Peut-on séparer l’alcool dissous dans l’eau ?

Séparer l’eau et l’alcool : au-delà de la simple distillation

L’idée que l’on peut séparer l’eau et l’alcool en exploitant leur différence de point d’ébullition (100°C pour l’eau et 79°C pour l’éthanol sous 1013 hPa) est largement répandue. La distillation simple est souvent citée comme la méthode de référence. Cependant, cette explication, bien que partiellement vraie, simplifie un phénomène plus complexe. Décortiquons les subtilités de la séparation de ces deux liquides intimement liés.

La distillation simple, en effet, permet d’enrichir le distillat en alcool. En chauffant le mélange, l’alcool, plus volatil, s’évapore en premier. Cependant, l’eau s’évapore également, bien qu’à un rythme moindre. Le résultat n’est donc pas de l’alcool pur, mais un mélange eau-alcool avec une concentration en alcool supérieure à celle du mélange initial. On parle d’ailleurs d’azéotrope pour désigner le mélange eau-alcool dont la composition en phase vapeur est identique à la composition en phase liquide. Pour l’éthanol et l’eau, cet azéotrope se situe autour de 96% d’alcool et 4% d’eau. Cela signifie qu’avec une distillation simple, il est impossible d’obtenir de l’alcool pur à 100%.

Alors, comment obtenir de l’alcool pur ? Plusieurs techniques permettent de franchir cette barrière des 96%. Parmi elles :

• La distillation azéotropique: On ajoute un troisième composant au mélange eau-alcool, formant un nouvel azéotrope ternaire avec un point d’ébullition plus bas. Ce nouvel azéotrope est ensuite éliminé, permettant d’obtenir de l’alcool anhydre. Le cyclohexane ou le benzène sont souvent utilisés comme agents entraîneurs.

• La distillation extractive: Similaire à la distillation azéotropique, cette technique utilise un solvant moins volatil qui modifie la volatilité relative de l’eau et de l’alcool. Le glycol est un exemple de solvant utilisé dans ce procédé.

• L’adsorption sur tamis moléculaires: Certains matériaux poreux, appelés zéolithes, peuvent sélectivement adsorber l’eau, laissant passer l’alcool. Cette méthode est particulièrement efficace pour déshydrater l’alcool proche du point azéotropique.

• La pervaporation: Une membrane sélective permet le passage préférentiel de l’eau sous forme de vapeur, tandis que l’alcool est retenu.

En conclusion, si la différence de point d’ébullition entre l’eau et l’alcool est un facteur clé pour leur séparation, la distillation simple ne suffit pas à obtenir de l’alcool pur. Des techniques plus avancées, exploitant des principes physico-chimiques complexes, sont nécessaires pour dépasser la limite de l’azéotrope et produire de l’alcool anhydre. La séparation de l’eau et de l’alcool est donc un sujet plus nuancé qu’il n’y paraît, mettant en jeu des procédés sophistiqués au cœur de nombreuses applications industrielles.