Le glycérol, couramment appelé glycérine, est un polyalcool de formule C3H8O3 (1,2,3-propanetriol). Présent naturellement dans toutes les huiles et graisses animales ou végétales, il entre aussi dans la composition de nombreux produits cosmétiques, alimentaires et pharmaceutiques. Dans l'organisme, le glycérol constitue une source d'énergie. La glycérine se présente sous forme d'un liquide visqueux transparent, incolore et inodore, au goût légèrement sucré. Le glycérol est notamment un sous-produit de la fabrication du biodiesel.
Industriellement, le glycérol s’obtient par l’estérification des acides gras des huiles végétales et, surtout, comme sous-produit de la réaction de saponification qui vise à fabriquer du savon à partir de matières grasses. Le développement de la production de biodiesel a bouleversé le marché du glycérol: une tonne de biodiesel coproduit environ 100 kg de glycérol brut, dont la pureté peut nécessiter purification pour certaines applications. Plus de mille produits industriels utilisent du glycérol lors de leur fabrication.
Propriétés physiques et chimiques
La glycérine est un liquide incolore, visqueux et inodore, au goût sucré, très hygroscopique et entièrement miscible dans l’eau et l’alcool. Sa molécule HOH2C-CHOH-CH2OH possède trois groupes hydroxyles, ce qui explique sa grande solubilité et son hygroscopicité. Le glycérol peut se dissoudre dans les solvants polaires grâce à ces groupes hydroxyles.
Sa masse moléculaire est de 92,11 g/mol et son point d’ébullition est élevé (autour de 290 °C avec décomposition). Le glycérol est aussi connu comme le propane-1,2,3-triol, le plus simple des triols aliphatiques. Il peut être obtenu par hydrolyse de glycérides ou par synthèse à partir du propylène et par fermentation des sucres.
Rôles biologiques et nutritionnels
Dans les organismes vivants, le glycérol est un composant important des glycérides (graisses et huiles) et des phospholipides, et il joue un rôle dans la glycolyse comme précurseur de lipides et de certains phospholipides (par ex. les lécithines). En termes d’osmolalité, le glycérol peut influencer l’équilibre hydrique: il peut élever l’osmolalité du plasma sanguin et, par conséquent, être utilisé comme laxatif osmotic ou comme fluidifiant en pharmacologie locale.
Le glycérol est également présent dans le vin comme troisième composant majeur après l’eau et l’éthanol, conférant onctuosité et viscosité au palais. Sa teneur varie généralement entre 6 et 12 g pour 100 g d’alcool, et peut être plus élevée dans les vins liquoreux issus de raisins affectés par Botrytis. Le glycérol agit ainsi comme un facteur de corps et de rondeur en œnologie.
Sources et voies de production
La glycérine est un sous-produit de la saponification des graisses et des huiles, mais elle peut aussi être obtenue par hydrolyse ou par synthèse à partir du propylène ou par fermentation à partir de sucres. Dans les industries oléochimiques, le glycérol est coproduit lors de la fabrication d’alcools gras et d’esters méthyliques utilisés pour le biodiesel. Les procédés d’hydrogénation des huiles végétales pour produire du diesel renouvelable (HVO) modulent la production de glycérol: certains procédés ne coproduisent pas de glycérol, modifiant ainsi le paysage industriel.
En 2019, des projets industriels majeurs, notamment TotalEnergies à La Mède, ont montré des capacités de production d’alcool gras et de glycérol en parallèle avec le biodiesel. Les tendances récentes montrent une dynamique où le glycérol brut est consommé dans l’alimentation animale ou purifié pour d’autres usages, selon les besoins des marchés et des procédés.
Applications et usages
Le glycérol est polyvalent et trouve des usages dans de nombreuses filières:
- Préparations pharmaceutiques: laxatifs, lubrifiants, suppositoires, sirops et autres formes
- Produits d'hygiène: savon, crème, shampooing, dentifrice
- Fluide caloporteur et antigel dans certains systèmes de refroidissement
- Additif alimentaire (noté E422): édulcorant, humectant, conservateur
- Édulcorant et humectant dans l’agroalimentaire et les boissons
- Utilisations industrielles: liquide oléodynamique, solvant et agent de texture pour les industries des résines et des peintures
- Utilisation dans les formulations glycéro-phtaliques et dans les résines synthétiques
Aspects historiques et biochimiques
La synthèse historique de la glycérine est due à Wurtz, à partir du tribromure d’allyle, mais cette voie n’est pas pleinement autonome car le tribromure est lui-même obtenu à partir de glycérol. Le glycérol a aussi été introduit en pratique médicale par le naturaliste Pierre-Antoine Cap (Gratacap) en 1853.
Du point de vue biochimique, le dérivé phosphorylé de la glycérine est un précurseur des lipides dans la glycolyse, et les phospholipides jouent un rôle crucial dans les membranes cellulaires et certains enzymes. Chez les végétaux, la glycérine est un précurseur du fructose.
Propriétés techniques et sécurité
Le glycérol peut être utilisé comme additif alimentaire et comme humidifiant, avec une faible toxicité dans de nombreuses applications. Il peut aussi être utilisé comme agent explosif lorsque l’estérification par l’acide nitrique produit le trinitrate (nitroglycérine), et comme solvant dans divers procédés industriels (acétines). Les propriétés hygroscopiques et l’aptitude à former des mélanges avec l’eau permettent des utilisations variées dans les formulations techniques et pharmaceutiques.
Utilisations potentielles du glycérol brut issu de la production de biodiesel
Impact économique et tendances actuelles
La production de glycérol est fortement liée à celle du biodiesel: chaque tonne de biodiesel peut coproduire environ 100 kg de glycérol brut. Les marchés du glycérol ont été influencés par les chaînes d’approvisionnement oléochimiques, et des projets tels que ceux de grandes sociétés pétrochimiques et agro-industrielles ont modelé l’offre mondiale. Des acteurs majeurs (IOI Group, KL Kepong, Emery Oleochemicals, Wilmar International, et des groupes européens) dominent la production d’huile et dérivés, et les capacités de raffinage et d’oléochimie influencent la pureté et l’utilisation du glycérol brut.
En France et dans l’Union européenne, l’intégration du glycérol dans les chaînes industrielles a été renforcée par les normes sur les additifs et les tolérances liées au biodiesel et à ses coproduits. Des installations industrielles récentes ont adapté leurs procédés pour optimiser la purification et l’utilisation du glycérol brut, tout en explorant des voies ne coproduisant pas de glycérol via des procédés HVO plus propres.
Notes et références
- Le glycérol est un sous-produit courant dans l’industrie oléochimique et biodiesel.
- Utilisations variées en cosmétique, alimentation et pharmaceutique; E422 comme additif.
- Rôle en œnologie et dans les membranes lipidiques biologiques.
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