La Chimie, c'est la Vie... et la Qualité de la Vie

La chimie est omniprésente dans le monde moderne. Tous les objets que nous manipulons, que nous portons ou que nous utilisons ont effectué, de près ou de loin, un passage par les éprouvettes des chimistes. Nul n'ignore plus désormais l'existence des molécules ni le pouvoir qu'ont les scientifiques de les isoler, identifier, transformer, améliorer ou même créer pour des besoins spécifiques. La contribution de la chimie à l'augmentation de la qualité de notre vie quotidienne est incontestable et pourtant... Est-ce parce que la chimie est trop présente qu'elle n'occupe pas la première place dans le cœur du public ? Est-elle la mal-aimée des médias parce que certains s'appesantissent le plus souvent sur des manifestations négatives ou gênantes, telles les fumées et les pollutions ? Cette ingratitude est regrettable et injustifiée car notre monde serait bien plus dur, pauvre et triste sans la chimie.
Sans médicaments ni molécules à effet thérapeutique, notre santé et notre vie subiraient un inimaginable retour en arrière ; sans revêtements protecteurs, nos outils et nos machines seraient rapidement corrodés ; sans ces colorants qui égayent les tissus ou les objets usuels, notre entourage serait bien morose ; sans polymères sans plastiques - parfois Si décriés - que seraient aujourd'hui la chirurgie, l'épuration des eaux, les télécommunications, le confort journalier ? Sans la chimie, notre alimentation, notre hygiène, notre civilisation tout entière seraient modifiées, dégradées, peut être même anéanties.
( ) il faut bien admettre que la chimie possède une face moins glorieuse le souvenir de panaches nauséabonds et nocifs flotte encore dans l'inconscient collectif. Des améliorations considérables ont été apportées à ces nuisances, mais des problèmes subsistent : depuis plus d'un demi-siècle, l'industrie chimique lourde puise l'essentiel de ses matières premières dans les réserves pétrolières, le gaz naturel et le charbon. Les aspects énergétiques et environnementaux liés à cette contrainte induisent des effets néfastes dont les médias se font surabondamment l'écho. Les émissions de C02 et la problématique du climat font partie des dossiers sensibles qu il faut gérer. Les rejets de matières toxiques restent également préoccupants ainsi que la pollution (plus visuelle que dangereuse) occasionnée par les matériaux quasiment indestructibles que nous avons appris à fabriquer. Le chimiste pollueur reste une image archétypale dont il est bien difficile de se débarrasser.
Un nouveau concept : la chimie verte
De ces constatations est né, dans le milieu des années 1990, un nouveau concept, assorti d'un vocable sous forme, de slogan, celui de Green Chemistry. D'abord développée aux Etats-Unis, cette notion a rapidement envahi tout le champ des professionnels de la chimie sous l'impulsion des grandes entreprises, soucieuses de réduire la pollution résultant de leurs activités ainsi que leur consommation d'énergie, et désireuses d'améliorer leur image de marque.
On peut définir la philosophie Chimie Verte comme la recherche dune évolution de l'industrie chimique qui prenne en compte le respect de l'environnement et l'image que donne la science d'elle-même, par une redéfinition de tous les paramètres qui gouvernent les procédés de synthèse et de fabrication. L'idée de développement durable est au cœur de ces préoccupations.
Il n'y aura pas de développement durable sans l'industrie chimique. Celle-Ci est trop impliquée dans tous les aspects de l'économie moderne pour pouvoir être dénié ou rejetée. Au contraire, comme l'ont encore affirmé les responsables de Fedichem lors de la dernière assemblée générale de la Fédération, l'industrie chimique veut récuser le râle de "part of the problem", dans lequel certains voudraient la confiner, pour s'affirmer comme un partenaire prioritaire et être plus que jamais "part of the solution".

Quelques principes

On peut dégager quelques grands principes qui sont spécifiques à la chimie verte.
Tout d'abord, la chimie verte est conçue pour éliminer la pollution à sa source. Prévenir pour ne pas devoir guérir est un principe qui gouverne toute nouvelle implantation ou tout nouveau procédé. La manière de penser est résolument proactif et tente, au lieu de pallier des imperfections ou de remédier à des lacunes, de définir un contexte général qui prendra en compte les aspects environnementaux comme des éléments positifs plutôt que comme des obligations contraignantes. Ensuite, la chimie verte encourage une collaboration accrue entre experts académiques et partenaires industriels. Dans la pratique, une telle collaboration requiert de la flexibilité de part et d'autre afin d'accorder deux cultures différentes, mais une innovation incessante issue des centres de recherche est indispensable. Le lancement de produits verts réellement significatifs sur le marché en dépend.

Optimisme mais réalisme

La plupart des recherches académiques de chimie verte se focalisent sur les processus de fabrication ainsi que sur les produits. Certains semblent tenir pour évident que plus un produit est vert, plus il a de chances d'être adopté. Cependant, la réalité est que les options de l'industrie chimique, comme celles des autres industries, doivent générer du profit, et de préférence après un délai raisonnablement bref. Dans ce cas, les questions immédiates qui se posent ne sont pas "le produit est-il plus vert mais "le produit est-il rentable et "le produit correspond-il à la législation ?"
Dans certains cas, de nouveaux produits ou de nouveaux modes de fabrication plus verts conduisent à un accroissement immédiat de rentabilité, mais c'est l'exception. Parfois, des entreprises intègrent plus largement les facteurs environnementaux dans leur planification, mais d'autres y sont réfractaires. Quoi qu'il en soit, cela reste un challenge de convaincre les professionnels d'adopter des produits plus verts, synthétisés par des méthodes plus vertes.
Certains pays, la Suède par exemple, ont développé un arsenal de mesures incitatives allant de la publication d'une liste de produits indésirables au bannissement de certaines molécules nuisibles à l'environnement. Toutefois, en l'absence d'une politique commune et de textes législatifs universellement acceptés, le combat est inégal pour les partisans d'une chimie résolument verte. C'est le rôle d'entités supranationales de construire un cadre légal réaliste qui permettra aux entreprises chimiques d'utiliser les produits les plus sûrs et les procédés les moins agressifs pour l'environnement, sans mettre en péril leur rentabilité.

Chimie et Nature

Les progrès réalisés dans le domaine de la biologie et de l'agriculture permettent de proposer une alternative intéressante à certains produits issus de la voie pétrochimique. Pour cela, de vastes programmes de recherche sont entrepris afin de développer les applications non-alimentaires des "agro-ressources". Les applications du développement du "végétal" sont nombreuses dans le domaine énergétique (additifs de carburants, biocarburants), ou chimique (lubrifiants, tensioactifs, bio molécules et biomatériaux). Elles peuvent permettre de limiter les dégâts sur l'environnement, de réduire le rejet de C02 dans l'atmosphère ou encore d'améliorer la bio compatibilité de ces molécules. Par exemple, le remplacement d'huiles minérales par des huiles végétales offre une plus grande diversité des produits disponibles et des matières premières plus élaborées car déjà fonctionnalisées, En outre, les produits synthétisés ont une plus haute valeur ajoutée et une totale compatibilité environnementale (biodégradabilité). Dans le cas des alcools gras par exemple, leur obtention par déshydrogénation des esters gras est en train de supplanter la traditionnelle voie pétrochimique. Ces alcools gras ont des caractéristiques lipophile et hydrophile qui leur confèrent des propriétés physico-chimiques intéressantes et ils sont utilisables comme tensioactifs ou lubrifiants. Issues de la transformation des huiles végétales, ces molécules sont non-toxiques par ingestion ou par contact et se révèlent ainsi attractives pour la cosmétologie.
Dans le domaine énergétique, deux voies sont envisageables : soit la production de substituts aux carburants pétroliers, soit plutôt la production d'additifs destinés à la formulation de carburants propres. L'amélioration de la qualité des carburants passe par une augmentation de leurs coûts et c'est principalement une réduction de la différence de prix de revient qui est visée par les programmes de recherche actuels, en améliorant les conditions de synthèse et en valorisant les sous-produits obtenus. Dans le domaine de la chimie fine, c'est l'obtention de bios molécules originales et de biomatériaux qui est recherchée. Beaucoup de biomatériaux sont des produits de haute valeur ajoutée, très compétitifs en regard de leurs avantages environnementaux considérables et, convenablement modifiés par les chimistes, ils peuvent concurrencer les matières plastiques d'origine pétrochimique et certains matériaux de construction (isolants). Les polyesters aliphatiques (acide polylactique p.ex.) présentent notamment une alternative des plus intéressantes à une valorisation non alimentaire des productions agricoles excédentaires.

Un défi renouveler les méthodes de synthèse

Un renouveau de la synthèse se traduit dans les différentes branches de la chimie par l'élaboration concertée de molécules ou de matériaux possédant une activité ou une propriété. L'évolution se traduit par un rapprochement de la chimie minérale et de la chimie organique, favorisé par le développement de la chimie organométallique. Depuis plusieurs années, les grandes molécules polyfonctionnelles ne se limitent plus au carbone, à l'oxygène, l'hydrogène et l'azote, mais intègrent harmonieusement la grande majorité des éléments du tableau de Mendeleev.
Ces synthèses prennent de plus en plus en compte les aspects environnementaux. Elles exploitent les spécificités réactionnelles des réactions multi-étapes pour être économes en atomes, en solvants et en énergie. Pour minimiser les traitements pré- et postopératoires, les chimistes évitent l'utilisation et la production de produits toxiques, favorisent la combinaison de plusieurs réactifs sans perte de matière, font appel aux micro-organismes, et exploitent les nouvelles propriétés offertes par la catalyse.
La compréhension du rôle des solvants et de la catalyse par transfert de phase a ouvert la voie au développement de méthodes nouvelles : chimie organique dans l'eau, électrochimie en milieu non-aqueux, chimie sous haute pression, chimie en milieu supercritique, chimie combinatoire.
La chimie verte, prenant en compte ces précieux outils, va repenser tous les paramètres d'une réaction chimique, pour mieux synthétiser le produit utile, sans déchet, sans séparation, de façon plus respectueuse de l'environnement et à moindre coût. À la base de cette optimisation, la catalyse joue un rôle primordial. Le procédé chimique n'est pas toujours nouveau, mais il est amélioré. Pour limiter l'utilisation de solvants polluants, les fluides nouveaux, supercritiques ou ioniques, couplés avec la catalyse, permettent une séparation facile des produits, puisque celle-ci intervient simplement par un changement d'état du solvant au cours du processus. La chimie verte cherche également à utiliser des produits naturels et en particulier de petites molécules comme réactifs pour l'élaboration spécifique (sans déchet) de molécules complexes. Le dioxyde de carbone, le C02 de l'air, pourrait remplacer les dérivés toxiques du phosgène, utilisés pour la synthèse de l'urée (production d'engrais). L'hydrogène est un gaz très convoité pour la synthèse asymétrique, qui intéresse particulièrement l'industrie pharmaceutique. Enfin, la chimie verte vise aussi la production de matériaux nouveaux plus facilement (bio) dégradables ou plus aisés à recycler. Il y a, dans ce foisonnement d'innovations, une claire volonté de la communauté des chimistes d'aboutir à une chimie plus propre, plus subtile, moins dispendieuse en énergie et dès lors plus "amicale" (friendly) pour l'environnement.
En conclusion

On aura compris que la Green Chemistry n'est pas une chimie timorée, qui voudrait camoufler des tares inavouables sous une couverture de couleur bien choisie. Au contraire, la Chimie Verte s'affirme plus que jamais comme "part of the solution" des problèmes qui préoccupent l'avenir de la planète. Les chimistes sont parmi les personnes les plus aptes à relever les défis d'un développement réel, universel et durable de l'humanité.

Bernard Mahieu, Dr Sc., AES

Université de Louvain
Président du Comité Chimie de la SRBII