Dans un monde en quête d’industries durables et sûres, les 12 principes de la chimie verte sont apparus il y a près de 30 ans comme une lueur d’espoir. Cette approche novatrice de la conception et de la production de produits chimiques, basée en grande partie sur les biotechnologies, vise à minimiser leur impact sur l’environnement tout en conservant, voire en maximisant leurs avantages.
Dans cet article, nous retraçons l’histoire du concept de chimie verte au cours des dernières décennies et nous vous montrons comment les chercheur·euse·s de BGene mettent en application les 12 principes fondamentaux pour ouvrir une voie vers un avenir plus vert, sans compromettre les avancées technologiques qui font notre réputation.
D’où vient le concept de chimie verte ?
Une croissance difficilement maîtrisée.
Depuis le début du XXe siècle, et en particulier depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, l’industrie de la chimie est en constante expansion. Elle est aujourd’hui si bien implantée dans notre quotidien qu’il ne se passe pas une journée sans que nous n’utilisions un objet ou un produit dont au moins un des composants ou ingrédients a été conçu par un procédé chimique.
Mais la perception publique de la chimie n’est généralement pas bonne. Il est vrai que cette industrie a souffert de nombreux scandales comme ceux de la thalidomide ou du DDT dans les années 1960. Des catastrophes industrielles de grande ampleur comme celles de Seveso en Italie en 1976, de Bhopal en Inde en 1984 ou plus proche de nous, l’explosion de l’usine AZF de Toulouse en 2001 ont aussi fortement marqué les esprits.
Bien que rares, ces événements ont suscité une réflexion des gouvernements afin de mieux contrôler l’impact des produits chimiques sur l’environnement et les populations.
L’histoire de l’approche écologique en chimie est ainsi jalonnée de dates importantes comme :
- Le Sommet de Stockholm sur l’Homme et l’Environnement de 1972 qui a initié la prise de conscience mondiale de l’impact environnemental des activités humaines.
- Le Rapport de la Commission mondiale sur l’Environnement et le Développement de 1987 popularisant le concept de développement durable.
- L’adoption de la loi américaine sur la prévention de la pollution (Prevention Pollution Act) en 1990, mettant l’accent sur la réduction à la source, impliquant divers domaines, dont la chimie.
Tous ces questionnements institutionnels ont ouvert la voie à une nouvelle manière de concevoir la chimie. Au début des années 1990, le concept de chimie verte apparait ainsi aux États-Unis, en opposition à la chimie traditionnelle et avec comme ligne directrice la prévention de la pollution chimique.
Qu’est-ce que la chimie verte ?
En 1991, l’U.S. Environmental Protection Agency (EPA) est à l’origine de l’acte de naissance de la chimie verte. L’EPA en donne à l’époque la définition suivante :
« La chimie verte a pour but de concevoir et de développer des produits et des procédés chimiques permettant de réduire ou d’éliminer l’utilisation et la synthèse de substances dangereuses. »
U.S. Environmental Protection Agency (EPA)
Cette définition sera approfondie en 1998 par les chimistes américains John Warner et Paul Anastas. Ils la déclinent alors en 12 principes fondateurs permettant de promouvoir une chimie plus durable et de favoriser l’innovation responsable.
Ces principes, qui sont au cœur de la philosophie de BGene, peuvent être regroupés en 4 familles.
Prévenir toute forme de pollution.
Un des plus grands défis à relever par la chimie verte, face à ce que la chimie traditionnelle propose généralement.
Principe n°1 : la prévention.
L’objectif est avant tout de ne pas produire de déchets, ce qui évitera d’avoir à les traiter ou à les éliminer par la suite.
Principe n°3 : concevoir des méthodes de synthèse plus sûres.
Il s’agit de produire des substances non toxiques pour l’humain et l’environnement.
Principe n°5 : utiliser des solvants et des auxiliaires de synthèse moins polluants.
Cela implique de remplacer les solvants organiques dangereux et polluants, tels que le benzène, le chloroforme et le trichloréthylène, par des composés plus respectueux de la planète.
Principe n°8 : réduire la quantité de dérivés.
C’est une extension du principe n°1 puisque lors de la réaction chimique, il faudra réduire au maximum les coproduits synthétisés avec la molécule cible (ou molécule d’intérêt). Toujours dans le but de ne pas avoir à traiter ou à éliminer des composés indésirables.
Chez BGene, la production de molécules chimiques se fait au sein de cellules vivantes (in vivo), grâce à des enzymes spécialisées et performantes. Il y a donc peu de coproduits à éliminer, et aucun solvant n’est nécessaire pour réaliser les différentes réactions chimiques nécessaires pour produire les molécules d’intérêt.
Économiser l’énergie.
Une ligne directrice forte et très actuelle, que les fondateurs de la chimie verte avaient érigé bien avant que les économies d’énergie soient au centre des préoccupations de la population mondiale.
Principe n°2 : l’économie d’atomes.
Cela signifie que le produit final contient (dans l’idéal) tous les matériaux utilisés pour la réaction chimique. Les méthodes de production choisies doivent donc permettre cela.
Principe n°6 : rechercher le meilleur rendement énergétique.
Il faut faire en sorte d’utiliser la juste quantité d’énergie pour les réactions chimiques. Ni trop (pour éviter le gaspillage), ni trop peu (pour ne pas nuire à la réaction). En chimie verte, on essaye autant que possible de réaliser les opérations à température et pression ambiantes, pour ne pas avoir à modifier l’environnement, ce qui est coûteux sur le plan énergétique.
Principe n°9 : utiliser le plus possible la catalyse.
La réaction par catalyse est privilégiée en chimie verte, car elle ne produit que peu ou pas de déchets, contrairement à la réaction dite stœchiométrique utilisée dans la chimie classique qui génère de nombreux sous-produits.
Dans nos laboratoires, la fermentation de précision peut se faire à température et pression ambiante. Les réactions chimiques au sein des cellules se font grâce à l’énergie produite par la respiration microbienne.
Protéger l’environnement.
Évidemment !
Principe n°4 : concevoir des produits chimiques plus sûrs.
Les composés fabriqués grâce à la chimie verte devront être les moins toxiques possibles.
Principe n°7 : utiliser des ressources renouvelables.
Quand la technique et l’économie le permettront, il s’agira de s’écarter et dans le meilleur des cas d’abandonner complètement l’utilisation de produits fossiles et de les remplacer par des matières renouvelables. En d’autres termes, passer du 100% fossile au 100% végétal.
Principe n°10 : penser en amont la dégradation des composés produits.
Il est essentiel qu’une fois utilisées, les substances chimiques puissent se décomposer en déchets inoffensifs et biodégradables.
Chez BGene, les microorganismes employés en fermentation utilisent comme source de carbone et d’énergie des sucres issus de l’environnement. Nous n’utilisons aucun produit issu du pétrole, ce qui donne des molécules chimiques biosourcées.
Maîtriser le risque d’accident.
En ligne directe avec ce que nous évoquions au début de cet article, car ce sont les catastrophes industrielles et les scandales sanitaires qui ont dans un premier temps poussé les institutions à développer la chimie verte.
Principe n°11 : observer les opérations et les réactions en temps réel.
La surveillance et le contrôle en temps réel des opérations en cours deviennent obligatoires pour assurer un suivi préventif avant toute formation de substance potentiellement dangereuse.
Principe n°12 : faire de la chimie verte une industrie fiable.
Il est primordial de sélectionner avec soin les substances utilisées dans les processus chimiques. Elles doivent être sélectionnées de manière à prévenir tout risque d’accidents, tels que les émanations dangereuses, les explosions ou les incendies. En somme, il s’agit de rendre la chimie verte la plus sûre possible pour les populations et l’environnement.
Comme nous l’avons précisé plus haut, nos réactions chimiques se font in vivo, ce qui réduit de fait au strict minimum l’utilisation de substances chimiques dangereuses.
BGene a depuis le début fait le choix de privilégier les modes de recherche et de développement écologiques en inscrivant les 12 principes de la chimie verte dans son ADN. De la réduction des déchets à l’utilisation de ressources renouvelables, des économies d’énergie et à la conception de produits chimiques plus sûrs, nos BGeners s’engagent au quotidien sur la voie de l’innovation durable.
