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au sein de lInstitut de chimie des milieuxet matriaux de Poitiers1, lquipe Catalysepar les oxydes travaille sur llaboration de

molcules issues de plantes et destines remplacerles molcules drives du carbone fossile comme leptrole, recherche dterminante pour une chimie dufutur, respectueuse de lenvironnement. En effet, lecarbone renouvelable et spcialement les molcules

dorigine vgtale peuvent tre utiliss en substitutionau carbone dorigine fossile/ptrole pour lobtention

dun grand nombre de produits via des procds

chimiques connus ou nouveaux. Ils ont alors lavantage

dtre renouvelables, souvent biodgradables et leur

production ne contribue pas ou peu laccroissement

des gaz effet de serre (GES), prcise Jol Barrault,direceurderechercheauCNRS,anciendireceurdela

fdraiondechimieneedechimiedelenvironne-men,eduGRDCNRS-INRABiomapro.Explicaionsaveclundespionniersfranaisdelachimievere.

LActualit. quand la ntin de chimie erte

merge-t-elle ?

jl barrault. Ofciellemendanslesannes1990,avec la parution des principes de la chimie verte puisavec la cration du premier Institut de la chimie verte, Washington, par Paul Anastas et John Warner au dbutdesannes2000.Nanmoinsilfausoulignerque

leurexprienceadcoulpouruneparsignicaivede leurs visites en Europe. Paul Anastas est venu denombreuses occasions en Europe pour participer des

Une chimiedublemen vereSi les Amricains ont cr trs tt un Institut

international de la chimie verte, les chercheurs

de lUniversit de Poitiers ont t des pionniers

en ce domaine, comme le raconte Jol Barrault.

Entretien Astrid Deroost Photos Nomie Pinganaud

1. LIC2MP, dirig par

Sabine Petit, est une

unit mixte de recherche

de lUniversit et du

CNRS (UMR 7285) Cet

institut pludisciplinaire

cr en 2012 regroupe

250 personnes dont 100

chercheurs.

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tables rondes et des congrs organiss par exemple linitiative du programme COST green chemistry, leclusereuropendelachimieveredonjaismembreereprsenanfranais.Ilaainsipuirerlesenseigne -mensdesexpriencesedesrexionsmisesenplacepar exemple en France, en Allemagne, en Italie, enEspagne,auRoyaume-UniIlfausoulignergale -ment que Paul a effectu au cours de la mme priodedes missions quivalentes sur dautres continents.Poiiers,avanlesannes1980,onavaicommenc travailler dans ce domaine, comme sur lutilisationdhuiles vgtales, de sucres, pour obtenir des produitsplusforevaleurajouepourdiversseceursdelachimie. Le LACCO a dailleurs t le premier labo-ratoire organiser un congrs international intitulCaalysehrogneechimiene.ceepoqueeensimplian,lacaalysehrogneaipluddie la ptrochimie et aux grands intermdiaires.Cependant, linitiative du directeur du LACCO,

RaymondMaurel,lachimievereaidjdacua-lit partir dagroressources et ceci en collaborationavec diffrents groupes industriels pour la synthsede tensioactifs verts, darmes et parfums, la valori-sation du glycrol Nous tions des pionniers, maisnos collgues nord-amricains ont su beaucoup plusrapidement obtenir laval des autorits amricainespour initier un programme gnral portant sur tous lesaspects de la chimie verte et crer un Institut interna-tional du mme nom.

quels en snt les grands principes ?

La chimie verte implique de revoir un certain nombrede processus de ractions chimiques pour quils soientplus conomes et moins polluants. Les concepts prin-cipaux(ilyenadouze)sonlessuivans:

LUtILISAtIONDEMAtIRESPREMIRESRENOUVE-

LABLES.Quand une raction de synthse dun produitdonn est mise en uvre, par exemple celle dun poly-mre destin de nombreuses applications allant delhabiaauxvemens,elleuiliseencoreaujourdhui

du carbone fossile (ptrole, gaz...) non renouvelable.Cette ressource est transforme par tapes successivesen un grand intermdiaire qui lui-mme va tre fonc-ionnalis,puisformulpourlobenionduproduinirecherch. Si on part dun gisement de carbone fossile,quel quil soit, il y a donc dstockage de ce carbonequi, en bout de chane, augmentera la formation de gazcarbonique (CO2), lun des principaux gaz effet deserre (il ne faut pas oublier en effet que toute utilisationde carbone fossile autre qunergtique/carburant peutavoir la mme consquence sur laccroissement des

GES). Par contre, si on utilise une matire premirecarbone renouvelable par exemple issue de plantes,la production globale de gaz carbonique sera moindre.

En effet les plantes sont obtenues par photosynthse parirdegazcarboniquedesorequelerejenepeutre en principe suprieur la consommation initiale.

LESCONOMIESDAtOMES.Lorsquon met en uvreun procd de transformation dune matire premireenproduini,ondoifaireensorequechaqueapede synthse soit slective. Le ractif doit tre totalementtransform en le produit recherch et cette slectivitrsule majoriairemen de lemploi dun caalyseurappropri. Par exemple, lhuile de tournesol peut treuilisepourobenirunplasianouunpolymrequiseront eux-mmes des composants essentiels pour laformation de matriaux biosourcs. Si on transformelhuile100%(lafoisparleglycrolelesesersgrasqui en rsultent), il ny a pas production de coproduits,donc pas de rsidus. Il y a ainsi une utilisation maximalede la matire premire, donc une conomie datomeset, qui plus est, une conomie dnergie car les tapes

defracionnemenedepuricaionsonainsivies.

LA CoMPtENCE CAtALySE

de poitiers

Lessentiel de notre savoir-faire

repose sr a catayse en chimie

organiqe. la catayse est en effet

une science dterminante pour la

chimie verte et la chimie durable ,

explique Jol Barrault.

Une majorit de procds de

lindustrie (70 %) font appel au

moins une tape catalytique. La

raction est alors effectue au

contact dun catalyseur qui peut

tre homogne (dissous dans le

milieu ractionnel) ou htrogne

(solide au contact dune phase

ractionnelle gazeuse ou liquide).

un catayser est ne sbstance

qi agmente sensibement a

vitesse dune raction chimique

et qui peut permettre galement

dorienter la conversion dun ractifvers la formation prfrentielle

dun produit (slectivit). Elle est

ajoute au milieu ractionnel et

ne change pas dtat alors que la

raction se produit. Sa dure de

vie est en principe innie mais

pour diverses raisons, une certaine

dsactivation peut avoir lieu, ce qui

conduit un cycle priodique de

rgnration.

la catayse chimiqe o

enzymatique permet donc de

rduire trs sensiblement le

temps de raction et daugmenter

la productivit tout en limitant

a formation de coprodits,

lutilisation de solvants et la

consommation dnergie.

la catayse est donc n domaine

mtidiscipinaire qi associe,

entre atres, des connaissances de

chimie organique, de cintique, de

gnie des procds, de sciences

de matriaux nanomtriqueset danalyse ne de milieux

ractionnels .

recherche

Dans la csmtiue

et la pharmacie,

la chimie erte

permet dextraire

des principes actifs

sans utilisatin de

slants.

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LADIMINUtION DES REJEtS POLLUANtS DANS

LAtMOSPHRE,LEAUEtDANSLESSOLS. La chimieverte doit mettre en uvre des procds slectifs quelleque soit lorigine des matires premires pour viter lesapesdepuricaion-lavagequiconduisensouvendesrejesaqueuxdonleraiemenesindispensablemaiscoeux,andeprservernoreenvironnemenenparticulier la ressource en eau. Par ailleurs, lutilisation

dun solvant peut engendrer la formation de coproduitsedoirerecyclepuriennderacion.Ilesdonc ncessaire de rechercher de nouveaux processussans solvant ainsi que des solvants peu toxiques oubiodgradables. Dans certains cas leau elle-mme peutsavrer un bon solvant mais les tapes de fractionnementpeuvent savrer coteuses.Dans certains domaines (industrie de llectronique,centres de nettoyage rapide), il est actuellementdifcilederemplacerdessolvansenraisondeleursproprisrsspciques.Danscescaspariculiers,il

esimpraifdpurerlesefuensgazeuxenraisondeleur toxicit (fort potentiel GES bien suprieur celui

ici galement des recherches fondamentales ddies de nouveaux concepts dactivation molculaire danslesquels la catalyse a un rle primordial et dterminant.Ces travaux doivent conduire lever des verrous scien-iquesedessausechnologiquespourenvisagerdesinnovaionssignicaivesparrapporlaranrieur.

AUtRESDOMAINESDE LACHIMIEVERtE.Si les

recommandations prcdentes peuvent apparatrecomme prioritaires, dautres secteurs ncessitent uneaenionaussiimporane:lanalysepourunsuivienempsreldesprocdseune optimisation des conditions limitant la formationde coproduits ; pour la dtection de traces dans tousles milieux ;lerecyclagedeproduis,mariauxedchesencoretrop peu dvelopp et qui constitue pourtant un gise-ment important de matires premires ;lacivaioneluilisaiondugazcarboniquecomme

gisement de carbone, de leau comme source dhydro-gnelanalyseducycledeviedescomposspropossede leur impact sur lenvironnement ;limpacsocialdelachimievere.

Ces principes de chimie erte peuent-ils sappli -

uer tus les secteurs de la chimie ?

Ces principes se dclinent de la recherche fondamentaleoueslesapplicaionsimaginables:lesvemens,les peintures, les livres, la pharmacie, les cosmtiques,

lalimentation, lagriculture, les voitures, les avions,les trains, la sant... Dans tous les secteurs de la vie, lachimie est prsente, elle est au cur de la socit.Les orientations europennes en matire de chimie du-rable se traduisent en France et ailleurs par des feuillesderoue,desrexionsmenesavecouslesseceursdelconomie, dans les grandes et petites entreprises. Untravail important est par exemple effectu par lUniondes industries chimiques pour transfrer les principeset connaissances de la chimie durable tous les stadesde la conception et de la production de produits connus

ou de nouveaux produits.

vs traaux prtent-ils essentiellement sur le

carne renuelale ?

Au cours de ce dernier sicle notre conomie sestmajoriairemendveloppeparirducarbonefos-sile:prole,gaz,charbon.Lamajoridenorenergieet de nos molcules essentiellement carbones sontobtenues partir de ces matires premires. Avec ladiminution des ressources fossiles, il est ncessairede changer de matire premire et le gisement le plusimportant de carbone renouvelable est celui constitupar les vgtaux. Les plantes peuvent en effet treutilises pour faire, en chimie, ce quon faisait avec du

du CO2). La recherche et la conception de nouveauxprocds dpuration de lair pour que la teneur en subs-tances toxiques soit drastiquement diminue sont ga-

lemendesacionsdelachimievere.Aureexemple:leremplacemendubisphnol(plasianpolluan,uilisdanslesines),desolvans,deplasians,dematriaux destins lhabitat, aux habitacles

LESCONOMIESDNERGIE.Dans tout procd desynthse dune molcule ou de fabrication dun produit,il existe de nombreux postes de dpense dnergie. Toutdabord la mise en uvre de la raction de synthse nces-site souvent une certaine temprature (parfois une hautepression) et un temps de raction souvent long. Il sera

donc trs important de rechercher la mise en uvre deractions dans des conditions ambiantes, avec si possibleune productivit plus grande. Cela implique deffectuer

dns

lagralimentaire,

la chimie erte

sappliue

tute la lire,

de lliminatin

des pesticides

lemallage,

en passant par

uantits de

prcess, cmme

la dcafinatin,

la dthinatin ule remplacement

dadditifs.

recherche

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ptrole, condition toutefois de revoir les procds ouden trouver de nouveaux. Comme il y a des diffrencesimportantes de composition entre les deux matirespremires, il est ncessaire dtudier la faisabilit debon nombre de ractions, de faire une chimie partirdu vgtal pour fabriquer les molcules et produitsrecherchs pour certains secteurs de lindustrie. Lesgisements localiss de carbone renouvelable ne sont

eneffepassufsanspourenvisagerdansunavenirimmdiat un remplacement de tous les procds, mmesileconcepdebiorafnerieesmainenanaccep.

De uel type et de uelle uantit dagrres-

surces dispse-t-n ?

Si on souhaite remplacer une partie du carbone fossile,il faut savoir de quelle quantit et de quelle qualit decarbone renouvelable on peut disposer pour le secteurnon alimentaire. En effet la priorit des cultures doittre pour les secteurs de lalimentation dautant plus

que la population mondiale doit augmenter sensible-menaucoursdesouesprochainesdcennies,jusqu9milliardsdhabiansalors quenoreplaneencompeaujourdhui6,5milliards.Ilfaudoncfaireunchoix appropri de gisements de carbone renouvelableen direction de lindustrie non alimentaire. Le cas deshuiles vgtales constitue un exemple tout fait carac-risiquepourlequelilfaurouveruncompromis:ces huiles sont dune part consommables et dautre partutilises pour une bonne partie pour lobtention dagro-carburants. Si une fraction des cultures de colza, de bl,

de tournesol, de mas, de canne sucre peut tre ddieaupooldescarburanseconribuerladiversicaionnergtique, la disponibilit de terres agricoles nest pas

sufsanepourunapprovisionnemenmajoriairedusecteur. Par contre il y a un gisement trs important(le plus important au monde) de matires vgtalesrenouvelables encore peu exploit quon appelle leslignocelluloses. Ce sont certains constituants desplaneselsquelesbres,iges,raesdemas,bagassesde canne sucre, dchets forestiers... auxquels on peutajouerlesculuresddies.Cependanlexploiaion

de ces ressources doit respecter le milieu et devrait sefairepluproximidansdesunis(biorafneries)ddies et de taille humaine, stratgie qui permettraitla cration demplois sur tout un territoire plutt quede les concentrer en certains lieux.

o en snt les recherches dans ce dmaine ?

Le fractionnement et la conversion de ces lignocellu-loses sont actuellement des axes de recherche priori-taires pour envisager leur utilisation dans de nombreuxsecteurs puisque les molcules constitutives sont trs

varies et polyfonctionnelles. Dimportants travauxsont actuellement mens en France et dans le monde ;cesiciunechimiedoublemenvere:onuiliseeneffet une matire premire verte (renouvelable) et oncherche mettre en uvre des ractions de chimieverte, des procds de chimie durable pour transformerslectivement cette matire vgtale.Dans cebu, ungroupemende rechercheCNRS-INRA,Biomapro,ravaillesurlehme:quellesagroressources pour quels matriaux et produits dufutur ? Cest un programme de recherche amont trs

multidisciplinaire qui associe les connaissances dansles mcanismes de croissance des plantes, de frac-tionnement physique ou/et chimique, de ractivit

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molculaire, de gnie des procds, de catalyses etde conception de matriaux catalytiques, danalyse etde synthse de produits et matriaux. Ce programmeprend galement en compte la variabilit naturelle etsaisonnire des matires premires dans la mise aupoint des ractions et procds.

Existe-t-il d des applicatins cncrtes ?

En France, bon nombre de laboratoires sont impli-qus dans cette thmatique avec toutefois des moyenslimits. Poitiers en particulier, plusieurs actions caractre fondamental et appliqu sont menes depuisde nombreuses annes en collaboration troite aveclindustrie ; dans le domaine des cosmtiques et desensioacifsavecLOrealeARD;dansledomainedesintrants pour lagriculture avec le semencier Jouffray-Drillaud ; pour de nouveaux drivs dhuiles vgtales

eduglycrolavecArkema,Rhodia,SearinerieDubois,Soproeol,CtI,Fuurama,Valagro;dansledomaine des nergies renouvelables avec Total, lIFP.

La chimie erte prgresse-t-elle ?

La chimie verte progresse en France et plusieurs plesont t crs. En Poitou-Charentes, le ple des co-industries dont lun des axes prioritaires porte sur lachimievereacrliniiaivedelaRgionavecleprogrammecroissancevere:nergiesnouvelles,conomies dnergie, biogaz, thanol, matriaux et pro-

duits agrosourcs, horticulture, bitumes, dilectriques...recyclage des dchets, avec cration dusines pilote etdactivits conomiques. Poitiers, les travaux dans le

domaine de la chimie verte ont commenc il y a prsde trois dcennies au LACCO. De plus, au dbut desannes1990,liniiaivedequelquesscieniquesdjimpliqusdanscesravaux,avecleconcoursdenan -cemensdelaRgionPoiou-Charenes,del tat et delEurope, une plateforme de recherche et dveloppement

a t cre pour la valorisation dagroressources, cestValagro,aujourdhuiddieaucarbonerenouvelableeaux coprocds. Le site poitevin possde ainsi toutela chane de valeur allant de la conception de nouvellesractions lapplication relle de ces travaux en passantpar les tudes de transfert et dvaluation de procds.La poursuite et le renforcement de ces activits dans ledomaine de la chimie verte permettront au ple poite-vin de conforter sa renomme internationale. Parmi lespriorisafches,ilfausoulignerlarechercheelaprparation de nouveaux catalyseurs multifonctionnels,

la comprhension des mcanismes dassemblage et dedsassemblage des structures vgtales, lassociationde divers types de catalyse ou de la catalyse dautrestechniques physiques (micro-ondes, ultra-sons, plas-ma), la recherche de nouveaux solvants respectueuxde lenvironnement (solvants alternatifs), la mise enuvre dcoprocds. n

2. Le domaine de la p-

trochimie qui concerne

en premier lieu les

secteurs nergtiques et

les grands interm-

diaires se distingue de

la chimie de spcialits

et de la chimie fne

par limportance des

tonnages mis en jeu.

3. Constitu linitiative

de Jol Barrault (CNRS)

et dAlain Bulon (INRA).

La chimie erte

cherche

remplacer certains

cmpsants

cmme le

isphnl prsents

ntamment dans

les emallages

alimentaires en

plastiue, les

ttines de ierns,

lintrieur des

tes de cnsere

et des canettes.

Lexposition de lEspace Mends France sur la chimie

verte est visible du 25 avril au 1er jiet 2012.

Lagriculture durable et la chimie verte au service

dune nouvelle conomie, table ronde lEMF le

12 avril (20h30) avec Jacques Barbier, prsident

du ple co-industries du Poitou-Charentes, LucSuret, agriculteur bio, Jol Barrault et Anne-Marie

Crtineau, conomiste (Crief).