Comment l’IA pourrait transformer l’extraction de composés végétaux précieux

Les premiers médicaments connus de l’humanité étaient des plantes contenant des composés actifs qui aident à soulager la douleur, à réduire la fièvre, à combattre les maladies, etc. À ce jour, la pharmacobotanique est un domaine très important de la médecine moderne, et des molécules rares sont régulièrement découvertes dans des plantes communes et moins communes pour développer de nouvelles thérapies.

Un problème est que ces composés peuvent être médicinalement puissants mais présents en petites quantités dans une plante, ou que la plante est difficile à cultiver. Dans les deux cas, cela signifie que le médicament résultant peut être très coûteux, surtout lorsqu’il n’existe aucun moyen viable de synthétiser chimiquement le composé d’intérêt.

Ainsi, toute amélioration qui optimise l’extraction des molécules actives des plantes peut avoir d’énormes implications économiques et médicales.

Une équipe de chercheurs iraniens de l’Islamic Azad University, de la Tarbiat Modares University et de l’Isfahan University of Technology a utilisé l’IA pour optimiser l’extraction de composés précieux avec du CO₂ supercritique. Ils ont publié leurs résultats dans CO2 Utilization¹, sous le titre « Intensification du processus à base de CO₂ durable pour l’extraction de l’huile essentielle de Nepeta crispa à l’aide du CO₂ supercritique assisté par ultrasons : optimisation et modélisation par apprentissage automatique ».

Extraction de la pharmacopée végétale

Une large gamme d’herbes et de plantes aromatiques, en raison de leurs propriétés et avantages précieux, largement attribués à leurs huiles essentielles, a trouvé de nombreuses applications dans les industries pharmaceutique, alimentaire, cosmétique, de la peinture et chimique. Les huiles essentielles sont des constituants volatils composés de mélanges chimiques complexes contenant divers types de molécules.

Les techniques traditionnelles d’extraction des huiles essentielles à partir de matières végétales, telles que l’hydrodistillation, la distillation à la vapeur et l’extraction à base de solvants organiques, présentent plusieurs limites inhérentes:

• Contamination potentielle des produits extraits résultant de l’utilisation de solvants organiques.
• Nécessité d’éliminer le solvant par la suite.
• Toxicité et inflammabilité du solvant.
• Coûts opérationnels élevés et apport énergétique important pour obtenir des rendements acceptables

Ces dernières années, l’extraction assistée par ultrasons (UAE) a suscité beaucoup d’attention grâce à ses résultats supérieurs (rendements, utilisation de solvant, rapidité) grâce à la cavitation acoustique, qui perturbe les parois cellulaires des plantes et facilite la libération des composés bioactifs et des huiles essentielles.

Parallèlement, les fluides supercritiques (FSC), en particulier le dioxyde de carbone supercritique (SC-CO₂), sont de plus en plus reconnus comme une alternative efficace aux milieux d’extraction conventionnels.

Un fluide supercritique est une substance chimique pressurisée au-dessus d’un point où les phases liquide et gazeuse distinctes disparaissent. Ainsi, il s’agit techniquement d’un gaz, mais il se comporte principalement comme un liquide.

Parmi les avantages du CO₂ figurent son absence d’explosivité, sa non-toxicité, son faible coût, son inexistence d’inflammabilité et de corrosivité. Il préserve également l’intégrité naturelle des composés bioactifs et peut offrir une grande sélectivité d’extraction grâce à un contrôle précis de la pression et de la température.

Optimisation de l’extraction à base de CO₂ supercritique

L’efficacité réelle de l’extraction avec du CO₂ supercritique dépend d’un large éventail de facteurs, notamment la pression, le temps d’extraction, le volume du co-solvant, la température, la taille des particules et le débit du CO₂. Ainsi, trouver la configuration idéale pour un composé donné dans une plante particulière peut être assez difficile et a, jusqu’à présent, été autant un art qu’une science.

Les modèles statistiques et mathématiques peuvent aider, mais ils sont complexes à concevoir en pratique.

Pour optimiser cette méthode, les chercheurs ont utilisé un algorithme d’apprentissage automatique appelé ANFIS (Système d’inférence neuro-flou adaptatif) et l’algorithme d’optimisation par essaim de particules (PSO).

Perfectionner l’extraction avec le CO₂ et l’IA

Sélection des plantes et tests

La Nepeta crispa a été la plante choisie comme test par les chercheurs. Diverses espèces de Nepeta possèdent un large spectre d’activités biologiques, telles que des effets antibactériens, antiviraux et antifongiques. En médecine traditionnelle, N. crispa a été utilisée comme remède antitussif, antispasmodique, diurétique, diaphorétique, anti-asthmatique, éménagogue et sédatif.

Source: WorldPlant

Les chercheurs comparent l’extraction des composés actifs de cette plante selon 3 méthodes différentes:

• SC-CO₂ sous conditions optimales
• Hydrodistillation
• Extraction assistée par ultrasons

19 composés chimiques ont été identifiés, représentant 97‑99 % du total des huiles essentielles extraites, le CO₂ supercritique étant la méthode la plus productive, avec un rendement d’extraction presque parfait. La composition globale et le profil qualitatif des huiles essentielles étaient comparables entre toutes les techniques.

Source: CO2 Utilization

Construction et test du modèle IA

Diverses configurations impliquant différents types et nombres de variables d’entrée (température, pression, débit massique et volume du co-solvant), avec ANFIS utilisant la rétropropagation et des algorithmes hybrides pour optimiser les systèmes neuro-flous.

Source: CO2 Utilization

Dans l’ensemble, la température n’a pas beaucoup influencé l’extraction, tandis que la pression et le débit de CO₂ étaient plus importants, et l’ajout d’un co-solvant (éthanol) était également crucial.

Pour vérifier si le modèle prédisant l’extraction au CO₂ supercritique était précis, les scientifiques l’ont testé sur plusieurs expériences. La prédiction du rendement d’extraction correspondait, dans chaque cas, presque parfaitement aux résultats expérimentaux.

Les conditions de fonctionnement optimales du processus ont été déterminées comme suit : une pression de 34 MPa, une température de 112 °F / 44,8 °C, un débit massique de 1,1 g/min et un volume de co-solvant de 370 µL.

L’avenir de l’utilisation des ressources

Cette étude est l’un des nombreux exemples montrant comment même des systèmes d’IA relativement simples peuvent être utilisés pour des applications de niche avec des implications importantes. Par exemple, dans ce cas, l’optimisation de l’extraction de molécules médicales à partir de plantes, pouvant conduire à de nouvelles thérapies ou à des traitements moins coûteux, tout en réduisant l’impact écologique des extractions de ressources grâce à l’utilisation de ressources renouvelables et non polluantes.

À mesure que ces systèmes se développent, les avantages économiques pourraient s’étendre au-delà de l’extraction botanique elle-même, créant des opportunités pour les fournisseurs de gaz industriels, les entreprises d’ingénierie des procédés, les fournisseurs d’automatisation et les sociétés d’IA qui aident les fabricants à réduire les coûts et à améliorer le débit.

Le CO₂ supercritique devrait également être de plus en plus utilisé, par exemple le test révolutionnaire de la turbine à CO₂ supercritique « Chaotan One » en Chine, remplaçant la vapeur supercritique traditionnelle par du CO₂ afin d’améliorer radicalement la production d’énergie de la turbine.

Investir dans les applications industrielles du CO₂

Linde Plc

Linde est l’une des plus grandes entreprises de gaz industriels au monde, aux côtés de concurrents comme Air Products and Chemicals (APD ) (suivez le lien pour notre rapport sur cette société), avec jusqu’à 34 milliards de dollars de ventes en 2025. Elle a été fondée en Allemagne en 1879 et a fusionné avec un autre géant du secteur, Praxair, en 2018.

Aujourd’hui, Linde est active dans la production de gaz purs extraits de l’atmosphère, y compris les gaz rares, ainsi que de gaz produits par des industries telles que le GNL (hélium), les hydrocarbures (éthylène, propane, CO, CO₂), ainsi que la production d’hydrogène.

Source: Linde

Les ventes sont géographiquement dominées par les Amériques (45 % des ventes) et la région EMEA (25 %). Comme presque tous les processus industriels nécessitent ces gaz, la clientèle de Linde est très diversifiée, les principales industries desservies étant les produits chimiques et l’énergie (21 % des ventes), la fabrication (21 %), les soins de santé (17 %) et l’exploitation minière (13 %).

Selon le gaz et le client, Linde produit soit directement sur le site industriel en utilisant ces gaz, soit dans des installations centralisées avant de les transporter vers l’utilisateur final.

Source: Linde

Les gaz industriels constituent un secteur où l’échelle représente un avantage concurrentiel durable, car elle permet à l’entreprise d’accumuler une réputation de fiabilité (livraisons rapides, approvisionnement réactif) et de réduire les coûts d’investissement et les dépenses de R&D grâce à un volume de production plus important et un réseau de distribution étendu.

L’hydrogène vert et la capture du carbone offrent à l’entreprise des opportunités de croissance supérieures à la simple croissance de la production industrielle mondiale, car ils lui ouvrent de nouveaux créneaux où elle peut se développer dans le secteur énergétique.

Source: Linde

Dernières nouvelles et développements sur l’action Linde (LIN)

Étude référencée

^{1. Mitra Amani, Nedasadat Saadati Ardestani, Seyyed Mohammad Ghoreishi.Intensification durable du processus à base de CO₂ pour l’extraction de l’huile essentielle de Nepeta crispa à l’aide du CO₂ supercritique assisté par ultrasons : optimisation et modélisation par apprentissage automatiqueg. CO2 Utilization. 10 juillet 2026. Article: 103519. Volume: Volume 110. 10.1016/j.jcou.2026.103519}