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OpenEdition Books

Le développement durable à découvert

 | 
Agathe Euzen
, 
Laurence Eymard
, 
Françoise Gaill

Sixième partie – Nouvelles approches dans la recherche

12. La chimie verte

Estelle Métay, Nicolas Duguet, Éric Da Silva et Marc Lemaire

Texte intégral

1Ce qu’il est convenu d’appeler « chimie verte » ou « durable » ou « écologique » regroupe des concepts et des technologies ayant recours à des matières premières renouvelables. Cet ensemble a conduit à des pratiques industrielles et scientifiques très différentes de celles qui ont fait les immenses succès de la chimie du XXe siècle (amélioration et préservation de la vie) et parfois ses terribles conséquences (accidents, pollutions, contaminations…). La chimie, à la fois science et industrie, est très liée aux bouleversements sociétaux des deux derniers siècles : autosuffisance alimentaire, amélioration de l’hygiène et de la santé, contrôle des naissances. Depuis la mise au point du premier procédé chimique en 1788, et entre autres grâce aux progrès de la chimie, l’espérance de vie en France est passée de moins de 30 ans à plus de 78 ans. La chimie est le prototype des sciences « prométhéennes* » avec comme objectif revendiqué la « domestication » de la nature au profit des êtres humains. Historiquement, fille de l’alchimie, la chimie ne s’est jamais complètement affranchie de ses aspects abscons et secrets, à l’origine de la méfiance du public. La cohabitation entre les chimistes et la population « non initiée » s’est relativement bien déroulée tant que chaque génération bénéficiait de l’amélioration rapide de la qualité de la vie. Aujourd’hui, le rapport bénéfice/risque apparaît, pour beaucoup, de plus en plus discutable. Les accidents chimiques (Seveso 1976, Bhopal 1983, Toulouse 2001…), les contaminations importantes (amiante, pesticides, perturbateurs endocriniens…), les atteintes à l’environnement (CFC*, CO2…) ont démontré les limites du concept de « domestication de la nature » (cf. V.11). Ce qui semble bon pour les sociétés humaines peut être dangereux pour la nature et in fine se retourner contre les populations elles-mêmes.

2Les travaux pour améliorer la sécurité ont débuté dès les premiers procédés industriels, mais ce n’est seulement qu’à partir des années 1990 que le monde académique s’est intéressé à l’impact écologique des transformations chimiques. Barry Trost, puis Roger Sheldon, ont proposé en 1992 de prendre en compte la production de déchets dans l’évaluation des réactions chimiques. Vingt ans plus tard, cette notion d’« économie d’atome » peut paraître évidente, mais le contexte scientifique de l’époque y était très opposé, car seule l’efficacité était considérée. La prise de conscience progressive des risques liés à la chimie a conduit à des réglementations de plus en plus contraignantes, qui limitent toujours plus l’utilisation de composés dangereux et/ou toxiques. L’analyse du cycle de vie (ACV*) est devenue un outil courant d’évaluation pour des raisons économiques et marketing (cf. VI.22). Finalement, la publication par Paul Anastas, en 2002, des « 12 principes de la chimie verte » coïncide avec la reconnaissance par la communauté scientifique de ce domaine d’investigation majeur. Depuis, il ne se passe pas un mois sans que des améliorations importantes ne soient publiées dans chacun des secteurs de la « chimie verte ».

Nouvelles pistes vertes

3De nouveaux réactifs, ou de nouvelles méthodes induisant une plus faible production de déchets toxiques, sont proposés et développés. La mise au point de procédés « plus propres » est un enjeu, car pour obtenir des transformations produisant peu ou pas de déchets, il est plus facile d’utiliser des réactifs sous leur forme « élémentaire » (réduire avec l’hydrogène, oxyder avec l’oxygène…), mais ces réactifs sont souvent difficiles et dangereux à manipuler. Une des solutions à cette contradiction est la catalyse, qui permet de travailler dans des conditions plus douces.

4Le XXe siècle est caractérisé par l’essor de la « chimie des solvants ». Leurs effets sont souvent spectaculaires : accélération des réactions et amélioration de la sélectivité. Malheureusement ces solvants sont des composés organiques volatils* (COV), souvent dangereux et toxiques. Des solutions alternatives ont été trouvées, comme les liquides ioniques*, le CO2 supercritique*, ou même l’eau. Depuis le début de la chimie industrielle, les réactions sont réalisées dans des cuves agitées. Ces dernières années, un nouveau génie chimique « vert » a permis de créer de nouveaux outils : mini ou microréacteurs, activation des réactions par les micro-ondes, les ultrasons, de fortes pressions, de la lumière… Les méthodes de séparation et de purification ont aussi été bouleversées par l’apparition de technologies nouvelles (nano filtration, chromatographie* en continu…).

5La chimie de la deuxième moitié du XXe siècle part du pétrole, d’abord transformé en un petit nombre de molécules de base, qui sont ensuite assemblées en composés pourvus de propriétés physiques, chimiques ou biologiques recherchées. La raréfaction du pétrole et la nécessité de diminuer la production de gaz à effet de serre ont conduit à utiliser des matières premières renouvelables. Les agro-ressources (biomasse, huiles végétales, sucres…) mettent à la disposition des chimistes de nouvelles matières premières souvent peu ou pas valorisées. Par rapport à l’énergie, la question de la concurrence avec les besoins alimentaires se pose de manière différente, car les volumes nécessaires sont beaucoup plus faibles et l’agriculture a, depuis toujours, fourni des matériaux comme les textiles ou le savon de Marseille. Les composés issus de la biomasse conduisent déjà à des matériaux à fortes valeurs ajoutées (matières plastiques, ingrédients pour la cosmétique, le textile, la pharmacie…). Une des caractéristiques des matières premières bio-sourcées (sucre, amidon, cellulose*, lignine, terpènes*, huiles végétales, alcaloïdes*…) réside dans leur plus haut degré d’oxydation, comparé aux produits de base d’origine pétrolière. Il faut donc réinventer de nouvelles transformations permettant d’accéder aux propriétés recherchées. Les molécules d’origine naturelle sont les substrats*, des catalyseurs* « naturels » que sont les enzymes*. Très récemment, une entreprise française a annoncé être capable de produire de l’acide succinique, indispensable à l’industrie des matières plastiques, à partir de déchets agricoles et à un coût compétitif.

Schéma illustrant les évolutions récentes de la chimie

Impacts sur l’industrie

6Les récentes contraintes économiques, réglementaires et sociales ont conduit les chimistes à forger ou à adapter de nouveaux concepts et à créer de nouvelles technologies. Ces bouleversements « techniques » ont aussi eu un impact sur la structure de la chimie industrielle. Jusqu’aux années 1990, des entreprises géantes dominaient le marché et la production était intégrée depuis le produit de base jusqu’au principe actif de médicaments. Suite aux crises successives, ces entreprises se sont scindées en plus petites, plus spécialisées. Parallèlement, des entreprises sont nées ou ont connu un très fort développement, grâce à une spécialisation dans un domaine de la chimie verte : maîtrise de technologies de séparation, de biotransformations, accès à de nouvelles matières premières.

7Finalement, après des années de remise en cause, les chimistes européens semblent avoir trouvé leur place et la résolution des problèmes de notre époque impose l’accroissement des activités de recherche en chimie. Il reste beaucoup à faire, le plus difficile, est d’admettre que les choix technologiques ne dépendent pas seulement des possibilités scientifiques et techniques, mais aussi de l’acceptation des populations. De ce dernier point de vue un dialogue plus respectueux avec la population est nécessaire et urgent.

Bibliographie

Références bibliographiques

• E. MÉTAY, W. DAYOUB, B. ANDRIOLETTI et M. LEMAIRE – Two Examples of Eco-Responsible Chemistry, Actualité Chimique, 2011.

• É. DA SILVA, W. DAYOUB, E. MÉTAY, F. POPOWYCZ et M. LEMAIRE – Nouveaux terrains de recherche en chimie inspirés par le développement durable, in La chimie durable. Au-delà des promesses… CNRS Éditions, 2011.

• S. ANTONIOTTI – Chimie verte, chimie durable, Ellipses, 2012.

Table des illustrations

Légende Schéma illustrant les évolutions récentes de la chimie
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/10848/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 326k

Auteurs

Chimiste, Chargée de Recherche, ICBMS, CASYEN, Université Claude Bernard, Lyon.
estelle.metay@univ-lyon1.fr

Chimiste, Maître de Conférences, ICBMS, CASYEN, Université Claude Bernard, Lyon.
nicolas.duguet@univ-lyon1.fr

Chimiste, Chargé d’Études R & D, ICBMS, Équipe CASYEN, Université Claude Bernard, Lyon.
eluzdasilva@hotmail.com

Chimiste, Professeur des Universités, ICBMS, CASYEN, Université Claude Bernard, Lyon.
marc.lemaire.chimie@univ-lyon1.fr

© CNRS Éditions, 2013

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