Distillation

La distillation sépare les constituants d'un liquide en le chauffant jusqu'à en vaporiser une partie, puis en refroidissant cette vapeur pour la recueillir à l'état liquide dans un autre récipient. Décrite en Égypte romaine vers 300 apr. J.-C., elle a fourni l'eau pure, les parfums et les huiles essentielles, l'alcool des médecins et, depuis le XIXe siècle, les carburants tirés du pétrole.

Ce que c’est

Distiller, c’est séparer des substances en les vaporisant puis en les condensant. On chauffe un liquide, le plus souvent jusqu’à ébullition, pour qu’une partie se change en vapeur ; cette vapeur est conduite ailleurs, refroidie, et redevient liquide dans un autre récipient. Ce qui ne s’évapore pas reste dans la cuve : le sel, la boue, les colorants, la plupart des germes.

Les apothicaires s’en servaient pour leurs remèdes et leurs eaux parfumées, les parfumeurs pour tirer l’odeur des fleurs, les médecins pour obtenir l’alcool fort qui dissolvait leurs drogues et lavait les plaies. Laboratoires et hôpitaux emploient l’eau distillée parce qu’elle ne contient presque plus de sels dissous, et c’est pour la même raison qu’on en remet dans les batteries au plomb.

La planche montre un alambic du début du XVIe siècle, tel qu’on le dessinait dans les premiers livres imprimés sur la distillation : une cuve de cuivre sur un petit fourneau, un chapiteau bombé, et un tuyau qui serpente dans un baquet d’eau froide avant de goutter dans un vase.

Comment ça marche

Tout liquide dégage de la vapeur, d’autant plus qu’il est chaud, et il bout quand la pression de cette vapeur égale celle de l’air. Au niveau de la mer, l’eau bout à 100 °C, l’éthanol, l’alcool du vin, vers 78 °C, et le méthanol vers 65 °C. Les sels ne s’évaporent presque pas : en faisant bouillir de l’eau de mer et en condensant la vapeur, on obtient de l’eau douce.

Le feu chauffe la cuve, et la vapeur monte dans le chapiteau. Elle descend ensuite par le col de cygne jusqu’au serpentin, un tuyau enroulé plongé dans l’eau froide, qui lui retire sa chaleur. La vapeur se condense contre le cuivre et s’écoule goutte à goutte dans le vase récepteur.

Dans le vase florentin, l’huile flotte sur l’eau, qui s’évacue par le tube latéral.

Les huiles essentielles s’obtiennent par entraînement à la vapeur. La vapeur traverse des fleurs, des feuilles ou des zestes et emporte leur huile odorante. L’huile et l’eau ne se mélangent pas : chacune apporte sa propre pression de vapeur, et le couple bout en dessous de 100 °C, même quand l’huile seule ne bouillirait qu’au-delà de 250 °C. L’huile passe donc sans brûler et forme une couche à part dans le récepteur.

Quand deux liquides miscibles s’évaporent tous deux, comme l’eau et l’alcool, la séparation reste partielle. La vapeur est plus riche en liquide volatil, sans être pure, et les distillateurs repassaient le produit à l’alambic. Une colonne de fractionnement répète l’opération à chaque étage, en un seul passage : la vapeur qui monte croise le liquide qui redescend, c’est le reflux, et une partie se condense puis se revaporise à chaque niveau. Les raffineries séparent ainsi le pétrole brut en gaz, essence, kérosène, gazole et résidus lourds selon leurs plages d’ébullition.

Comment s’y prendre

Cette partie ne traite que d’une chose : rendre potable une eau salée ou boueuse. Elle ne décrit pas la fabrication d’alcool. Distiller des eaux-de-vie chez soi est interdit sans autorisation dans de nombreux pays, et un alambic mal conduit peut concentrer du méthanol, qui rend aveugle et tue à petite dose et ne se reconnaît ni au goût ni à l’odeur.

Distillateur solaire. Versez quelques centimètres d’eau dans un bac peu profond et sombre, en plein soleil. Couvrez-le d’une vitre propre, ou d’un plastique transparent de qualité alimentaire qui supporte la chaleur, incliné pour que les gouttes glissent sur sa face inférieure jusqu’à une gouttière, le long du bord bas, qui mène à un bocal en verre couvert. Rendez les bords étanches pour que la vapeur ne s’échappe pas. Sous le soleil des tropiques, un appareil bien construit donne deux à trois litres par mètre carré et par jour ; ailleurs, et avec du matériel de fortune, comptez moins.

Couvercle retourné, l’eau qui se condense dessous coule vers la poignée et goutte dans le bol.

Marmite et couvercle. Remplissez à moitié une grande marmite en métal et posez-la sur le feu. Au centre, placez un petit bol propre en métal sur une pierre, le bord bien au-dessus de l’eau. Posez un couvercle en métal à l’envers, poignée tournée vers le bol, et refroidissez-le avec de la neige, de l’eau froide ou un linge mouillé ; ne refroidissez jamais ainsi un couvercle en verre, qui peut éclater. Gardez une ébullition douce : de gros bouillons projetteraient de l’eau brute dans le bol.

Guettez les fuites. Faites sécher quelques gouttes de l’eau recueillie sur une assiette sombre et propre. Une croûte blanche signale que de l’eau brute éclabousse ou fuit vers le récipient. Une assiette nette ne prouve rien de plus : ni que l’appareil sépare bien, ni que l’eau est saine, car une eau limpide peut contenir des produits nocifs et seule une analyse en laboratoire permet de le savoir.

Connaissez les limites. La distillation laisse derrière elle le sel, les métaux comme le plomb, les nitrates et les germes. Elle n’élimine pas sûrement les substances qui bouillent près de 100 °C ou en dessous, comme certains solvants et carburants, et d’autres produits passent avec la vapeur : si la source peut être polluée par des produits chimiques, cherchez-en une autre. Conservez l’eau dans des récipients propres et couverts, en verre, en inox ou en plastique alimentaire, car les germes reviennent vite. Évitez les poteries vernissées, dont l’émail peut libérer du plomb.

Sécurité. La vapeur brûle plus gravement que l’eau bouillante : soulevez les couvercles loin du visage. Ne fermez jamais hermétiquement un récipient que l’on chauffe et n’attachez jamais son couvercle ; la vapeur doit toujours pouvoir sortir, sinon la marmite peut éclater. Le verre ordinaire se fend sur une flamme ou sous un froid brutal. Surveillez le feu, tenez-le loin des herbes sèches et gardez les enfants à distance. Ne distillez jamais de carburant, d’alcool ni de liquide inconnu : leurs vapeurs s’enflamment, et le méthanol d’un liquide fermenté passe dans le distillat.

Histoire et évolution

À Tepe Gawra, dans le nord de l’Irak, des poteries des Ve et IVe millénaires av. J.-C. portent autour du col une rigole qui a pu recueillir un liquide condensé. Des répliques testées lors d’expériences publiées en 2020 ont donné une eau parfumée, mais l’usage d’origine de ces vases reste discuté.

Le tribikos des alchimistes d’Alexandrie conduisait la vapeur par trois becs vers trois flacons.

Les premières descriptions claires d’alambics viennent d’Égypte romaine. Vers 300 apr. J.-C., l’alchimiste Zosime de Panopolis décrit des alambics à un ou plusieurs tuyaux et en attribue certains à Marie la Juive. Alchimistes et médecins du monde islamique reprennent l’appareil, et son nom arabe, al-anbiq, devient « alambic ». Au IXe siècle, le philosophe al-Kindi consacre aux parfums et à la distillation un livre de plus de cent recettes.

À Bologne, dans les années 1270, des médecins décrivent l’aqua vitae, l’« eau de vie », un alcool distillé du vin et employé comme remède. À Strasbourg, le chirurgien Hieronymus Brunschwig publie en 1500 le premier manuel imprimé sur la distillation des eaux médicinales, puis un ouvrage plus ample en 1512.

En 1830, l’Irlandais Aeneas Coffey fait breveter un alambic à deux colonnes qui travaille en continu et non plus par charges. Vers 1854, Samuel Kier tient à Pittsburgh l’une des premières raffineries de pétrole et distille le brut pour en tirer du pétrole lampant. En 2011, la distillation représentait encore environ un tiers de la capacité de dessalement installée dans le monde, souvent dans des usines qui récupèrent la chaleur perdue de centrales électriques.