logo Essonne

La chimie verte, utopie réaliste

Omniprésente dans notre quotidien, la chimie telle que nous la connaissons est souvent indissociable du pétrole. La discipline connaît un second souffle lié aux politiques de développement durable. Un exemple avec le CO2 supercritique.

chimie verte1Préparation d’échantillons.
© CEA

“Tout est chimie !” L’homme en costume qui s’exprime est assis derrière son bureau dans une grande pièce lumineuse. Directeur général d’une entreprise ? Non, Stéphane Sarrade est chercheur, chef du département de physique-chimie, à la direction de l’énergie nucléaire du CEA. Il enchaîne : “Papier, encre, peintures, plastiques, lessives, matériaux de construction, alliages, médicaments, cosmétiques ; produits alimentaires, agricoles, et sanitaires. Sans oublier l'essence. Tout ce qui nous entoure est chimie”. Et qui dit chimie dit bien souvent pétrole. Nos sociétés industrielles se sont développées massivement autour de cette ressource. Les produits chimiques sont pratiquement tout le temps des dérivés pétroliers.

Mais aujourd’hui, on sait que l’ère des hydrocarbures touchera un jour à sa fin. L’écologie et le développement durable sont des notions désormais répandues et bien ancrées. Comment alors concilier la chimie et ses méthodes avec la couleur verte, symbole d’une planète où il ferait mieux vivre ? C’est là tout l’enjeu des recherches menées par Stéphane Sarrade. A la tête d’un département de 200 personnes, le scientifique regrette parfois de ne plus porter sa blouse blanche de laboratoire. chimie verte5Stéphane Sarrade. Chercheur et... entrepreneur.
© Elise Kuntzelmann / Look at Sciences

Il passe aujourd’hui le plus clair de son temps à gérer des programmes de recherches. Convaincu que la chimie peut rimer avec développement durable, ce chercheur visionnaire, totalement imprégné des problématiques de notre société, pense que le salut de notre civilisation passera par un changement de paradigme. Et la chimie verte fait partie de ce tournant... d’ailleurs déjà bien entamé par certains industriels : “Jusqu’en 2000 nous étions des pèlerins tentant à la moindre occasion de sensibiliser les industriels aux intérêts de la chimie verte, se rappelle-t-il. Ils ont fini par venir nous voir d’eux-mêmes à cause du coût de traitement des déchets que la chimie verte peut contribuer à faire diminuer. A partir du moment où ils l’intègrent, c’est qu’elle leur fait gagner de l’argent”.

01.Les fluides supercritiques : séparer et extraire proprement

chimie verte3Attention. Echantillon supercritique.
© Elise Kuntzelmann / Look at Sciences
  Enthousiasmé par la chimie verte depuis sa thèse en 1994,
Stéphane Sarrade a très vite orienté ses travaux vers l’une des applications prometteuses de cette discipline : les fluides dits “supercritiques”. Parmi eux, le CO2 supercritique. Supercritique ? Prenons un corps pur (un élément constitué que d’un seul type d’atome), quel qu’il soit, sous l’effet d’une pression très importante (obtenu en laboratoire), il atteint un point dit supercritique où il devient alors extrêmement dense. Et par exemple, plus le CO2 est dense, meilleur est son pouvoir solvant, c’est-à-dire sa capacité à dissoudre une autre substance. Une propriété connue de longue date et qui constitue pour Stéphane Sarrade l’un des nerfs de la guerre de la chimie verte de demain. Surtout avec le CO2 présent en quantité abondante sur notre planète et dont le point critique peut être atteint facilement.

De façon inattendue, l’une des premières entreprises a avoir décelé l’intérêt de cette propriété est la marque de café Maxwell. Dans les années 70, le marché du café décaféiné était en pleine expansion. Pour éliminer la caféine, les grains étaient dissous dans du chloroforme. Malgré ces précautions, certains consommateurs ont commencé à développer des cirrhoses du foie à cause de traces résiduelles de ce produit. L’utilisation du CO2 supercritique par Maxwell a radicalement changé la donne. Nettement plus sain que les composés toxiques évoqués tel le chloroforme, ce fluide est stable, ininflammable, incolore, inodore, pas cher et facilite grandement les processus d’extraction.

C’est quand il est exactement à 31,1°C et à 73 bars, que ce CO2 supercritique est capable de séparer la caféine du reste du grain. Cette pression nécessaire à ces procédés peut sembler élevée, comparée aux 7 bars d’une bouteille de champagne mais pas tant que cela face aux 1500 bars de l’injection d’un moteur HDI. “La caféine qui est extraite est totalement pure et peut directement être utilisée dans la fabrication du Coca-Cola ou pour la fabrication de médicaments”, ajoute Stéphane Sarrade.  

02.Une vieille discipline en développement

Mais les applications chimie verte2Microscope.
© CEA
du CO2 supercritique ne se limitent pas au café. Il est employé pour extraire des molécules utilisées par les industries pharmaceutiques ou cosmétiques. Il est également connu des industriels du cuir, du papier, du bois, des céramiques, des tissus, et... du liège. Lorsqu’un vin est bouchonné, c’est que le liège constituant le bouchon contient une molécule appelée TCA, pour trichloroanisole. 10 nanogrammes de TCA dans un bouchon suffisent à gâter le vin. En utilisant les propriétés du CO2 supercritique, des chercheurs, dont Stéphane Sarrade, sont parvenus à extraire quasi intégralement cette molécule du liège. Ces travaux de recherche ont abouti à la création d’un bouchon débarrassé de TCA, aujourd’hui fabriqué par l’usine Oeneo en Espagne. Un détail, mais dont les résultats se font sentir sur le palais de manière très concrète.

 

 Chimie verte : les origines ?

Même si la chimie verte ne fait vraiment parler d’elle que depuis 5 ou 6 ans, ce n’est pas une discipline récente. Stéphane Sarrade : “Elle est apparue au début des années 90 suite à la demande de Bush père à l’agence gouvernementale pour l'environnemechimie verte4Manipulation sous sorbonne. Sous vide.
© Elise Kuntzelmann / Look at Sciences
nt de réfléchir à une chimie du futur”.

C’est ainsi que deux chercheurs américains, Paul Anastas et John C. Warner ont donné naissance à la Green Chemistry (2). La chimie verte vise à réduire l’impact écologique de la chimie sur environnement, à créer des produits moins polluants et moins consommateurs d’énergie et de substances toxiques lors de leur production. Mais son objectif n’est pas pour autant de changer notre façon de vivre et de consommer.

Pour Stéphane Sarrade, la chimie verte repose sur quatre axes majeurs : utiliser au mieux les matières premières, faire appel à des solvants propres, faire usage  au mieux de l’énergie et produire des quantités minimales de déchets.

 


(1) S. Sarrade, Quelles sont les ressources de la chimie verte ?, Les Ulis, EDP Sciences, 2008
(2)    P. Anastas et J. Warner, Green chemistry : Theory and Practice, OUP Oxford, 2000 (reprint)

Restez connecté

Suivez-nous : Page Facebook Page Twitter

Lettre d'information :

Vidéo

Cette vidéo nécessite le plug-in gratuit Flash 8.
Il semble que vous ne l'avez pas.
Cliquer ici pour le télécharger

Interview de Xavier Raepsaet - La propulsion nucléaire spatiale

Portraits d'experts

  • Romina Aron Badin, les primates au coeur
  • Jacques-Marie Bardintzeff, une vie consacrée aux volcans
  • Catherine Charlot-Valdieu :  Home sweet home
  • Didier Labille, l’astronomie en amateur professionnel