentration de co-solvant pouvant être déterminée en fonction de sa solubilité dans le dioxyde de carbone à l’état supercritique ;
- tout en conservant la pressurisation, faire circuler le flux de traitement, loin de la région de contact, dans une boucle qui communique avec l’entrée de réacteur, en créant ainsi une recirculation contribuant à rendre le flux de traitement dynamique, en permettant au co-solvant de pénétrer dans la matrice tissulaire (donc en contribuant à purifier et/ou décontaminer le tissu) et, de préférence, en permettant d’extraire et séparer une partie des résidus dans la boucle (une telle séparation étant par exemple réalisable après la phase de traitement avec l’additif).

Le procédé peut inclure un ou plusieurs cycles de traitement, utilisant chacun un co-solvant. Après chaque cycle de traitement, on peut avoir recours à l’une au moins des dispositions suivantes :
- l’étage de séparation à la sortie du réacteur peut être activé pour permettre la purge de l’additif chimique de purification/décontamination et une partie des résidus provenant du volume interne, qui sont liquides et/ou solides, la recirculation du dioxyde de carbone étant maintenue dans le circuit.
- après une dépressurisation du réacteur, la purge de l’additif et des résidus restant dans le volume interne peut être activée.
- le réacteur et la boucle peuvent être dépressurisés et de l’air comprimé peut être injecté dans le réacteur et la boucle afin d’évacuer, par une sortie placée en aval du réacteur, l’additif chimique de purification/décontamination et une partie des résidus restant dans le volume interne, qui sont liquides et/ou solides.
- un rinçage, par exemple à l’eau purifiée, peut être réalisé dans le même sens ou dans un autre sens que celui de la circulation du flux de traitement dans le réacteur. Ceci peut faciliter l’élimination des résidus pouvant rester dans le volume interne du réacteur. L’évacuation peut être réalisée par une voie distincte de l’entrée et de la sortie utilisées pour le flux de dioxyde de carbone à l’état supercritique ou positionnée sur une bifurcation avant l’entrée ou après la sortie du réacteur.

Le procédé utilise ainsi un réacteur d’extraction de résidus, à l’intérieur duquel circule un flux dynamique de traitement rejoignant/passant par une boucle, qui est un réacteur maintenu à une pression et à une température qui sont respectivement supérieures aux pression et température critiques du dioxyde de carbone, par exemple au-dessus de 73 bars et de 31°C (le réacteur est ainsi pressurisé, des pressions allant de 100 à 400 bars peuvent être utilisées dans certaines options). La boucle peut participer au nettoyage en permettant la rétention, de préférence par filtration, de résidus extraits de la matrice et en évitant leur recirculation. Un avantage de ce procédé est l’effet combiné de pénétration dans la matrice tissulaire, grâce au CO₂supercritique, et de traitement chimique avec une concentration de co-solvant qui peut être faible/réduite, entraînant moins de dégradation des propriétés mécaniques et biologiques de la matrice tissulaire.

Dans le procédé ainsi mis en œuvre, il est obtenu une action de nettoyage/élimination des résidus dont une partie s’évacue avec le flux de traitement dynamique. Le recours à une boucle et un flux dynamique tend à limiter l’accumulation de réactifs ou de résidus dans la région de contact, sachant qu’avec le cyclage, le volume de co-solvant introduit peut être optimisé (le volume total de co-solvant injecté peut être minimisé). Dans des options, ce volume est ajusté en fonction de la quantité de matrice tissulaire à traiter, du volume du réacteur et du volume de la boucle.

Dans des options avantageuses, un enchaînement de traitements, avec un premier additif puis un deuxième additif (chacun en tant que co-solvant du CO₂supercritique) peut être réalisé sans vidange du réacteur dans lequel le traitement s’effectue. Un étage de séparation accessible par une dérivation de la boucle peut faciliter l’évacuation/séparation du premier additif. Autrement dit, il est permis d’éviter dans certains cas une dépressurisation (lors d’une phase intermédiaire, entre deux cycles de traitement) qui peut être préjudiciable à l’intégrité du tissu.

Dans le procédé ainsi mis en œuvre, il est permis de maîtriser la concentration effective de réactif dans la région de contact avec la matrice tissulaire par l’ajout d’additif directement dans le dioxyde de carbone supercritique en circulation vers le réacteur, par exemple en utilisant un débit d’injection du co-solvant proportionnel au débit de dioxyde de carbone supercritique.

Le procédé s’écarte des solutions qui s’appuient sur des cycles de traitement statique, avec une action de purification/décontamination de la matière réalisée par trempage, dans un bain pur de réactif ou dilué. Avec un temps d’exposition comparable/identique, il est permis d’obtenir une efficacité de nettoyage avec une concentration et une quantité de produit actif beaucoup plus faible, en utilisant une recirculation.

Le procédé s’écarte des solutions qui s’appuient sur des cycles de traitement statique, avec une action de décontamination de la matière réalisée par imprégnation dans du dioxyde de carbone supercritique additivé avec un co-solvant. Avec un temps d’exposition comparable/identique, il est possible d’utiliser une quantité de co-solvant plus importante tout en respectant la même concentration du co-solvant au niveau de la zone de contact du tissu. En permettant également l’extraction des résidus grâce au flux dynamique de dioxyde de carbone supercritique, il est permis d’obtenir une efficacité de purification/décontamination supérieure.

Dans des options, l’additif est ajouté au dioxyde de carbone supercritique à un ratio de débit volumique de 1/50 ou tout du moins un ratio entre 1/5 et 1/100 (par exemple entre 1/10 et 1/100), ce qui peut être utile pour éviter de sursaturer le dioxyde de carbone en co-solvant. La concentration en additif chimique peut être très réduite, par rapport à des traitements plus conventionnels, pour un bon résultat. Ceci favorise le respect de l’intégrité de la matrice constituant le tissu, garant d’une préservation des propriétés biomécaniques et biologiques. Ainsi, le procédé peut faciliter la façon d’ajuster l’apport en additif chimique de décontamination au plus près du besoin, par exemple en évitant de dépasser un seuil de concentration en additif actif chimiquement dans le CO2 supercritique.

Dans des formes de réalisation, le procédé utilise un réacteur et un ensemble de vannes, ainsi qu’un filtre et/ou un étage de séparation, participant à séparer des résidus, par exemple en incluant un filtre de séparation de solides et/ou au moins un collecteur. Le recours à un filtre peut permettre la séparation de résidus solides qui pourraient entraver le maintien d’une circulation en boucle en bloquant une vanne de régulation de pression. Un tel filtre, qui empêche/limite la circulation de résidus solides plus en aval dans la boucle, peut éviter de réintroduire ces résidus dans la région de contact.
L’étage de séparation peut être disposé dans une partie de la boucle dans laquelle du dioxyde de carbone circule à l’état gazeux ou liquide. Idem pour le filtre. A la différence du filtre, l’étage de séparation permet de séparer/collecter l’additif et le dioxyde de carbone. Dans des options, le filtre et l’étage de séparation sont distribués de part et d’autre d’une vanne de régulation (régulant la pression dans le réacteur et situé en aval de la sortie de réacteur). Dans ce cas, on peut prévoir que l’étage de séparation participant à la collecte/séparation du co-solvant soit placé en aval de la vanne de régulation et utilisé seulement après un cycle de traitement utilisant un additif chimique (co-solvant).

Selon une particularité du procédé, le dioxyde de carbone circulant dans la boucle passe successivement à l’état gazeux, en aval d’une vanne de régulation (pouvant constituer le déverseur, en aval de la sortie du réacteur), puis à l’état liquide, en étant soumis à une étape de refroidissement dans un condenseur. Grâce à un pompage par une pompe de circulation placée dans la boucle après le condenseur (et en amont de l’entrée du réacteur), il est permis de délimiter un tronçon de la boucle dans lequel le dioxyde de carbone circule de la pompe jusqu’à la vanne de régulation (en passant dans le réacteur), dans un état supercritique.

La vanne de régulation, montée sur la boucle au niveau de ou peu après/en aval de la sortie du réacteur, peut consister en un déverseur (régulateur de contre-pression ou « BPR » en anglais pourBack Pressure Regulator) qui limite l’écoulement gazeux sortant du réacteur, de façon à conserver le niveau de pressurisation souhaité dans le réacteur. Le déverseur peut être utilisé à la fois pour faire circuler le dioxyde de carbone en tant que seul solvant dans un premier temps puis pour faire circuler le flux de traitement combinant ce solvant avec un co-solvant.

Le déverseur peut se situer entre la sortie du réacteur et un étage de séparation. Une pompe, de type haute pression, est montée dans la boucle, entre l’étage de séparation et l’entrée du réacteur, et peut servir à faire circuler le dioxyde de carbone dans la boucle et à le comprimer afin d’assurer la pressurisation du réacteur à une valeur de pression donnée. Une pompe additionnelle, de type haute pression également, est montée en dérivation sur la boucle ou sur le réacteur, et peut servir à introduire dans le circuit un additif chimique à un débit et une pression qui sont prédéterminé(e)s.

A la sortie de la pompe de circulation du dioxyde de carbone, celui-ci peut être amené à l’état supercritique, dans un échangeur, pour monter la température du flux recirculé (via la boucle) entrant à nouveau dans le réacteur. On obtient une pressurisation du réacteur allant au-delà d’un seuil de pressurisation, par exemple supérieur à la pression critique du dioxyde de carbone, le niveau de pressurisation étant éventuellement supérieur à 100 bars, de préférence compris entre 140 et 180 bars, par exemple environ 160 bar, et grâce à l’échangeur, on porte le flux de dioxyde de carbone à une certaine température, par exemple supérieure à la température critique du dioxyde de carbone, de préférence compris entre 35 et 50 °C, par exemple 40 °C.

Le réacteur admet le fluide à l’état supercritique, ici du CO₂, dans des phases de circulation dynamique, à l’inverse d’une imprégnation statique. Ceci peut permettre non seulement une pénétration du fluide supercritique dans la totalité de la matrice tissulaire, par exemple un tissu osseux ou cartilagineux, un tendon ou une membrane, mais encore un renouvellement dans la région de contact de l’apport en additif introduit en tant que co-solvant. La sortie est éventuellement axialement à l’opposé de l’entrée lorsque le réacteur présente une direction d’extension ou axe d’allongement, par exemple une direction verticale ou horizontale.

La température du réacteur, chauffée et supérieure à 31°C, peut être maintenue en dessous d’un seuil, typiquement de l’ordre de 50°C, par exemple avec un volume interne chauffé entre 33 et 47°C, optionnellement entre 37 et 43°C.

Dans des modes de réalisation du procédé, on peut avoir recours à une ou plusieurs des dispositions suivantes :
- le traitement par le CO₂supercritique avec la recirculation peut démarrer en l’absence d’additif chimique (et ainsi sans le moindre additif chimique présent dans le réacteur, au moins pour ce qui concerne une première étape de traitement avec recirculation).
- une étape d’estimation d’un paramètre représentatif de la quantité totale d’additif injecté dans la boucle est réalisée en fonction de la masse totale du tissu à traiter présent dans le réacteur, indépendamment de la contenance du réacteur et/ou indépendamment de la localisation/distribution du tissu dans le volume interne du réacteur.
- un débit d’une pompe à co-solvant est réglé en fonction du résultat/paramètre estimé à l’étape d’estimation et compte tenu d’une concentration en additif dans une solution de co-solvant contenant ledit additif acheminé dans la boucle via la pompe à co-solvant.
- l’additif est ajouté progressivement, par exemple en tenant compte du débit de la pompe assurant la circulation du CO₂supercritique dans la boucle, afin de permettre sa dissolution et de le distribuer dans le réacteur et dans la boucle, par exemple en choisissant un temps total d’injection qui est supérieur au temps de traversée (temps de séjour) dans le réacteur, et optionnellement supérieur également au temps total mis par le fluide pour faire un tour complet (traversée du réacteur puis de la boucle jusqu’à retrouver l’entrée du réacteur). Ce temps peut être un paramètre caractéristique, calculé par utilisation d’un traceur.
- la boucle s’étend à l’extérieur du réacteur, entre la sortie et l’entrée de réacteur.
- l’au moins un additif chimique de purification/décontamination peut être introduit dans la boucle en amont ou en aval d’un échangeur de chaleur qui chauffe le flux de dioxyde de carbone provenant de la pompe prévue dans la boucle avant son entrée dans le réacteur.
- l’introduction d’additif chimique est réalisée entre la sortie du condenseur/moyen de refroidissement servant à liquéfier le dioxyde de carbone et l’entrée du réacteur, par exemple dans un tronçon où le dioxyde de carbone est à l’état liquide ou à l’état supercritique, qu’il y ait eu ou non la pressurisation par la pompe prévue dans le boucle ou le chauffage par l’échangeur.
- chaque additif parmi l’au moins un additif est ajouté par une pompe additionnelle distincte de la pompe prévue dans la boucle, éventuellement en utilisant un dispositif de raccordement fluidique branché sur la boucle en avant de la pompe.
- au moins un parmi les ratios suivants est prédéterminé : un premier ratio entre le volume total d’additif délivré par la pompe additionnelle et la masse du tissu à traiter, le premier ratio exprimé en ml/g étant de préférence compris entre 0,01 et 0,1 ou 1, typiquement entre 0,1 et 5, par exemple entre 1 et 3 ; un deuxième ratio entre le débit volumique délivré par la pompe additionnelle et le débit volumique délivré par la pompe prévue dans la boucle et, le deuxième ratio étant de préférence compris entre 1/5 ou 1/10 et 1/100, typiquement entre 1/30 et 1/70, par exemple entre 1/45 et 1/55.
- chaque additif parmi l’au moins un additif est introduit de préférence sous forme liquide.

Le procédé permet un contrôle aisé des conditions d’injection de l’additif, ce qui permet la maîtrise de la concentration respective du dioxyde de carbone et du co-solvant par rapport à la matrice tissulaire à traiter.

Dans des options préférées de réalisation, le débit de dioxyde de carbone supercritique est compris entre 1 et 100 l/h, par exemple environ 100 ml/min pour un réacteur de volume interne 1 litre. Pour un débit de dioxyde de carbone de 100 ml/min, le débit de la pompe à co-solvant est par exemple compris entre 0,1 et 30 ml/min, éventuellement compris entre 1 et 10 ml/min en fonction de l’additif.

La mise en place de la circulation dans la boucle, au cours du procédé, afin de rendre le flux de traitement dynamique peut impliquer l’une et/ou l’autre des dispositions suivantes :
- une étape de circulation du solvant et du co-solvant est réalisée en circuit fermé, dans le circuit composé du réacteur et de la boucle, par exemple en utilisant/ouvrant des vannes permettant au réacteur de rester pressurisé et qui permettent la recirculation dans la boucle.
- le flux de traitement peut circuler dans un premier temps sans co-solvant dans le réacteur et dans la boucle, avant une étape d’introduction d’additif dans le circuit fermé, par exemple dans la boucle ou dans le réacteur.
- le réacteur est fonctionnellement couplé, au niveau de l’entrée, à une vanne pour la réintroduction, dans le volume interne, du flux recirculé via la boucle.
- l’au moins additif, par exemple un additif dilué ou non et issu d’un réservoir, est introduit dans un tronçon de la boucle dans lequel circule du dioxyde de carbone à l’état supercritique en direction de l’entrée de réacteur.
- le recours à un déverseur peut permettre d’obtenir une très grande différence de pression entre le réacteur (haute pression) et la partie de la boucle située en amont de la pompe de dioxyde de carbone (qui est une pompe haute pression).
- pendant l’ajout, chaque additif chimique de purification/décontamination est ajouté dans une ligne d’injection qui rejoint, par exemple via un raccord de connexion fluidique, une voie de communication dans laquelle circule le dioxyde de carbone, de sorte que chaque additif chimique circule en tant que co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique lorsque celui-ci circule dans le réacteur pour traverser la région de contact avec le tissu.
- le temps d’injection pour un additif donné, de plusieurs minutes, est optionnellement inférieur à une période de circulation (circulation dynamique) du flux de traitement en boucle fermée sans nouvel apport d’additif.
- la voie de communication fait partie de la boucle (tronçon de boucle).
- le procédé comprend : avant ledit ajout, une phase de stabilisation dans laquelle le dioxyde de carbone circule en boucle, dans le circuit formé par le réacteur et la boucle, alors que la pression dans le réacteur a atteint ou dépassé un seuil prédéfini (par exemple 73 bars) et que la température a atteint une gamme cible de température (par exemple au-dessus de 31°C), de façon à maintenir le dioxyde de carbone à l’état supercritique ; et pendant ledit ajout, le maintien de la circulation en boucle du dioxyde de carbone dans ce circuit.

Selon une particularité, le procédé comprend la réalisation, à l’état pressurisé du réacteur, d’au moins un ou deux traitements chimiques (dans la région de contact, pour purifier le tissu en extrayant des résidus et décontaminer en inactivant des agents pathogènes), qui sont réalisés chacun dans un mode de fonctionnement du réacteur avec ladite recirculation, par utilisation de la boucle. Il est permis de faire circuler l’additif dans le réacteur, de l’entrée vers la sortie, puis dans le reste du circuit (la boucle étant connectée à l’entrée et la sortie du réacteur) pour un retour dans le réacteur.

Lors de chacun de ces traitements qui interviennent avec ce mode de fonctionnement, un additif chimique de purification/décontamination (propre à chacun desdits traitements chimiques) peut être successivement :
- introduit, par utilisation d’une pompe à co-solvant (et par exemple dans un état ouvert d’une vanne d’introduction d’additif connectée à la boucle), dans un tronçon de la boucle dans lequel le dioxyde de carbone circule à l’état liquide ou supercritique (typiquement à l’état liquide puis à l’état supercritique), à un débit volumique, qui est par exemple au moins cinq ou dix fois inférieur, optionnellement cent fois inférieur, par exemple cinquante fois plus petit, comparativement à celui du dioxyde de carbone qui circule dans la boucle ;
- lors d’une étape complémentaire de recirculation sans addition, mis à recirculer dans le réacteur et la boucle (donc suivant un circulation en boucle sans apport de co-solvant), typiquement à l’état fermé de la vanne d’introduction d’additif.

Dans des options, le débit volumique de l’additif peut par exemple être supérieur ou égal à environ à deux pour cent du débit volumique s’appliquant dans la boucle. Une option avec un débit volumique d’introduction (via une vanne d’introduction de co-solvant) de l’additif aussi bas que 2% ou inférieur peut fonctionner aussi pour un nettoyage efficace mais avec davantage de délai de traitement, en particulier si la masse de tissu à traiter est importante.

De façon générale, on peut préférer injecter un volume d’additif, par exemple choisi parmi l’eau oxygénée et un acide faible (acide peracétique PPA par exemple en tant qu’additif supplémentaire ajouté dans un deuxième cycle de traitement postérieur au traitement à l’eau oxygénée), qui représente une masse d’additif très inférieure à la masse totale de tissu placée dans le réacteur, par exemple de l’ordre de 25% ou moins de cette masse de tissu.

Dans le cas d’une solution à 35% de peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée, 35% étant un pourcentage en poids), un rapport d’environ 1 ml +/- 0,5 ml de solution pour 4 g de tissu à traiter peut ainsi être prévu, à titre d’exemple non limitatif. Idem dans le cas d’une solution d’acide à action désinfectante, comme optionnellement une solution d’acide PAA à 18% (acide peracétique dilué à 18% dans l’éthanol 99%), où un tel rapport peut aussi s’appliquer. On désigne dans ce qui suit par co-solvant la solution injectée, qui peut ainsi présenter un certain niveau de dilution (par exemple H₂0₂dilué dans H₂O, PAA dilué dans l’éthanol).

Dans des particularités de mise en œuvre du procédé, au moins une des dispositions suivantes peut être appliquée :
- chaque additif chimique est mis à recirculer, dans le réacteur et la boucle, avant la fin de l’introduction dudit additif à l’état ouvert de la vanne d’introduction (la durée d’injection d’un additif donné peut être choisie plus longue que le temps de traversée du réacteur, et éventuellement plus long que le temps de traversée du réacteur et de la boucle correspondant à un tour complet).
- le réacteur peut fonctionner avec un régime de pression variable avec un dispositif de type piston
- le réacteur peut fonctionner avec un agitateur ou un dispositif d’ondes ultrasonores dans le volume interne.
- après une période de fonctionnement en mode de recirculation, par exemple par exemple pendant une durée suffisante correspondant à au moins 3 fois ou 4 fois un temps de traversée de l'ensemble du circuit, une purge du réacteur ainsi que de la boucle est réalisée pour permettre d'éliminer les résidus.
- et avant une nouvelle étape de traitement par utilisation d'un additif, il est prévu une étape de rechargement en dioxyde de carbone à l’état supercritique dans le réacteur, avec un ajustement de débit du dioxyde de carbone pour des conditions de température et de pression également prédéfinies.
- le couple de paramètres ‘température et pression’ peut être de 40°C et 160 bars, avec éventuellement une tolérance de 3% pour chacune de ces deux valeurs.
- entre deux traitements chimiques (traitements combinant dioxyde de carbone supercritique et co-solvant), sans déplacer le tissu et sans arrêter la pompe de circulation du dioxyde de carbone dans le réacteur et dans la boucle, il est prévu de : a/ activer un étage de séparation connecté en dérivation d’un tronçon de la boucle et accessible en ouvrant une vanne de dérivation (et typiquement en fermant une vanne (vanne dite primaire) située en aval d’une vanne de régulation) ;
- pendant la phase intermédiaire entre deux traitements chimiques, il peut être prévu en outre de : b/ laisser le co-solvant et le restant des résidus s’accumuler dans l’étage de séparation ; c/ purger le co-solvant et le restant des résidus par des vannes de l’étage de séparation ;
- il peut être aussi prévu de : d/ désactiver l’étage de séparation en fermant la vanne de dérivation et en ouvrant ladite vanne primaire, puis relancer un traitement avec un deuxième co-solvant.
- entre deux traitements chimiques (parmi les traitements chimiques), et typiquement sans déplacement du tissu (qui reste dans le volume interne du réacteur), on prévoit successivement de : a/ dépressuriser le réacteur et la boucle (sachant que la pompe de circulation du dioxyde de carbone, dans le réacteur et dans la boucle, a été arrêtée) ; b/ vidanger le réacteur en utilisant un port de vidange adapté (par exemple un port inférieur du réacteur qui forme ladite sortie).
- la boucle est également vidangée après la dépressurisation.
- après la vidange, il est prévu en outre de : c/ purger à l’air comprimé le réacteur et la boucle pour retirer des résidus de co-solvant. On peut prévoir aussi optionnellement : d/ de rincer le réacteur à l’eau purifiée en introduisant de l’eau purifiée en amont du réacteur et en l’évacuant en aval du réacteur, le sens de circulation de l’eau purifiée pouvant être inversé.
- lorsqu’un rinçage est prévu, la purge à l’air comprimé peut être réalisée avant et/ou après l’étape d/. En l’absence de rinçage, la purge à l’air comprimé peut suivre (directement) la vidange b/.

Dans un exemple de traitement impliquant plusieurs additifs, on peut prévoir que :
- l’au moins un additif chimique de purification et/ou décontamination est un premier additif chimique, de préférence du peroxyde d’oxygène, injecté dans la boucle et introduit dans le réacteur comme co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique, afin de réaliser un traitement chimique dans la région de contact en faisant circuler le premier additif chimique dans le réacteur ainsi que dans la boucle qui communique avec l’entrée de réacteur.
- à l’état pressurisé du réacteur et par exemple après une phase de purge, le procédé comporte les étapes consistant essentiellement à : ajouter/appliquer un deuxième additif chimique de purification/décontamination, par exemple du PAA, injecté dans la boucle et introduit dans le réacteur comme co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique.
- l’introduction des additifs peut se faire sans chevauchement/présence simultanée des additifs dans la boucle et dans le réacteur, en réalisant les traitements par le premier additif et par le deuxième additif de façon séquentielle. Une séparation ou une purge du circuit (ce qui inclut le réacteur) est réalisée dans l’intervalle entre ces deux traitements.
- alternativement, on peut prévoir de former un flux hétérogène incluant simultanément deux types de composés/co-solvants constituant des additifs chimiquement actifs pour participer à la purification/décontamination du tissu présent dans le réacteur, pendant la mise en circulation dans la boucle.

Selon une particularité, le procédé inclut la réalisation d’un traitement chimique dans la région de contact en faisant circuler le deuxième additif chimique de purification/décontamination dans le réacteur ainsi que dans la boucle qui communique avec l’entrée de réacteur, le deuxième additif chimique étant réintroduit dans le réacteur via la boucle comme co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique. Typiquement, le deuxième additif peut être mis ainsi à circuler dans un deuxième cycle de traitement par flux additivé, après avoir retiré le premier additif du réacteur et de la boucle.

Selon une option, le procédé peut comporter, après une dépressurisation progressive qui succède audit traitement chimique par utilisation d’un ou de plusieurs additifs chimiques, une ou plusieurs étapes faisant intervenir un agent additionnel en tant que co-solvant. Par exemple, un troisième additif (l’éthanol) peut être mis à circuler dans un troisième cycle de traitement par flux additivé.

Le procédé peut inclure les étapes consistant essentiellement à :
- appliquer un agent additionnel, de décontamination et/ou de déshydratation (en particulier l’éthanol dans une forme de réalisation), injecté dans la boucle et introduit dans le réacteur comme co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique ; et
- réaliser, à l’état pressurisé, un traitement dans la région de contact résultant d’une circulation combinée de l’agent additionnel et du dioxyde de carbone à l’état supercritique, dans le réacteur et dans la boucle qui communique avec ladite entrée de réacteur.

Dans des options de mise en œuvre, l’agent additionnel est introduit dans le réacteur via la boucle comme co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique, par exemple en étant introduit par la même vanne d’introduction ayant servi pour l’introduction d’un premier et/ou d’un deuxième additif (un ou des additifs supplémentaires pouvant être appliqués) mis à circuler dans le réacteur avant l’ajout sélectif de l’agent additionnel. L’agent additionnel peut être un solvant adapté pour neutraliser/solubiliser/entraîner avec lui un acide utilisé en tant qu’additif chimique dans le procédé.

Selon une option, une vanne de régulation de pression agencée dans la boucle en aval du réacteur suivant un sens de circulation du flux de traitement et en amont de la pompe de circulation de dioxyde de carbone supercritique est actionnée (par exemple en variant son degré d’ouverture) pour activer une ou plusieurs chutes et remontées de pression dans le réacteur, pendant la recirculation, de sorte que le dioxyde de carbone supercritique et le co-solvant diffusent plus profondément à l’intérieur de la matrice tissulaire, donc dans le but de rendre plus efficace l’action du traitement.

Il est proposé, selon un aspect de la présente divulgation, une installation de traitement permettant la purification et la décontamination d’un tissu (ou matrice tissulaire) d’origine humaine ou animale apte à optimiser l’utilisation d’additif(s) intervenant dans l’efficacité du traitement.

Plus précisément, il est proposé une installation de traitement d’un tissu ou matrice tissulaire, d’origine humaine ou animale et en particulier à base de collagène, par un flux de dioxyde de carbone supercritique, pour la mise en œuvre d’un procédé de traitement tel que susmentionné, l’installation comportant :
- un réacteur pourvu d’une entrée et d’une sortie, le réacteur délimitant un volume interne pour recevoir le tissu, le réacteur étant apte à être clos et pressurisé pour maintenir l’état supercritique du flux de dioxyde de carbone ;
- une pompe et un dispositif de chauffage, conçus et agencés pour faire passer du dioxyde de carbone de l’état liquide à l’état supercritique, en amont de l’entrée du réacteur suivant un sens de circulation allant de la pompe vers l’entrée ;
- un circuit comprenant une boucle passant par un point ou région d’introduction de dioxyde de carbone à l’état liquide, la boucle s’étendant entre une première extrémité de boucle raccordée à la sortie du réacteur et une deuxième extrémité de boucle raccordée à l’entrée du réacteur, afin de permettre une recirculation de fluide issu du réacteur, de la sortie vers l’entrée, la pompe étant disposée dans la boucle entre les première et deuxième extrémités en en aval d’un condenseur ;
- un dispositif de connexion fluidique avec la boucle et associé à des moyens d’introduction d’additif, pour permettre d’ajouter au moins un additif chimique de purification et/ou décontamination du tissu dans un tronçon de la boucle situé en aval du condenseur et en amont de l’entrée du réacteur, de sorte que le dispositif de connexion fluidique forme un mélangeur permettant à un flux mixte combinant du dioxyde de carbone à l’état supercritique en tant que solvant et l’additif en tant que co-solvant, de constituer un flux de traitement (issu de la boucle) atteignant le tissu dans le volume interne du réacteur.

Une telle installation permet d’associer un réacteur pressurisé et une circulation passant par ce réacteur, pour admettre simultanément un solvant et un co-solvant formant un flux dynamique de traitement de décontamination et d’extraction de résidus, avec le bénéfice des propriétés de pénétration d’un fluide supercritique tel que le CO₂. Le fluide supercritique peut provenir d’une source de dioxyde de carbone liquide, reliée à la boucle.

Par exemple, l’installation peut présenter un ensemble d’ouverture/fermeture (pourvu de vannes disposées sur la boucle), qui est apte à être configuré dans différents états dont un premier état ouvert, dans lequel un moyen ou vanne de régulation de pression (qui fait par exemple partie des vannes de l’ensemble d’ouverture/fermeture) permet une conservation d’une pressurisation du réacteur au-delà d’un seuil (correspondant à une pression dépassant la pression critique du dioxyde de carbone), de préférence supérieur à 100 bars, pour actionner la recirculation de fluide passant par la boucle, en contribuant à rendre le flux de traitement dynamique. Dans le réacteur, le flux de traitement peut correspondre à un écoulement qui suit sensiblement un modèle de dispersion axial dans le réacteur entre l’entrée et la sortie (cas d’un écoulement piston). L’état ouvert permet à l’entrée et à la sortie du réacteur d’être en communication fluidique respectivement avec l’une et l’autre des deux extrémités de la boucle.

L’ensemble d’ouverture/fermeture peut également être configuré dans au moins un autre état avec la vanne de régulation ouverte, par exemple un état (deuxième état) compatible avec une activation d’un étage de séparation sans dépressurisation ou un état (troisième état) compatible avec une dépressurisation du réacteur et de la boucle.
Dans cet autre état, une partie des vannes restent ouvertes et il est permis d’évacuer du co-solvant et des résidus formés lors du traitement du tissu et restant dans le volume interne et dans la boucle, qui sont des résidus liquides et/ou solides. Pour ce type d’état, la boucle peut être modifiée localement et typiquement présenter/être raccordée à une dérivation au niveau de laquelle est formée une sortie/évacuation du co-solvant et des résidus (sans possibilité de retour dans la boucle, cette dernière étant ainsi prête pour un autre traitement chimique par la suite).

Eventuellement, des vannes de l’ensemble d’ouverture/fermeture sont configurées, dans un état fermé (par exemple avec un déverseur bloqué/fermé ou non alimenté par arrêt d’une vanne prévue à la sortie du réacteur), pour permettre l’augmentation de pression dans le volume interne du réacteur, sous l’effet d’un pompage par la pompe, l’état fermé étant maintenu pendant une phase préliminaire d’augmentation de pression.

L’étage de séparation est par exemple connecté en dérivation d’un tronçon de la boucle et accessible par un réglage déterminé de vanne(s) de l’ensemble d’ouverture/fermeture, sans être accessible dans une phase de recirculation via la boucle (du fait d’un réglage différent de la ou des vannes considérées), lors des phases de traitement du tissu avec le flux de dioxyde de carbone additivé.

Dans des options, l’installation présente une pompe à co-solvant, par exemple commune à chaque type d’additif, qui peut être activée pendant une phase de circulation en boucle du dioxyde de carbone dans et en dehors du réacteur, en passant à l’état supercritique avant de circuler dans le volume interne du réacteur.

La géométrie du réacteur est éventuellement sous forme de colonne. Le ratio hauteur/diamètre peut être de l’ordre de 4 à 5 pour le réacteur dans cette option. Une forme verticalement allongée et à section réduite ou à section en correspondance avec la taille transversale de la région de contact correspondant à la position du ou des tissus, permet de s’assurer que le dioxyde de carbone supercritique passe essentiellement au travers de la matière, en minimisant des écoulements périphériques qui contournent le tissu à traiter.

Le ratio entre une contenance de la boucle et le volume interne du réacteur peut être inférieur à 2, par exemple de l’ordre de 1.

Selon une particularité, la boucle est pourvue d'un étage de séparation (tel qu’un séparateur gravimétrique ou cyclonique), pour séparer le co-solvant et des résidus évacués du réacteur en circulant dans la boucle. Un tel étage de séparation peut permettre de séparer des résidus évacués du réacteur en circulant dans la boucle. L'étage de séparation est par exemple disposé dans la boucle en aval de la vanne de régulation de la pression dans le réacteur. Un filtre peut être aussi prévu dans la boucle.

Selon une particularité, la boucle est pourvue d'un étage de filtration (filtre) permettant typiquement d’empêcher des particules solides extraites de venir boucher la vanne de régulation (qui est par exemple une vanne pointeau sensible à l’obstruction, avec une ouverture très faible qui permet de maintenir la pression en amont). Le filtre, ou moyen séparateur analogue, constitue ainsi un moyen protecteur de la vanne de régulation. Dans des réalisations, le filtre est un composant pouvant être démonté et nettoyé (réutilisable au moins en partie) en fin de cycle complet. Le filtre peut être disposé à la sortie du réacteur et le moyen de régulation de pression est par exemple interposé, dans la boucle, entre le filtre et deux tronçons parallèles de la boucle dont l’un inclut l’étage de séparation.

Un seuil de filtration du filtre peut être fixé à une ou plusieurs dizaines de micromètres, afin de piéger des impuretés. Il s’agit par exemple d’une filtration purement mécanique.

L’installation peut comporter :
- une source de dioxyde de carbone liquide reliée à la boucle en amont de la pompe de circulation du dioxyde de carbone ;
- une source d'additif chimique de purification et/ou décontamination, connectée via un raccord de communication fluidique à un tronçon de la boucle qui s'étend entre la pompe de circulation du dioxyde de carbone et l'entrée du réacteur ;
- une ligne d’évacuation, connectée fluidement au réacteur lorsque la recirculation est actionnée, afin d'évacuer au moins une partie du dioxyde de carbone et de l'additif chimique de décontamination, sans dépressuriser le réacteur.

Optionnellement, l’installation présente une ou plusieurs des dispositions suivantes :
- la ligne d’évacuation inclut un déverseur/vanne de régulation et forme un tronçon de la boucle.
- le déverseur est configuré afin que la ligne d’évacuation fasse circuler à l’état supercritique du CO₂entre la sortie de réacteur et le déverseur.
- la source de dioxyde de carbone supercritique est éventuellement sous forme d’une bouteille avec tube plongeur pour délivrer le dioxyde de carbone à l’état liquide dans la boucle.
- le filtre inclut un média filtrant. Une zone en amont du média filtrant, délimitée dans une chambre de filtration, peut présenter une cuve ou fond de collecte de résidus. On comprend que le filtre est traversé par le flux de traitement (flux ayant déjà circulé dans le volume interne du réacteur) pendant une phase d’injection d’additif et par exemple pendant une phase de circulation en boucle fermée sans apport d’additif.

D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
- la est un schéma d’une installation pour la mise en œuvre d’un procédé de purification de matière tissulaire, pourvu d’un réacteur, d’une boucle de recirculation pourvue d’un dispositif à raccord de connexion fluidique permettant d’injecter un ou plusieurs additifs, chaque additif pouvant être introduit au cours d’un cycle de traitement qui utilise la boucle de recirculation associée au réacteur.
- la est un logigramme d’étapes intervenant dans le procédé de purification de matière tissulaire, selon un exemple de réalisation non limitatif.
- la illustre une voie d’alimentation en produit liquide, associée ici à plusieurs réservoirs, avec une pompe constituant la pompe à co-solvant dans un procédé de traitement utilisant un fluide à l’état supercritique.

Il est exposé ci-après, de façon détaillée, plusieurs exemples de modes de réalisation non limitatifs. Sur les différentes figures, des références identiques indiquent des éléments identiques ou similaires.

En référence à la qui montre une installation pour la mise en œuvre du procédé, il est prévu un réacteur 1 permettant d’atteindre un niveau de pressurisation souhaité. Dans l’installation, le réacteur 1 permet de placer, dans son volume interne VR, le tissu 2 à traiter/purifier. Le tissu 2 est un tissu biologique (d’origine humaine ou animale), par exemple à base d’une matrice osseuse, qui peut se présenter en plusieurs morceaux ou en un bloc monolithique. Dans les exemples décrits ci-après, le procédé de traitement vise à purifier et/ou décontaminer des matrices tissulaires à base de collagène. Les opérations de purge et/ou rinçage du réacteur 1 seront décrites succinctement, dans la mesure où ces étapes ne portent pas spécifiquement sur l'action d’extraction réalisée par un solvant (fluide à l’état supercritique tel que CO₂) ni l’action combinée réalisée par ce solvant et un co-solvant.

Exemple d’installation

Le réacteur 1 de l'installation dispose d'une entrée 5 et une sortie 6 afin de permettre de réaliser une circulation d’un courant de dioxyde de carbone CO₂à l'état supercritique à travers ce réacteur 1. Une vanne V1 peut être associée de façon connue en soi à une source 3 de dioxyde de carbone, éventuellement en formant un raccord de communication fluide avec une boucle 20 qui sera décrite en détail plus loin. Le dispositif de pressurisation inclut une pompe 8, par exemple une pompe permettant de régler un débit du dioxyde de carbone. La pompe 8 est apte à comprimer le dioxyde de carbone liquide à une pression permettant son passage à l'état supercritique. Une vanne V2 est disposée ici en aval de la pompe 8, ce qui peut permettre d’isoler le réacteur 1 en vue de son chargement ou de son déchargement.

L’installation peut prendre la forme d’un circuit, disposant d’une boucle 20 passant par un point ou région d’introduction de dioxyde de carbone à l’état liquide. Une telle boucle 20 s’étend par exemple entre une première extrémité 21 de boucle raccordée à la sortie 6 du réacteur 1 et une deuxième extrémité 22 de boucle raccordée à l’entrée 5 du réacteur 1, comme dans le cas non limitatif illustré sur la . La boucle 20 ainsi associée au réacteur 1 permet de constituer un circuit compatible avec une circulation en boucle fermée. Plus généralement, la boucle 20 peut permettre une recirculation de fluide issu du réacteur 1, de la sortie 6 vers l’entrée 5.

Comme bien visible sur la , il peut être formé une ligne L5 d'alimentation du réacteur en CO2, sur laquelle sont disposés successivement (en série) :
- le groupe réfrigérant 7 ;
- le dispositif de pressurisation avec la pompe 8, qui forme ici une pompe haute pression ;
- un réchauffeur 9, par exemple sous la forme d’un échangeur de chaleur qui utilise une circulation d’un fluide caloporteur ou une résistance électrique.

Avant son introduction dans le réacteur 1, le dioxyde de carbone est ainsi réchauffé par le réchauffeur 9 de sorte qu’à la sortie de ce réchauffeur, le dioxyde de carbone se trouve à l'état supercritique. Dans des options de réalisation, l'état supercritique peut être obtenu en amont de cette sortie de réchauffeur 9, par exemple à la sortie de la pompe 8. Le chauffage peut être réalisé pour obtenir une température comprise entre 31° et 60°C.

Le réacteur 1 est apte à être clos et pressurisé pour maintenir l’état supercritique du flux de dioxyde de carbone. Cependant, il est permis de laisser échapper un flux, typiquement par la sortie 6 (ici avec une vanne V4 ouverte), qui circule dans une boucle 20 assurant ensuite un retour dans le réacteur 1. Le flux de dioxyde de carbone peut être gazeux, par exemple à une température de 50°C environ, dans un tronçon L2 ou L3 de la boucle 20, la pression étant inférieure à celle régnant dans le réacteur 1, par exemple de l’ordre de 50 bars. Un refroidissement peut être prévu dans la boucle 20, dans un tronçon intermédiaire L4, pour permettre une liquéfaction du dioxyde de carbone facilitant sa circulation et sa compression par la pompe 8.

Lors de ce type de circulation (en boucle) pour traverser le réacteur 1 et la boucle 20 jusqu’à un retour à l’entrée 5 du réacteur 1, une branche ou tronçon L3 de dérivation sur laquelle sont disposés des éventuels moyens séparateurs S1, S2 pour séparer des résidus dans le CO₂gazeux (par exemple en réalisant une séparation liquide – gaz et/ou solide - gaz) n’est pas accessible. La vanne V8 d’entrée dans cette branche d’épuration de CO₂gazeux est maintenue fermée, tandis que la vanne V7, associée à la ligne L2 ne passant pas par les moyens séparateurs S1, S2, est ouverte. Les moyens séparateurs S1, S2 peuvent être de type cyclonique ou gravimétrique.

La boucle 20 peut alors inclure successivement, en partant de la sortie 6 du réacteur 1 :
- une ligne d’évacuation L1 en tant que premier tronçon de la boucle 20, qui forme une extrémité 21 de la boucle 20 (ici reliée à la sortie 6 du réacteur 1) et rejoint une vanne 10 formant un déverseur ;
- un deuxième tronçon L2 de circulation de CO₂gazeux qui rejoint la vanne V11 de recirculation ouverte et permet à l’écoulement de CO₂de se poursuivre (comme visible en , un évent EV2 peut être prévu juste en amont de la vanne V11) ;
- un troisième tronçon L3 constituant une dérivation par rapport à la ligne L2, permettant au CO₂gazeux de circuler dans un étage de séparation S1, S2 avant de rejoindre la vanne V11 de recirculation ;
- un quatrième tronçon L4 de circulation de CO2, qui s’étend depuis la vanne V11 jusqu’à la pompe 8, permettant de refroidir et liquéfier le dioxyde de carbone en circulation ; et
- la ligne d’alimentation L5, en tant que cinquième tronçon de la boucle 20, avec une circulation de CO₂à l’état liquide puis supercritique, en formant une deuxième extrémité 22 de la boucle 20 pour le raccordement à une entrée 5 du réacteur 1.

Plus généralement, la boucle 20 peut se présenter sous de nombreuses formes. Bien que la boucle 20 soit représentée sur les figures 1 et 3 comme linéaire, une telle boucle 20 peut présenter différentes branches en parallèle, par exemple en amont de la pompe 8 et/ou en aval de la pompe 8. On a décrit une entrée 5 de réacteur correspondant à une extrémité 22 de la boucle 21. Cependant, il peut aussi être prévu de distribuer le flux en utilisant plusieurs entrées du réacteur 1.

Dans des variantes, on peut aussi utiliser tout ou partie de la boucle 20 pour contribuer au traitement de tissus 2 distribués/répartis dans deux réacteurs en parallèle. Dans ce cas, il suffit par exemple de dédoubler les extrémités respectives 21 et 22 de la boucle 20, pour correspondre à des sorties 6 et des entrées 5 correspondantes de réacteurs 1.

Comme illustré dans l’exemple non limitatif de la , le réacteur 1 de l’installation peut être interposé entre la pompe 8 et la vanne formant déverseur 10. La pompe 8 peut être conçue et agencée pour :
- faire passer du dioxyde de carbone de l’état liquide à l’état supercritique, en amont de l’entrée 5 du réacteur 1 suivant le sens de circulation (allant de la pompe 8 vers l’entrée 5) ;
- dans un mode avec recirculation (tel qu’illustré par exemple sur la ) qui utilise un additif injecté en tant que co-solvant en aval de la pompe 8, réaliser la pressurisation en présence de co-solvant recirculé avec le dioxyde de carbone en tant que solvant.

L’installation présente un dispositif RC de connexion fluidique avec la boucle 20, qui est par exemple associé à des moyens V12 d’introduction d’additif. Sur la réalisation non limitative de la , un tel dispositif RC est illustré en amont du réchauffeur 9 mais une disposition en amont de la pompe 8 ou plus proche du réacteur 1 (proche de l’entrée 5, par exemple en aval du réchauffeur 9) est bien entendue possible.

Les moyens V12, qui incluent par exemple une vanne d’introduction couplée le cas échéant à plusieurs réservoirs respectifs R1, R2, R3, R4, peuvent délivrer une solution à l’état liquide, directement dans un flux de CO₂à l’état supercritique, c’est-à-dire dans le flux de ligne L5 soumis une haute pression, par exemple entre 100 et 200 bars. Alternativement, la solution est délivrée plus en amont, dans un flux de CO₂encore liquide.
Dans le cas non limitatif de la , les moyens V12 peuvent permettre d’ajouter au moins un additif chimique 11, 12, 13 de purification/décontamination du tissu dans un tronçon de la boucle 20 situé en aval de la pompe 8 et en amont de l’entrée 5, de sorte que le dispositif RC de connexion forme un mélangeur. Ainsi, un flux mixte/hétérogène combinant du dioxyde de carbone à l’état supercritique en tant que solvant de traitement et l’additif en tant que co-solvant de traitement, peuvent être acheminés ensemble dans le volume interne VR du réacteur 1 pour atteindre le tissu 2. Les moyens V12 peuvent être paramétrés pour que le débit de liquide soit significativement inférieur au débit de CO₂, dans le tronçon L5 de la boucle 20 (et plus généralement dans tout le circuit).
Indépendamment du point d’introduction (choisi juste en amont ou en aval de la pompe 8), il est prévu une pompe P2, appelée dans ce qui suit pompe à co-solvant, qui fait partie des moyens V12 d'introduction. Cette pompe P2 est paramétrée avec un débit qui dépend du débit de la pompe 8, afin d'assurer la dissolution du co-solvant dans le solvant (dioxyde de carbone à l’état supercritique). Par exemple le ratio débit additif (co-solvant) / débit solvant peut être compris entre 1/5 et 1/100. Dans des exemples de réalisation, ce ratio est de 1/50. A l’entrée du réacteur 5, on peut ainsi admettre un flux de traitement qui contient l’additif. Comme décrit plus loin, l’additif chimiquement actif peut être introduit de façon diluée dans un autre liquide, avec de préférence une possibilité de contrôler la concentration du composant chimique impliqué dans le traitement du tissu pour le débarrasser d’impuretés/résidus, notamment de contrôler un ratio entre un paramètre représentatif de la masse ou de la concentration totale en additif introduit dans le réacteur 1 et la masse totale de tissu à traiter.

Le réacteur 1 est conçu et agencé pour admettre un additif en tant que co-solvant, lorsque le volume interne VR est déjà pressurisé. Pour permettre, l’activation de la boucle 20 tout en maintenant cet état pressurisé, l’installation peut inclure un ensemble d’ouverture/fermeture pourvu de vannes (V2, V4, 10, V7, V11) ; un tel ensemble de vannes peut présenter une configuration d’ouverture compatible avec une circulation en série entre le réacteur et la boucle. Cet ensemble peut permettre la recirculation de fluide, dans un premier état ouvert, la vanne de régulation de pression 10 permettant une conservation d’une pressurisation du réacteur 1 au-delà d’un seuil, de préférence supérieur à 100 bars.

Dans le cas illustré sur la , de nombreuses vannes ou systèmes à clapet/évent sont représentées. Bien entendu, la boucle 20 peut être allégée dans le nombre de vannes, par exemple en intégrant un système de vanne différent au moins dans certaines parties du circuit, des vannes directement dans les moyens séparateurs S1, S2 ou autre disposition comparable.

A l’issue d’un cycle de traitement dans le réacteur 1 pressurisé, le dispositif de vannes V7, V8 prévu en aval du déverseur 10 peut être modifié/paramétré différemment pour utiliser la ligne de dérivation L3, afin de pouvoir accéder à des moyens séparateurs S1, S2. Plus généralement, des étapes de purge peuvent utiliser tout ou partie de la boucle 20 ainsi qu’un ou plusieurs séparateurs S1, S2, qui sont typiquement distincts du filtre 4 prévu en amont de la vanne 10. Ici, le co-solvant et les résidus de matières entraînés par/dissouts dans le dioxyde de carbone qui sont restés dans le réacteur 1 sont évacués via la sortie 6 de réacteur, mis à circuler à travers la vanne V8, la vanne V7 de dérivation étant fermée, et récupérée au niveau des moyens séparateurs S1, S2, ici dans cet exemple à la sortie d’un premier séparateur S1, via une vanne V9 de purge. L'installation peut comporter aussi un deuxième séparateur S2, ce deuxième séparateur S2 ayant une vanne V10 de purge de matières organiques. On peut prévoir plus de deux moyens séparateurs distincts, selon les besoins.

L’étape de récupération de résidus et du co-solvant par l’étage/les moyens de séparation S1, S2 est réalisée alors que le dioxyde de carbone est mis à circuler dans le tronçon L3, de sorte que ce solvant est recyclé dans le circuit par l'intermédiaire d'une vanne 11 rejoignant le tronçon L4, la vanne V7 étant fermée.

Etapes du procédé

Après la mise en place du tissu 2, éventuellement disposé sur un récipient ou support adapté, dans le volume interne VR du réacteur 1, ce tissu 2 peut rester dans une position fixe et il est défini une région de contact 1c située de façon intermédiaire entre l’entrée 5 et la sortie 6. Lorsque le réacteur 1 est disposé verticalement, par exemple en formant une colonne, le tissu 2 peut être ainsi placé à un niveau de hauteur intermédiaire entre l’entrée 5 qui se situe à une extrémité supérieure du réacteur 1 et la sortie 6 formée à une extrémité inférieure du réacteur 5. Un couvercle incluant l’entrée 5 peut permettre de fermer de façon étanche le volume interne VR délimité par un corps de réacteur. Les ports d’accès au réacteur 1 peuvent être limités, par exemple en incluant principalement l’entrée 5 et la sortie 6 et éventuellement un port additionnel pouvant former un évent.

Afin de purifier/décontaminer le tissu 2, le procédé peut commencer par un premier cycle de traitement avec dans un premier temps une introduction de dioxyde de carbone à l'état supercritique dans le volume interne VR, par exemple en configurant l’ensemble d’ouverture/fermeture pour faire communiquer :
- la sortie 6 avec le tronçon L1, comme visible sur la par exemple ;
- l’entrée 5 avec le tronçon L5.
Le dioxyde de carbone peut circuler en boucle tout en étant sous pression dans le réacteur 1, à l’état supercritique.

Ceci correspond à une première circulation, qui est par exemple une circulation sans addition. En référence à l’exemple, de la , la vanne V4 montrée sur la peut alors être ouverte (vanne de vidange de réacteur V14 fermée), tandis que le déverseur 10 permet la circulation de fluide vers la vanne V11 de recirculation. Les tronçons L4 et L5 interviennent, lors d’un démarrage de cycle pour permettre le remplissage du réacteur en CO2, et sont utilisés également de façon similaire lors d’une telle première circulation.

En référence à présent à la , les étapes successives de mise en place 50 de la matière à traiter dans le réacteur 1, et de fourniture/distribution 51 en CO₂peuvent constituer des étapes du procédé qui précèdent l’étape 52 d’introduction d’additif(s) par une vanne V12 appropriée, connectée à la ligne d’alimentation L5. Le remplissage en CO₂du réacteur 1 avec une pressurisation, par exemple à 160 bars, et le remplissage de la boucle 20 peuvent correspondre à une durée limitée, inférieure en tout cas à la durée des étapes de traitement.

Pendant l’étape 51, la pompe 8 fonctionne pour assurer que le réacteur 1 soit traversé par un flux dynamique de CO₂supercritique. Un exemple de débit délivré par la pompe 8 est un débit continu de 5kg/h dans des conditions stables de température et de pression. A l’issue de l’étape 51 et pour l’étape 52a, 52b ou 52c d’insertion d’un co-solvant (avec additif), la pompe 8 reste en marche. Alors que le dioxyde de carbone circule en boucle dans le circuit (réacteur 1 + boucle 20), qu’une pression et une température souhaitées sont atteintes, par exemple avec 160 bars et 40°C, dans le réacteur 1 et que les paramètres de pression /débit/température sont stables, l’insertion d’au moins un co-solvant peut commencer. Les injections réalisées aux étapes 52a, 52b ou 52c peuvent être paramétrées avec un dosage prédéfini, en prenant en compte un paramètre représentatif de la quantité totale d’additif injecté qui est calculé/dosé en fonction de la masse totale du tissu 2 à traiter présent dans le réacteur 1, indépendamment de la contenance du réacteur 1 ou de la localisation/distribution du tissu 2 dans le volume interne VR.

Alors que le dioxyde de carbone à l’état supercritique circule dans le réacteur 1 de façon dynamique en commençant son action de nettoyage (notamment dégraissage) dans la région 1c de contact avec le tissu 2, les moyens d’introduction V12, P2 délivrent le co-solvant, en utilisant par exemple une pompe P2 de co-solvant qui délivre ce dernier à l’état liquide dans une ligne L0 d’alimentation en co-solvant. Un additif chimique 11, 12 ou 13 peut ainsi être ajouté pour une action complémentaire, par exemple chimique/enzymatique, réalisée conjointement avec l’action du dioxyde de carbone à l’état supercritique, et en suivant l’écoulement de ce solvant.

Une fois, l’additif 11, 12 ou 13 injecté dans le réacteur 1 en tant que co-solvant, typiquement à un débit volumique comparativement faible par rapport à celui de CO₂, on recircule dans la boucle 20 un flux différent de celui circulant lors de la première circulation avec du CO₂ : on obtient un deuxième type de circulation correspondant à un flux de traitement dynamique avec additif. L’ouverture de la vanne V12 d’insertion de co-solvant et la mise en marche de la pompe P2 sont réalisées sans interruption de la circulation, de façon à injecter un volume de liquide dans le CO₂mis sous pression, donc ici typiquement sans arrêter la pompe 8. Dans des options, le réchauffage du flux hétérogène (CO₂à l’état supercritique ou proche de cet état et additif) par le réchauffeur 9 peut permettre de conserver des paramètres stables dans le réacteur 1, sans que la température, la pression ou le débit à l’entrée 5 ne varient significativement.

L’installation permet un dosage de la quantité d’additif, en contrôlant :
- d’une part, le débit volumique du co-solvant (qui peut être une solution avec l’agent chimique dilué dans la solution liquide), ce débit pouvant être sensiblement constant par ajustement de la pompe P2 ;
- et d’autre part, la durée d’injection.
Dans des variantes, la quantité d’additif peut aussi être prédéterminée sans recours à une injection à débit volumique constant, par exemple en utilisant un gradient ou variation contrôlée dans le débit, ou encore en alternant des phases d’injection avec des pauses, tout en contrôlant/fixant par avance la quantité totale injectée par séquences.

L’installation peut permettre de réaliser un procédé de traitement avec un enchaînement des phases de traitement par utilisation d’un additif particulier. Ici, en utilisant le même dispositif ou moyen d’introduction (P2, V12) d’additif, on peut utiliser le même point d'introduction formé sur le tronçon L5 de la boucle 20. La montre par exemple le recours à un raccord de connexion RC, qui peut éventuellement être inclus dans la vanne V12 d’entrée de co-solvant. L’additif liquide peut être introduit dans un tronçon de la boucle où le dioxyde de carbone est lui-même soit liquide, soit supercritique. Par exemple, cet additif peut être introduit avant l’entrée 5 de réacteur, éventuellement en amont de la pompe 8, dès la sortie du condenseur 7.

En référence à la , la pompe P2 peut recevoir du liquide acheminé depuis un réservoir R à co-solvant qui peut être rempli par différents additifs 11, 12 ou 13, le cas échéant mélangé(s) avec une substance 14 telle que de l'eau ou autre solvant (aqueux ou non). La notion de co-solvant peut ainsi désigner une solution injectée dans le flux de CO₂(supercritique ou éventuellement encore liquide) et qui sera mis au contact de la matière (tissu 2) à traiter. Le co-solvant peut contenir au moins un principe actif et un diluant associé.

Il est par exemple prévu un premier réservoir R1 pour un premier additif 11, par exemple de l'eau oxygénée. D'autres réservoirs R2 et R3 peuvent servir à stocker un deuxième additif, par exemple un acide comme PAA et un troisième additif ou composant, par exemple de l’éthanol. On a illustré ici des vannes respectives 41, 42, 43, 44, associées à chacun de ces réservoirs R1, R2, R3, R4. En ouvrant, simultanément ou non, les vannes 41 et 44 pour remplir le réservoir R d'alimentation en co-solvant, avec un contrôle de débit, il est par exemple permis de réaliser une solution de peroxyde d'hydrogène à 35% (ou autre pourcentage souhaité). De façon similaire en utilisant les vannes 42 et 43, il est permis de réaliser une solution d'acide peracétique dilué dans l'éthanol avec un pourcentage défini, par exemple 18-20% d’acide peracétique (ou autre pourcentage souhaité suivant le besoin). On a cité le cas de H₂O₂et de l’acide peracétique comme principes actifs. Bien entendu, d’autres molécules ou substances sont utilisables, dans la mesure où une telle substance, combinée au dioxyde de carbone supercritique, a une action de purification ou de décontamination de la matière à traiter.

Bien entendu dans d'autres options, le réservoir R peut être supprimé et différentes lignes d’alimentation en co-solvant peuvent être utilisées. Le cas échéant, moyennant le recours à des moyens l'introduction d'additifs agencés différemment, par exemple en parallèle les uns par rapport aux autres jusqu'à un point de jonction avec la boucle 20, en aval de la pompe 8.

Le traitement de matrice/tissu 2 dans le réacteur 1 est réalisé, à chaque cycle de traitement, par un flux de dioxyde de carbone supercritique, complété par l’introduction (par exemple en cours de circulation du CO₂dans le réacteur 1 et la boucle 20) d’au moins un additif chimique injecté par les moyens d’introduction P2, V12 sous la forme d’une solution liquide alors que le réacteur 1 est déjà pressurisé. L’association du CO₂supercritique comme solvant et de l’additif chimique comme co-solvant peut permettre d'augmenter l'action de nettoyage/désinfectant sur le tissu traité. À la sortie 6 du réacteur 1 pressurisé, le flux circule dans l’extrémité 21 de la boucle 20 puis rejoint le reste de la boucle via le déverseur 10. La circulation d’un premier additif, injecté progressivement puis recirculé avec le CO₂, fait partie d’un premier cycle de traitement. Plusieurs cycles avec chacun un additif, peuvent se succéder, séparés par une séparation du co-solvant et des résidus à pression constante ou une dépressurisation et une purge, comme détaillé un peu plus loin.

Dans des options, la vanne formant le déverseur 10 est pilotée et régule la pression amont en laissant passer un filet de fluide en écoulement, ici à base de dioxyde de carbone. À titre d’exemple non limitatif, entre la vanne 10 et la pompe 8, la pression régnant dans la boucle 20 (dans les tronçons L2, L3 et L4) peut être à environ 50 bars.

Exemple de paramètres de fonctionnement

Le dioxyde de carbone CO₂ est ici pompé sous forme liquide par la pompe 8. Ce liquide est préchauffé en amont du réacteur 1 d'extraction afin d'être introduit dans celui-ci à l'état supercritique.

On rappelle que les fluides à l'état supercritique peuvent être définis comme des gaz placés dans des conditions de température et de pression telles que leurs propriétés sont intermédiaires entre celles des gaz et celles des liquides. On les nomme encore "gaz denses" ou "liquide expansé". Pour un corps chimique donné, le point précis du diagramme température-pression pour lequel les deux phases liquide et vapeur n'en forment plus qu'une est appelé point critique. Au-delà de cette température critique (Tc) et de cette pression critique (Pc), le fluide est en l'état dit "supercritique".

L’installation utilise le dioxyde de carbone à l’état supercritique au moins dans une partie de la boucle correspondant au tronçon L5 et dans le volume interne VR du réacteur pressurisé. En traversant le réacteur 1, le dioxyde de carbone à l'état supercritique permet de solubiliser une grande partie des matières organiques, essentiellement lipidiques du tissu 2. En particulier, il peut dissoudre les graisses des tissus médullaires contenues dans un tissu osseux.

Pour obtenir cette action, les conditions de mise en œuvre peuvent varier. Pour fixer les idées, on donne les conditions suivantes, à titre d’exemple non limitatif :
- les pressions régnant dans le réacteur 1, vont de 100 à 200 bars, de sorte qu’une pression de 160 bars peut être choisie. De telles conditions de pression sont compatibles avec des températures qui restent très inférieures à 90 ou 100°C, par exemple des températures entre 35 et 50°C : une température de 40°C peut être optionnellement choisie.
- pour une quantité donnée de matière à traiter (masse totale de tissu 2 dans le réacteur 1 dans l’exemple non limitatif de la ), un volume total de co-solvant à injecter peut être déterminé par l’opérateur selon la nature du co-solvant, sa concentration et l’effet recherché : un paramètre utilisable est le ratio co-solvant/masse de matière (tissu 2), exprimé en ml/g. On l’appelle premier ratio dans tout ce qui suit. Un premier ratio de 0,25 ml/g est choisi dans certains des cas expérimentaux qui suivent mais, bien entendu, un tout autre ratio pourrait convenir (notamment selon que le principe actif est plus ou moins dilué dans la solution de co-solvant, ce deuxième ratio évolue forcément).
- il est permis d’ajuster le débit de la pompe P2 à co-solvant en fonction du débit de la pompe 8 à CO₂supercritique, de façon à assurer la dissolution du co-solvant dans le solvant. Le ratio débit co-solvant/débit CO₂supercritique, ci-après appelé deuxième ratio, peut varier en fonction du co-solvant acheminé via les moyens d’introduction P2, V12. Avec les solutions envisagées, le deuxième ratio est par exemple compris entre 1/5 et 1/100, un ratio 1/50 pouvant être choisi.

L’installation, notamment selon le ou les réacteur(s) 1 et le type de boucle 20 associée, peut varier dans sa structure et la contenance, ce qui peut dépendre de la masse totale de tissu 2 disposée dans un volume interne VR donné. Eventuellement, le volume VR est supérieur au volume de la boucle 20 qui complète le circuit (le volume de la boucle ne comprend pas ici les moyens séparateurs S1, S2 qui ne sont pas utilisés dans la recirculation en circuit fermé). En fonction des volumes du réacteur 1 et de la boucle 20, on peut appliquer un débit pour la pompe 8 adapté à l’effet recherché sur le tissu 2.

À chaque étape du traitement, des paramètres secondaires (variables) du procédé peuvent être déduits de paramètres primaires tel qu’indiqués ci-dessus.
Ainsi, avec un débit de la pompe 8 connu (débit de CO₂supercritique ), il peut être déduit le débit de co-solvant en fonction du deuxième ratio. De façon similaire, le volume de co-solvant inséré peut dépendre de la quantité de matière à traiter selon le premier ratio susmentionné.

Le temps d’injection peut être calculé en fonction du débit de co-solvant et du volume (volume total) à injecter via les moyens d’introduction P2, V12. Le temps de traversée du réacteur 1 est calculé en fonction du débit de dioxyde de carbone supercritique et du volume interne VR du réacteur 1. Par ailleurs, le temps de contact initial du co-solvant avec la matière/tissu 2 (correspondant au temps de premier passage du co-solvant sur la matière) est typiquement égal à l’addition du temps d’injection et du temps de traversée du réacteur 1.

Une fois le volume prévu de co-solvant injecté, le co-solvant (avec l’additif correspondant 11, 12 ou 13) circule dans le circuit jusqu’à faire un cycle complet de l’installation. Le temps d’un cycle est défini par le débit de la pompe 8 et la somme du volume VR du réacteur 1 et du volume du reste du circuit (ici la boucle 20). S’il existe un besoin pour obtenir un temps de contact plus long entre le co-solvant et la matière, il suffit de recycler le mélange (solvant supercritique/co-solvant). Optionnellement, un certain nombre N de tours peut être paramétré, une fois la totalité du co-solvant introduit dans le circuit en parvenant au tronçon L5.

Exemple expérimental pratique

Dans cet exemple, une masse totale de 320 g de tissu osseux est placée dans le réacteur 1 et le procédé envisagé prévoit plusieurs types de traitements, les uns à la suite des autres :
- d’abord par du peroxyde d’hydrogène, par exemple avec ce principe actif ajouté dans une solution liquide à 35% (éventuellement une solution commerciale non diluée),
- ensuite par du PAA (acide peracétique) dilué 2,7 fois dans l’éthanol 99%, soit une concentration en PAA de 18% dans la solution de co-solvant,
- puis par de l’éthanol 99%.

Le volume de chaque co-solvant à appliquer est prédéterminé, dans cet exemple non limitatif, à 0.25 ml de co-solvant pour traiter 1g de matière (par exemple 1g d’os). L’installation peut présenter les caractéristiques suivantes :
- un circuit dont le volume est d’environ 2 L, dont 1 L correspond au volume interne VR du réacteur 1.
- la pompe 8 est paramétrée pour délivrer un débit de 5 kg/h soit environ 104 ml/min (pour une densité du CO₂supercritique d’environ 0.8 à 160 bars). Le deuxième ratio du débit (débit volumique) des pompes P2 et 8 et est de 1/50.

Les étapes de traitement se font à 160 bars et 40°C dans le réacteur 1. Les valeurs déduites sont les suivantes :
- Le débit de co-solvant est de 2.08 ml/min (104/50).
- Le volume de co-solvant à injecter est de 80 ml (0.25*320).
- Le temps d’injection est de 38 minutes 27 secondes (80/2.08) ; ce temps peut évidemment être arrondi à 38 ou 39 minutes.
- Le temps de traversée du réacteur est de 9 minutes 37 secondes (1000/104).
- Le temps d’un cycle au sein du circuit pour un tour complet est d’environ 20 minutes (2000/104).

L’exemple expérimental est réalisé avec une recirculation pendant 100 minutes, soit 5 cycles de traitement, pour obtenir un temps de contact total (dans la région de contact 1c) de 138 min, et cela à chaque étape utilisant un additif/principe actif donné.
Le déroulé complet des phases du procédé de traitement, ici en fonction des valeurs fixées (mais qui ne sont pas limitatives) correspond à ce qui suit :
a. Insertion de la matière à traiter (tissu 2) dans le réacteur 1
b. Flux de dioxyde de carbone supercritique en continu à 5 kg/h à 160 bars et 40 °C, par utilisation de la pompe 8
c. Insertion de peroxyde d’hydrogène 35 % pendant 38 minutes (80 ml), en amont du réacteur 1 dans le tronçon L5, en utilisant les moyens d’introduction P2, V12 (dont la pompe P2), cette substante active formant un premier additif 11
d. Maintien d’une boucle (fermée) de recirculation pendant 100 minutes (5 tours dans le circuit fermé)
e. Purge du réacteur 1 et du reste du circuit puis rinçage à l’eau purifiée pour éliminer les résidus de matière extraits du tissu 2
f. Rechargement en dioxyde de carbone puis relance du flux de dioxyde de carbone supercritique à 5 kg/h à 160 bars et 40°C
g. Insertion de PAA 18% pendant 38 minutes (80 ml) en amont du réacteur 1, en utilisant les moyens d’introduction P2, V12 (dont la pompe P2), cette substance active formant un deuxième additif 12
h. Maintien d’une recirculation pendant 100 minutes (5 tours)
i. Purge, par exemple résultant de l’activation de l’étage de séparation S1, S2 pour récupérer et purger le PAA pendant 60 minutes
j. Insertion d’éthanol 99% pendant 38 minutes (80 ml) en amont du réacteur 1, en utilisant les moyens d’introduction P2, V12 (dont la pompe P2), cette substance active formant un troisième additif 13
k. Maintien d’une boucle (fermée) de recirculation pendant 50 minutes (2,5 tours)
l. Purge, par exemple résultant de l’activation de l’étage de séparation S1, S2 pour récupérer et purger l’éthanol pendant 60 minutes
m. Insertion d’éthanol 99% pendant 38 minutes (80 ml) en amont du réacteur 1, en utilisant les moyens d’introduction P2, V12 (dont la pompe P2)
n. Maintien d’une boucle (fermée) de recirculation pendant 50 minutes (2,5 tours)
o. Arrêt de la pompe 8 et purge du réacteur 1 et du reste du circuit (boucle 20) pour éliminer l’éthanol
p. Sortie du réacteur 1 du tissu nettoyé (matière traitée).

Bien entendu, les principales étapes de traitement (a-e/ ou f-i/, j-l et/ou m-p/) peuvent être ajustées selon les besoins, le cas échéant en substituant un principe actif par un autre (donc en changeant de co-solvant). En référence à la , après l’étape 50 de mise en place du tissu 2 dans le réacteur 1 (cf. phase a/ indiquée ci-dessus), une fois le réacteur 1 fermé et pourvu des raccordements de communication étanche avec les extrémités 21, 22 de la boucle 20, et après l’étape 51 de remplissage et circulation dynamique de CO₂supercritique (qui peut correspondre à la phase b/, réitérée éventuellement en f/, j/ ou m/), on comprend que l’étape 52 d’introduction d’additif est réalisée de façon progressive et contrôlée pour atteindre un ratio relativement faible entre le volume de co-solvant injecté au total, et la masse de tissu 2 à traiter dans le réacteur 1.

L’exemple expérimental détaillé ci-dessus correspond à un cas particulier. Eventuellement, l’étape de traitement à l’éthanol ou autre dernier traitement/rinçage peut inclure moins de sous-étapes ou ne nécessite pas deux cycles de rinçage à l’éthanol, ce nombre de traitement pouvant être supérieur ou inférieur. Dans d’autres exemples pour traiter davantage de tissu 2 (masse plus importante), que le volume de réacteur 1 soit différent (plus grand) ou non, on peut utiliser un volume injecté similaire de co-solvant mais plus concentré en principe actif. De multiples variantes sont applicables concernant le mode précis d’injection et dans la durée de chaque recirculation, tout en prévoyant par avance la quantité de principe actif (co-solvant) en fonction de la masse de tissu 2 à traiter.

Le fait de limiter cette quantité totale peut s’avérer bénéfique pour préserver la matrice tissulaire collagénique, et conserver les propriétés mécaniques de matière à traiter. Les phases c/ et d/ correspondent respectivement à l’étape 52a d’injection de premier additif et à l’étape 53 de recirculation d’un flux (mixte) de traitement. Les phases g/ et h/ correspondent respectivement à l’étape 52b d’injection de second additif et à la réitération de l’étape 53 de recirculation du flux (mixte) de traitement obtenu. De façon similaire, l’étape 52c correspond à l’étape d’injection d’un troisième agent chimique, par exemple l’éthanol. La flèche 19 après la sortie 6 du réacteur 1 reflète les résidus et illustre le fait que des résidus du traitement soient entraînés dans la boucle 20, avec la possibilité d’en extraire/séparer une partie pour ne pas renvoyer ces résidus dans le réacteur 1, sachant que les options de traitement peuvent requérir un tour complet ou plus lors de l’étape 53 de recirculation.

L’étape 54 d’évacuation/nettoyage, correspondant à la fin d’un cycle, prévoit la dépressurisation du réacteur 1 avec utilisation de l’évent EV1, qui peut inclure une vanne. Un tel évent EV1 peut être ici un évent haut du réacteur de type colonne, éventuellement formé au niveau de l’entrée 5. La pompe 8 est arrêtée, afin de dépressuriser lentement (environ 10 bars/min jusqu’à un premier seuil par exemple égal à 100 bars puis une décroissance plus lente, ici 4 bars/min jusqu’à 73 bars ou deuxième seuil comparable, et 2 bars/min jusqu’à obtenir la pression atmosphérique) en ouvrant l’évent EV1. L’étape 54 peut inclure des sous-étapes de purge et/ou de rinçage. Par exemple, on peut procéder à une vidange du réacteur 1 en ouvrant sa vanne V14 couplée à la sortie 6 (ici une vanne de vidange basse) et en fermant la vanne formant l’évent EV1 et en ouvrant la vanne 10 de régulation, formant déverseur. Il s’ensuit une purge des résidus de co-solvant, réalisée par exemple à l’air comprimé pendant une durée définie, inférieure à la durée d’une étape de traitement avec la circulation en boucle, par exemple de l’ordre de 10 à 60 minutes. Au bout de 5 minutes de purge, la vanne de recirculation V11 peut être fermée.

Il est à noter, dans des options permettant un nettoyage du dioxyde de carbone évacué, que la ligne L2 n’est pas utilisée pendant l’étape 54, la vanne V8 étant ouverte (avec la vanne V7 fermée). Ainsi les moyens séparateurs S1, S2 séparent les résidus évacués au cours de l’étape 54 via la ligne/tronçon L3.

Bien que non illustré sur la , l’étape 54 avec purge peut inclure ou être suivie d’une étape de rinçage utilisant de l’eau purifiée, par exemple lorsque l’additif chimique utilisé est H₂O₂ou une substance active oxydante et désinfectante comparable, typiquement diluée dans l’eau.

A titre d’exemple pour un rinçage à l’eau purifiée, on peut prévoir la séquence d’opérations suivantes, en partant d’un réacteur 1 purgé (ayant subi les phases de purge basiques de l’étape 54) :
- réaliser une première injection d’eau purifiée (le cas échéant provenant du réservoir R4 ou autre réservoir disponible), qui atteint la région de contact 1c, par une vanne V2 d’entrée du réacteur, par exemple à l’aide d’une pompe pneumatique ou électrique.
- ouvrir la vanne V14 de vidange (vidange basse du réacteur 1 ici dans l’exemple de la ), avec la vanne V4 (sortie de réacteur et formant une vanne d’accès à la boucle 20) qui est fermée, ce qui permet de ne pas interférer avec la boucle 20.
- une fois l’eau vidangée (via la sortie 6) propre, fermer la vanne V14.
- fermer la vanne V2 et ouvrir la vanne V3 d’entrée d’eau purifiée reliée à la sortie 6, ici correspondant à port bas du réacteur 1.
- ouvrir la vanne V5 associée à l’entrée 5 du réacteur 1, de façon à permettre une purge haute, c’est-à-dire d’évacuation de l’eau de rinçage.
- optionnellement, mesurer le taux de peroxyde au bout en sortie de la vanne V5 (qui est ici une vanne de purge haute), puis diluer au 1/100e la solution avant de mesurer le taux de peroxyde restant. Il est vérifié que le taux est inférieur à un seuil, par exemple 2mg/l, puis l’injection d’eau via la sortie 6 est stoppée.
- afin de purger l’eau du réacteur 1, ouvrir la vanne d’entrée V2 du réacteur 1, ouvrir la vanne V14 et injecter de l’air comprimé. Fermer la vanne V5 dès qu’il n’y a plus d’eau qui sort par la vanne V5.
- purger des résidus, en particulier les résidus de co-solvant, à l’air comprimé pendant 60 minutes, par une injection avec la vanne V2 maintenue ouverte, tout en laissant la vanne V4 ouverte pour que la purge s’applique à la boucle 20. Au bout de 5 min, fermer la vanne V11 de recirculation.
- arrêter l’alimentation en air comprimé.

L’air comprimé peut provenir d’une région ou point ou d’introduction séparé du réacteur 1 par au moins un tronçon de boucle pourvu d’une ou plusieurs vannes (vanne V2 du côté de l’entrée 5 ; vanne V11 et/ou vanne V4 du côté de la sortie 6). Par exemple, ce point d’introduction peut correspondre à un raccordement en amont du groupe réfrigérant 7, avec une vanne V6 d’alimentation en air comprimé. On peut optionnellement injecter l’air comprimé par un raccord commun à celui utilisé pour l’arrivée de CO₂liquide, comme illustré sur la .

Bien entendu, le rinçage peut varier dans sa mise en œuvre, par exemple en modifiant l’installation, en modifiant la durée ou certains paramètres de contrôle permettant la transition entre le rinçage à l’eau purifiée et la purge à l’air comprimé. Chaque purge constitue une manière de stopper l’action du co-solvant et en même temps d’éliminer les résidus extraits de la matière (tissu 2) par l’action combinée du solvant (fluide supercritique) et du co-solvant (additif chimique).

Après l’étape 54, complétée ou non par un rinçage à l’eau purifiée, l’installation peut être à nouveau préparée pour une autre étape de traitement par flux dynamique avec solvant additivé. Pour cela, du CO₂peut remplir la boucle 20 et le réacteur 1 (donc le circuit), le mode recirculation peut être actionné et la pompe 8 est démarrée pour une circulation de CO₂à l’état supercritique dans le réacteur 1, avant de procéder à l’introduction d’un nouvel additif.

En référence à la , le dioxyde de carbone prélevé via une extrémité 21 de la boucle 20 passe successivement à l’état gazeux, en aval d’une vanne de régulation appelé déverseur 10, puis dans un état liquide pour continuer de circuler dans la boucle 20. Le filtre 4 permet la retenue de résidus, par exemple de résidus solides. Cette filtration est ici réalisée sur la ligne L1 dans laquelle le dioxyde de carbone circule dans un état supercritique. La recirculation, en aval de la vanne V11, permet à la pompe 8 d’amener à nouveau, dans le réacteur 1, un flux de traitement sans résidus solides avec les avantages d’un fluide solvant à l’état supercritique, qui forme un flux dynamique.

Afin de favoriser le contact, une action supplémentaire d’agitation peut intervenir, par exemple en utilisant un dispositif à ultrasons, le cas échéant avec un barreau mobile. Un tel dispositif peut permettre le décrocher des impuretés de la matière et de faciliter leur élimination, la circulation dans le réacteur 1 vers la sortie 6 et la boucle 20 permettant à de telles impuretés de quitter la région 1c de contact/traitement. Dans des variantes de réalisation, tout ou partie de la boucle 20 peut être formée dans ou sur le réacteur 1. Le cas échéant, un cloisonnement interne prévue dans le réacteur peut permettre d'écarter une partie des résidus dans une sous-région du volume interne VR, interposée (suivant le sens de circulation de dioxyde de carbone) entre la région de contact 1c et la sortie 6. Plus généralement, on comprend que la pressurisation du réacteur 1 est compatible avec un effet dynamique, permettant d'évacuer des résidus (via une ligne une ligne d’évacuation, ici correspondant au tronçon L1, connectée fluidement au réacteur 1 lorsque la recirculation est actionnée) vers une deuxième région décalée/distincte de la région de contact 1c. En évacuant au moins une partie du dioxyde de carbone et de l'additif chimique 11, 12 ou 13 de purification et/ou décontamination, sans dépressuriser le réacteur 1, la ligne d’évacuation ou tronçon L1 (incluant le déverseur 10) contribue à limiter/réduire la concentration d’additif dans la région de contact 1c, en réduisant aussi la présence de résidus dans cette région 1c.

Une option avec une boucle 20, par exemple externe au réacteur 1, permet de s'assurer que du co-solvant sera sorti de la région de contact 1c, ce qui limite ainsi la concentration en principe actif/additif 11, 12, 13 dans cette région de contact 1c. Avec une boucle 20 externe le réacteur 1 peut rester simple de conception.

A la fin du procédé, le tissu 2 placé dans le réacteur 1 peut être récupéré après une ouverture du réacteur 1. Une phase de séchage peut être ensuite réalisée, par exemple dans une étuve ventilée, à une température comprise entre 30 et 50 °C, par exemple à 40 °C. La durée de séchage peut être comprise par exemple entre 6 et 12 heures. La durée peut être adaptée en fonction de l’efficacité du dispositif de séchage utilisé.

Plus généralement, la durée de nombreuses étapes du procédé peut varier, en fonction du poids de tissu à traiter et du débit de dioxyde de carbone supercritique introduit dans le réacteur 1. Des étapes 51, 52 de traitement du procédé peuvent durer un temps juste suffisant pour qu’une masse de dioxyde de carbone et une quantité d’additif 11, 12, 13 traversant le tissu 2 (dont la masse est elle-même déterminée) ait pu réagir dans la région de contact 1c. Avec l’utilisation d’une boucle 20, il est permis d’interrompre assez vite l’alimentation en CO₂, depuis la bouteille 3 ou source similaire, bien en avance par rapport à la fin du traitement, lorsque la masse de dioxyde de carbone utilisée est suffisante pour remplir le volume du circuit.

Le procédé de traitement, avec une circulation dynamique du CO₂supercritique, dans laquelle est adjoint l’additif sous forme de co-solvant liquide, permet un nettoyage efficace sans altération grâce à une concentration en produit actif qui reste modérée, en particulier faible par rapport à des procédés plus classiques par simple trempage et imprégnation du tissu dans un agent chimique.

Dans des exemples, le nombre de co-solvants peut être supérieur à deux ou trois. Il a été décrit un cas particulier avec trois co-solvants utilisés, dans l’ordre : eau oxygénée, PAA et éthanol, comme additif dans la boucle où circule le dioxyde de carbone à l’état supercritique. Cependant, dans des variantes, on peut avoir recours à un court traitement préliminaire, par exemple plus court en durée, au cours duquel le tissu est en présence d’une substance active.

Par exemple, un additif dilué dans l’eau, comme l’eau oxygénée, peut être éventuellement introduite à un stade plus précoce, par exemple sous la forme d’une première dose déjà présente dans le réacteur (avant toute circulation en boucle le cas échéant) ou injectée en même temps que le remplissage préalable en CO₂pour atteindre l’état de pressurisation souhaité. Également dans ce cas, le contact avec la substance active, l’eau oxygénée par exemple, peut être obtenu avec une concentration faible. Dans des réalisations, la première dose peut être prise en compte pour calculer ensuite l’apport complémentaire en additif (eau oxygénée ou similaire) introduit comme co-solvant, de préférence de façon progressive. La première dose peut représenter de l’ordre de 1 ou 10% seulement ou en tout cas une fraction minoritaire par rapport à la quantité total d’additif injectée (première dose < deuxième dose injectée de façon progressive).

La boucle 20 offre un avantage de pouvoir optimiser l'efficacité de traitement, pas forcément en augmentant le nombre de molécules de réactif présentes dans le réacteur 1 à un instant donné, mais en créant une dynamique et par exemple en augmentant la fréquence de passage de ces molécules dans une zone réactive (zone de contact 1c), par le retour des molécules (extraite hors du réacteur 1 par la boucle 20 via une sortie 6) à l’entrée 5 du réacteur 1 suivant une circulation dans un flux dirigé vers/passant par le tissu 2 à traiter.

La quantité de matière utilisée au total est mieux utilisée, avec un rendement amélioré, et peut être réduite, le cas échéant en augmentant quelque peu la durée du traitement afin d'augmenter le nombre de passages et donc de contact entre un composant actif et le tissu à nettoyer.

La circulation peut être réalisée dans un réacteur 1 ayant une forme générale de colonne, afin de créer un brassage dans le volume interne VR, suivant un régime de réacteur piston (à la façon du piston d’une seringue). L’association d’un filtre 4 et d’un étage de séparation contribue à l’épuration dans des conditions dynamiques de traitement. Le filtre 4 permet la purification du flux sortant du réacteur 1 en séparant des particules solides, par une séparation purement mécanique (sans traitement chimique) et avec un seuil de filtration submillimétrique, par exemple supérieur ou égale à 10 µm. On comprend que les substances actives peuvent passer à travers un tel filtre 4 : il n'y a donc pas de réduction de la concentration en co-solvant (l’additif circule) du fait de cet étage de séparation.

Un ou plusieurs étages séparateurs peuvent être prévus pour récupérer le co-solvant ou produit actif, à l’issue d’une phase/étape 54 de traitement. Une vanne de dérivation (bypass) peut permettre l’accès à ce ou ces étages séparateurs, uniquement à l’issue d’un cycle ou phase de traitement.

Cas pratique expérimental, non limitatif

A titre expérimental, il a été procédé à un nettoyage d’une matrice osseuse animale pesant environ 320 ou 330 grammes, pour une durée de cycle de l’ordre de 100 minutes pour chaque co-solvant. Les étapes de purge sont les mêmes entre chaque cycle de nettoyage avec l’action d’un agent chimiquement actif. Une qualité satisfaisante de nettoyage correspond à la disparition de suffisamment d’impuretés tout en conservant des propriétés classiques compatibles avec l’implantation (ici test d’adhérence de cellules MC3T3 sur la matrice osseuse testée au bout de 48h et test d’implantation sur un modèle de défaut osseux de la calvaria du rat).

Dans cet exemple, environ 320 g de tissu osseux est traité par du peroxyde d’hydrogène 35% non dilué, et du PAA (acide peracétique) dilué 2,7 fois dans l’éthanol 99%, soit une concentration en PAA de 18% dans la solution de co-solvant, puis par de l’éthanol 99%. Le réacteur 1 peut présenter une contenance d’1 litre environ. Plus généralement, on comprend que la contenance du réacteur 1 peut évoluer en fonction de la quantité de matière/tissu à traiter.

Le tissu osseux 2 peut être distribué, dans la zone/région 1c de contact avec le flux gazeux circulant dans le réacteur 1, en plusieurs blocs, par exemple étagés dans le sens de la hauteur ou direction principale de circulation et/ou disposés l’un à côté de l’autre transversalement par rapport à la direction principale du flux. Alternativement, le tissu 2 peut se présenter en un bloc (on peut citer l’exemple non limitatif d’un fémur entier). Le procédé peut aussi s’appliquer à plusieurs tendons.

Selon ce traitement, le volume de chaque co-solvant (correspondant à un additif 11, 12, 13) à appliquer est prédéterminé à 0,25 ml de co-solvant pour traiter 1g d’os. Cela représente ainsi 80 ml de volume ajouté, ce qui présente ainsi des similitudes avec les conditions expérimentales exposées plus haut. Les concentrations des co-solvants sont mesurées en ml de principe actif par gramme de matière à traiter, particulièrement réduites en faisant circuler ceux-ci dans un flux de dioxyde de carbone supercritique et en utilisant une boucle 20 de circulation.

Le procédé montre une efficacité de la purification/décontamination malgré l’économie/réduction en agent(s) actif(s), qui est transposable à tout type de matrice osseuse ou tissu d’origine humaine ou animale à traiter et avec un nombre de cycles différent et/ou un choix (quantitatif ou qualitatif) d’agents de nettoyage différents.

Un comparatif concernant la génération osseuse a été établi pour deux types respectifs de blocs consistant chacun en un bloc d’os spongieux d’origine porcine. Les tests sont effectués sur des calvarias de rats pour les deux types de bloc comparés dans le but de régénérer un défaut de taille critique. Les blocs du premier type ont été traités (Test A) selon un procédé tel que décrit ci-dessus, avec trois additifs successifs introduits dans trois cycles de traitement avec le dioxyde de carbone additivé. Les blocs du deuxième type ont été traités (Test B) selon un procédé qui prévoit également trois additifs, avec chacun un traitement de durée comparable, par une action chimique obtenue sous une forme différente, à savoir : après dégraissage au CO₂supercritique selon les mêmes conditions, les blocs sont mis à tremper successivement dans une solution de peroxyde d’hydrogène à 35%, une solution d’hydroxyde de sodium 1 mol/l et une solution d’éthanol à 99%.

L’analyse des résultats utilise un paramètre représentatif de la quantité d’os généré dans la région d’intérêt mesurée par micro-tomodensitométrie. Ce paramètre est ici le paramètre BV/TV (volume osseux sur volume total, de l’anglais « Bone Volume » / « Total Volume »), exprimé en pourcentage.

Les résultats sont les suivants :

% BV /TV	0 jour	30 jours	60 jours
Nombre de défauts	12	12	8
Test A	15,8	22, 3	25,9
Test B	16,7	16,5	18,3

Il est observé une croissance plus rapide du pourcentage d’occupation par du matériau osseux avec les blocs du Test A, obtenu selon le procédé. Ainsi, il est constaté que l’action obtenue avec le procédé est plus efficace pour la régénération osseuse que pour le cas d’un os traité chimiquement avec un procédé (Test B) par trempage en phase liquide. En outre, l’action du procédé de traitement (Test A) rend le matériau plus rapide en termes de régénération osseuse. Concernant les résultats, on obtient des écarts statistiquement significatifs :
- pour l’augmentation de régénération osseuse avec le Test A, avec p < 0.05 entre J0 et J30 et p < 0.001 entre J0 et J60 ;
- pour la comparaison entre le Test A et le Test B de régénération osseuse avec p < 0.05 à J60.

La présente divulgation ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée.

Par exemple, bien qu’une chambre réactionnelle dans le volume VR a été illustrée sur la , un agencement à plusieurs chambres logeant chacune au moins un tissu 2 peut être prévu en utilisant un ou plusieurs réacteurs 1. De plus, des pulsations de débit contrôlées, par exemple lors de l’étape 51 et/ou une des étapes 52a, 52b, 52c peuvent être envisagées.

Également, il est bien clair que le nombre d’additif(s) chimique(s) peut varier en fonction du traitement recherché.

Claims

Procédé de traitement d'un tissu (2) d’origine humaine ou animale par extraction de résidus de matières organiques, afin de purifier et/ou décontaminer ledit tissu (2), le procédé utilisant du dioxyde de carbone à l'état supercritique et un réacteur (1) pourvu d’une entrée (5) et d’une sortie (6), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant essentiellement à :
- disposer (50) le tissu dans un volume interne (VR) du réacteur (1) ;
- pressuriser (51) le réacteur (1), en introduisant dans le volume interne (VR) le dioxyde de carbone à l’état supercritique via l’entrée (5), de sorte que le dioxyde de carbone à l’état supercritique atteint une région (1c) de contact avec le tissu (2) et sort du réacteur (1) via la sortie (6) ;
- ajouter au moins un additif chimique (11, 12, 13) de purification et/ou décontamination dans le flux de dioxyde de carbone, liquide ou supercritique, mis à circuler pour atteindre la région de contact (1c), afin de réaliser dans le volume interne (VR) une circulation d’un flux de traitement combinant le dioxyde de carbone à l'état supercritique en tant que solvant et l’au moins un additif chimique (11, 12, 13) en tant que co-solvant ; et
- tout en conservant ladite pressurisation, faire circuler ledit flux de traitement, loin de la région de contact (1c), dans une boucle (20) qui communique avec ladite entrée (5) du réacteur, en créant ainsi une recirculation contribuant à rendre le flux de traitement dynamique et à purifier et/ou décontaminer le tissu (2), de préférence en permettant d’extraire et séparer une partie des résidus dans la boucle (20).
Procédé selon la revendication 1, dans lequel un pompage du dioxyde de carbone est réalisé par une pompe (8) prévue dans la boucle, la boucle (20) s’étendant à l’extérieur du réacteur (1), entre la sortie (6) et l’entrée (5) du réacteur,
et dans lequel l’au moins un additif chimique (11, 12, 13) est introduit dans la boucle (20) en amont ou en aval d’un échangeur de chaleur (9) qui chauffe un flux de dioxyde de carbone provenant de la pompe (8) prévue dans la boucle pour atteindre ou dépasser la température supercritique du dioxyde de carbone.
Procédé selon la revendication 2, dans lequel chaque additif parmi l’au moins un additif chimique (11, 12, 13) est ajouté, de préférence sous forme liquide, par une pompe additionnelle (P2) distincte de la pompe (8) prévue dans la boucle, et dans lequel au moins un parmi les ratios suivants est prédéterminé :
- un premier ratio entre le volume total d’additif délivré par la pompe additionnelle (P2) et la masse du tissu (2) à traiter, le premier ratio exprimé en ml/g étant de préférence compris entre 0,01 et 1 ;
- un deuxième ratio entre le débit volumique délivré par la pompe additionnelle (P2) et le débit volumique délivré par la pompe (8) prévue dans la boucle, le deuxième ratio étant de préférence compris entre 1/5 et 1/100 et choisi en tenant compte de la solubilité de l’additif chimique dans le dioxyde de carbone à l’état supercritique, par exemple compris entre 1/45 et 1/55.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (52a, 52b, 52c) de circulation du solvant et du co-solvant en circuit fermé dans le circuit composé du réacteur (1) et de la boucle (20), en ouvrant des vannes (V2, V4, 10, V7, V11) permettant la recirculation dans la boucle (20) et au réacteur (1) de rester pressurisé,
ledit réacteur (1) étant fonctionnellement couplé, au niveau de l’entrée (5), à une vanne (V2) pour la réintroduction, dans le volume interne (VR), du flux recirculé via la boucle (20) ;
et dans lequel l’au moins un additif chimique (11, 12, 13), issu d’un réservoir (R1, R2, R3), est introduit dans un tronçon de la boucle (20) dans lequel circule du dioxyde de carbone à l’état supercritique en direction de l’entrée (5).
Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel pendant l’ajout, chaque additif chimique (11, 12, 13) est ajouté dans une ligne d’injection (L0) qui rejoint une voie (L5) de communication avec la région (1c) de contact avec le tissu (2), de sorte que chaque additif chimique (11, 12, 13) circule dans la voie de communication (L5) en tant que co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique qui circule dans le réacteur (1) pour traverser la région de contact (1c),
et dans lequel ladite voie de communication (L5) forme un tronçon de la boucle (20).
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
- avant ledit ajout, une phase de stabilisation dans laquelle le dioxyde de carbone circule en boucle dans le circuit formé par le réacteur (1) et la boucle (20), alors que la pression dans le réacteur a atteint ou dépassé un seuil prédéfini et que la température a atteint une gamme cible de température, de façon à maintenir le dioxyde de carbone à l’état supercritique ; et
- pendant ledit ajout, le maintien de la circulation en boucle du dioxyde de carbone dans ledit circuit.
Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, comprenant la réalisation, à l’état pressurisé du réacteur (1), d’au moins un traitement chimique dans la région (1c) de contact, qui est réalisé dans un mode de fonctionnement du réacteur avec ladite recirculation, par utilisation de la boucle (20) qui est connectée à l’entrée (5) et la sortie (6) du réacteur (1), ce grâce à quoi un additif chimique (11, 12, 13) est :
- introduit, par utilisation d’une pompe à co-solvant et dans un état ouvert d’une vanne (V12) d’introduction d’additif connectée à la boucle (20), dans un tronçon de la boucle dans lequel le dioxyde de carbone circule à l’état liquide ou à l’état supercritique, à un débit volumique au moins dix fois inférieur, par exemple cinquante fois plus petit, comparativement à celui du dioxyde de carbone qui circule dans la boucle (20) ;
- lors d’une étape complémentaire de recirculation sans addition, mis à recirculer dans le réacteur (1) et la boucle (20), à l’état fermé de la vanne (V12) d’introduction d’additif.
Procédé selon la revendication 7, dans lequel, entre deux traitements chimiques combinant dioxyde de carbone supercritique et co-solvant, sans déplacer le tissu (2) et sans arrêter une pompe (8) de circulation du dioxyde de carbone dans le réacteur (1) et dans la boucle (20), il est prévu de :
a/ activer un étage de séparation (S1, S2) connecté en dérivation d’un tronçon (L2) de la boucle (20) et accessible en ouvrant une vanne (V8) de dérivation et en fermant une vanne primaire (V7) située en aval d’une vanne de régulation (10) ;
b/ laisser le co-solvant et le restant des résidus s’accumuler dans l’étage de séparation (S1, S2) ;
c/ purger le co-solvant et le restant des résidus par des vannes (V9, V10) de l’étage de séparation (S1, S2) ;
d/ désactiver l’étage de séparation (S1, S2) en fermant la vanne (V8) de dérivation et en ouvrant ladite vanne primaire (V7) puis relancer un traitement avec un deuxième co-solvant.
Procédé selon la revendication 7, dans lequel entre deux traitements chimiques combinant dioxyde de carbone supercritique et co-solvant, sans déplacer le tissu (2), il est prévu de :
a/ arrêter une pompe (8) de circulation du dioxyde de carbone dans le réacteur (1) et dans la boucle (20), dépressuriser le réacteur (1) et la boucle (20) ;
b/ vidanger le réacteur (1), en utilisant un port de vidange inférieur du réacteur qui forme ladite sortie (6), et vidanger la boucle (20) ;
c/ purger à l’air comprimé le réacteur (1) et la boucle (20) ; et
d/ optionnellement, rincer le réacteur (1) à l’eau purifiée en introduisant de l’eau purifiée en amont du réacteur (1) et en l’évacuant en aval du réacteur (1), le sens de circulation de l’eau purifiée pouvant être inversé.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un additif chimique de purification et/ou décontamination est un premier additif chimique, de préférence du peroxyde d’oxygène, injecté dans la boucle (20) lors d’une étape d’ajout (52a) et introduit dans le réacteur (1) comme co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique, afin de :
- réaliser un traitement chimique dans la région de contact (1c) en faisant circuler le premier additif chimique dans le réacteur (1) ainsi que dans la boucle (20) qui communique avec ladite entrée (5) de réacteur,
le procédé comprenant en outre, à l’état pressurisé du réacteur (1), les étapes consistant essentiellement à :
- ajouter (52b) un deuxième additif chimique de purification/décontamination, de préférence l’acide peracétique, dans la boucle (20) afin d’introduire le deuxième additif chimique dans le réacteur (1) comme co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique ; et
- réaliser un traitement chimique dans la région de contact (1c) en faisant circuler le deuxième additif chimique de purification/décontamination dans le réacteur ainsi que dans la boucle (20) qui communique avec ladite entrée de réacteur, le deuxième additif chimique étant réintroduit dans le réacteur (1) via la boucle (20) comme co-solvant du dioxyde de carbone à l’état supercritique, lors d’une étape de recirculation (53) avec le deuxième additif.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une vanne de régulation de pression (10), agencée dans la boucle (20) en aval du réacteur (1) suivant un sens de circulation du flux de traitement et en amont d’une pompe (8) de circulation de dioxyde de carbone supercritique, est actionnée pour activer une ou plusieurs chutes et remontées de pression dans le réacteur (1), pendant la recirculation.
Installation de traitement d’un tissu ou matrice tissulaire, d’origine humaine ou animale et en particulier à base de collagène, par un flux de dioxyde de carbone à l’état supercritique, pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’installation comportant :
- un réacteur (1) pourvu d’une entrée (5) et d’une sortie (6), délimitant un volume interne (VR) pour recevoir le tissu (2), le réacteur (1) étant apte à être clos, pressurisé et chauffé pour maintenir l’état supercritique du flux de dioxyde de carbone ;
- une pompe (8) et un dispositif de chauffage, conçus et agencés pour faire passer du dioxyde de carbone de l’état liquide à l’état supercritique, en amont de l’entrée (5) du réacteur (1) suivant un sens de circulation allant de la pompe (8) vers l’entrée (5) ;
- un circuit comprenant une boucle (20) passant par un point ou région d’introduction de dioxyde de carbone à l’état liquide, la boucle (20) s’étendant entre une première extrémité (21) de boucle raccordée à la sortie (6) du réacteur (1) et une deuxième extrémité (22) de boucle raccordée à l’entrée (5) du réacteur (1), afin de permettre une recirculation de fluide issu du réacteur, de la sortie (6) vers l’entrée (5), la pompe (8) étant disposée dans la boucle (20) entre les première et deuxième extrémités (21, 22) en en aval d’un condenseur (7) ;
- un dispositif (RC) de connexion fluidique avec la boucle (20) et associé à des moyens (P2, V12) d’introduction d’additif, pour permettre d’ajouter au moins un additif chimique (11, 12, 13) de purification et/ou décontamination du tissu dans un tronçon de la boucle (20) situé en aval du condenseur (7) et en amont de l’entrée (5), de sorte que le dispositif (RC) de connexion forme un mélangeur permettant à un flux mixte combinant du dioxyde de carbone à l’état supercritique en tant que solvant et l’additif en tant que co-solvant, de constituer un flux de traitement issu de la boucle et atteignant le tissu (2) dans le volume interne (VR) ; et
- un ensemble d’ouverture/fermeture pourvu de vannes (V2, V4, 10, V7, V11) disposées sur la boucle (20), ledit ensemble étant apte à être configuré dans un premier état ouvert, dans lequel un moyen de régulation de pression (10) qui fait partie desdites vannes permet une conservation d’une pressurisation du réacteur (1) au-delà d’un seuil supérieur à la pression critique du dioxyde de carbone, éventuellement supérieur à 100 bars, pour actionner ladite recirculation de fluide passant par la boucle (20), en contribuant à rendre le flux de traitement dynamique ;
l’ensemble d’ouverture/fermeture étant également apte à être configuré :
- dans un deuxième état compatible avec une activation d’un étage de séparation (S1, S2) sans dépressurisation,
- ou dans un troisième état compatible avec une dépressurisation du réacteur (1) et de la boucle (20),
pour évacuer le co-solvant et des résidus formés lors du traitement du tissu (2) et restant dans le volume interne (VR) et dans la boucle (20), qui sont liquides et/ou solides.
Installation selon la revendication 12, dans laquelle la boucle (20), pourvue de préférence d’un filtre (4) disposé à la sortie (6) du réacteur pour retenir des résidus solides, dispose d'un étage de séparation (S1, S2) pour séparer le co-solvant et des résidus évacués du réacteur (1) en circulant dans la boucle (20), le moyen de régulation de pression (10) étant disposé dans la boucle (20) entre le filtre (4) et deux tronçons parallèles (L2, L3) de la boucle (20) dont l’un inclut l’étage de séparation (S1, S2).