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Chimie verte, chimie du végétal, chimie biosourcée

août 2015

Chimie verte, chimie du végétal, chimie biosourcée, biomatériaux, bioplastiques, biosolvants, etc. ; pour réduire son impact sur l'environnement, sa dépendance aux énergies fossiles et développer de nouveaux produits et marchés, la chimie s'inscrit dans une démarche de développement durable.

Slavik Kasztelan

Entretien avec Slavik Kasztelan, directeur adjoint, centre de résultats Procédés d'IFP Energies nouvelles (IFPEN)

 

Qu'est-ce que la chimie verte ?

S.K. : La chimie est partout dans notre vie quotidienne, de la lessive au médicament en passant par les emballages, les peintures, etc. Et comme les autres industries, elle doit faire face à des enjeux énergétiques et environnementaux majeurs au niveau planétaire - changement climatique, raréfaction et forte variation du coût des ressources fossiles (pétrole, gaz et charbon) et minérales (métaux précieux et rares), développement économique des pays émergents qui accentue la demande mondiale, mais également à des enjeux plus locaux (impact sur l'environnement et la santé, accumulation de déchets, surconsommation, développement de l’emploi local).

On assiste également à une tendance de fond qui croît chez le consommateur : le choix croissant de produits qualifiés de "responsables", c'est-à-dire des produits de détails dits "écologiques", naturels, issus de l’agriculture biologique et du commerce équitable, et de produits biosourcés.

Dans ce contexte, l'industrie de la chimie construit son avenir dans une logique de développement durable. D'où la notion de chimie verte, qui désigne l'ensemble des actions - les 12 principes de la chimie verte - permettant de réduire l'impact sur l'environnement de cette industrie : développement de technologies plus propres, optimisation des procédés existants, réduction et valorisation des déchets, recyclage, réduction de la consommation d'énergie, substitution de la matière première d'origine fossile par des matières premières d'origine végétale, etc.

 

Et la chimie du végétal ?

S.K. : La chimie du végétal est l'un des axes essentiels de la chimie verte. Elle vise à utiliser les plantes (la biomasse), pour la fabrication de très nombreux produits chimiques. Les végétaux ont en effet l'avantage d'être renouvelables, ce qui permet de réduire la dépendance aux matières premières fossiles et de contribuer à la réduction globale des émissions de gaz à effet de serre.

On peut remplacer le pétrole par le végétal dans un grand nombre de procédés de l'industrie chimique ; il faut pour cela substituer une chimie basée sur les hydrocarbures (pétrole, gaz naturel, charbon) par une chimie basée sur la lignocellulose (plantes, bois, etc.).

Beaucoup de produits, des cosmétiques aux détergents et fibres textiles, en passant par les produits d'hygiène, d'entretien et les plastiques, peuvent être fabriqués à partir de matières premières végétales. Il existe déjà de nombreux exemples mais ce sont des productions à petite échelle.

 

Où en est-on aujourd'hui ?

S.K. :  Il y a aujourd'hui un engouement fort pour la chimie du végétal et la R&I s'accélère partout dans le monde.

Les enjeux sont :

  • élargir la gamme des produits issus de ces nouvelles ressources (produits dits biosourcés) ;
  • améliorer les bilans (matière, énergétique et environnemental) et la productivité de la filière ;
  • réduire les coûts, notamment par une diversification des ressources et une valorisation des co-produits et déchets, incluant le recyclage.

Le Gouvernement français a décidé d'intensifier la R&I dans ce domaine, notamment dans le cadre du programme Investissements d'Avenir et plus récemment de la nouvelle France industrielle. L'objectif est de favoriser le développement de filières de fabrication de produits biosourcés qui soient compétitives à l'international. Les ventes de produits biosourcés, notamment de bioplastiques, augmentent déjà, même si leur part de marché est encore limitée.

 

Que fait IFPEN dans ce domaine ?

S.K.  :  IFPEN conduit des travaux de recherche sur les procédés de transformation de la biomasse en produits biosourcés, en particulier sur la lignocellulose qui est la partie non alimentaire des végétaux.

Nous nous intéressons à deux axes majeurs :

  • un axe de substitution, pour remplacer les intermédiaires issus de la pétrochimie (éthylène, propylène, butènes, etc.) par des molécules équivalentes issues de la biomasse ;
  • un axe nouveaux produits, pour fabriquer des intermédiaires chimiques (comme des bio-alcools ou des di-acides, etc.) permettant la production de biopolymères ou autres produits ayant des propriétés nouvelles ou améliorées.

  
Toutes les voies chimiques, catalytiques et biotechnologiques sont envisagées pour y parvenir. Cela nécessite de mettre au point des procédés, catalyseurs et biocatalyseurs, adaptés au traitement de la biomasse.

Sur l'axe de substitution, nous avons déjà développé une technologie de production de bio-éthylène par déshydratation de l'éthanol, conjointement avec Total Raffinage-Chimie et Axens (procédé Atol™). Le bio-éthylène permet de produire des bioplastiques et d'autres intermédiaires déjà largement utilisés dans certains produits comme les bouteilles en plastique. Nous travaillons également à développer une technologie avec Michelin et Axens permettant de produire du bio-butadiène, produit utilisé pour faire des caoutchoucs synthétiques, en particulier pour les pneus. Enfin nous démarrons un projet avec une start-up américaine, Anellotech, et Axens pour développer une technologie de production de bio-aromatiques, qui rentrent dans la fabrication d’un certain nombre de plastiques pour l’emballage.

Sur l'axe nouveaux produits, nous conduisons des recherches visant à démontrer la possibilité de convertir la cellulose - par catalyse hétérogène ou par biotechnologie - en intermédiaires chimiques, qui permettront de fabriquer de nouveaux plastiques.

Dans le cadre de ces développements, comme pour la mise au point de procédés de transformation des hydrocarbures, nous travaillons sur l'optimisation des procédés industriels en vue de limiter la consommation d'énergie et les émissions de CO2.

Dans ce domaine de la transformation de la biomasse, IFPEN participe à différents groupes de réflexion et de recherche, notamment au sein des alliances AllEnvi et ANCRE, des pôles de compétitivité Axelera (Comité Bioressources) et IAR de l'antenne française de la plateforme européenne SusChem, ou encore dans le cadre de projets soumis au programme Investissements d'avenir.

 

Lire aussi :

>> "Vers une Chimie biosourcée", entretien avec Amandine Cabiac et Emmanuelle Guillon, de la Direction Catalyse et séparation à IFPEN

>> "Des plastiques pas si fantasques", entretien avec Nadège Brusselle et Laurent Cangémi, de la Direction Mécanique appliquée à IFPEN

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