De la lumière à la transition matière : le végétal pour la chimie
« The injury which is continually done to the atmosphere by the respiration of such a large number of animals… is, in part at least, repaired by the vegetable creation », Joseph Priestley.
Comme cela fut fait pour la cristallographie, L’Actualité Chimique s’associe à la célébration de l’Année internationale de la lumière (AIL~2015) avec ce numéro spécial. Il n’aurait pu être mené à bien sans les coordinateurs, Jacqueline Belloni (membre de notre comité de rédaction) et Thomas Gustavsson (membre des comités de pilotage d’AIL~2015 et du colloque SCF’15), leur implication, leur force de conviction et leurs compétences. Et merci surtout aux auteurs qui ont accepté de se plier aux contraintes imposées par l’équipe de Rédaction.
La lumière, sans laquelle il n’y aurait pas de vie, donc pas de végétaux ni d’animaux, donc pas de sources de carbone ni d’énergies renouvelables~! L’humanité, pour survivre, devra de plus en plus s’appuyer sur ces sources, se substituant aux ressources fossiles, ou au moins les complétant, avec un nouveau credo : le végétal pour la chimie. Que représente le végétal~? En Europe, de l’alimentation aux matériaux et aux biocarburants, environ 2~000 milliards d’euros (Md€) de chiffre d’affaires et 22~millions d’emplois. Le végétal comme source d’énergie, mais aussi de matières premières pour la chimie dans toutes ses dimensions~? Les objectifs pour 2020 ont été fixés par un cabinet spécialisé (Cabinet Arthur D. Little)~: seront biosourcés 20~% des polymères, 5 à 6~% pour les intermédiaires de commodité hors polymères, et 20~% de la chimie organique pour les produits de spécialité et de chimie fine.
Les atouts de la France~? Entre 2006 et 2010, le marché des produits biosourcés est passé de 19,8 à 27,6~Md€ (50,1 prévus en 2020) et celui des matières plastiques biosourcées (issues de ressources agricoles traditionnelles, forestières et coproduits agricoles) enregistre une croissance annuelle de 20~%. Selon une étude publiée en octobre 2014, Chimie du végétal et biotechnologies industrielles~: quels métiers stratégiques~? Étude complète disponible : www.iar-pole.com/wp-content/uploads/downloads/2014/11/ETUDE_chimieduvegetal.pdf, la filière concerne 23~000 emplois dans 32~métiers~! Positionnée au premier rang européen pour la production de céréales et d’oléagineux, avec une chaîne logistique rodée et efficace, la France possède en outre une industrie chimique puissante (la 6e~mondiale) et des centres de recherche innovants. Sont ainsi favorisés les partenariats public-privé opérationnels dans le domaine~; à titre d’exemples~: la SAS IMPROVE (première plate-forme européenne ouverte dédiée à la valorisation des protéines végétales), la SAS PIVERT (Investissements d’avenir 2012), ou l’IFMAS (Institut Français des Matériaux Agro-Sourcés). La filière pour la chimie implique aussi bien des industriels comme Solvay, Total, Michelin, Technip ou BASF, que ceux de l’agroalimentaire comme Roquette, ainsi que six pôles de compétitivité, tels Axelera et IAR (dont le numéro spécial sur les biotechnologies avait rapporté les travaux Biotechnologies et chimie~: nouveaux développements, L’Act. Chim., 2013, 375-376.).
Dès 2012, une stratégie européenne pour la bioéconomie (dont fait partie la transition matière) a été mise en place, visant principalement à développer le partenariat public-privé et à soutenir financièrement l’investissement dans une unité de production. Finlande, Pays-Bas, Royaume-Uni… ont déjà déposé leur schéma stratégique et la France prépare le sien, avec une «task force», l’Association Chimie du Végétal (ACDV), forte de 49~membres, fer de lance de la réflexion stratégique française en matière de co-développement et de mise en œuvre opérationnelle de la filière. Arkema et Solvay fabriquent et commercialisent des biopolymères à base d’huile de ricin, mais aussi des arômes, des tensioactifs, des solvants et des intermédiaires de synthèse (11~% de leurs productions au niveau mondial s’appuient sur des matières premières renouvelables). Roquette a développé dès 2007 une plate-forme de production d’isosorbide, un synthon issu du glucose aux propriétés intéressantes (substituts du BPA, nouveaux plastiques de performance, nouveaux plastifiants PVC). Le groupe Avril (ex Sofiprotéol) commercialise des biolubrifiants écolabélisés et des peintures «végétales». Quant à Carbios, il développe des technologies de pointe pour la valorisation des déchets plastiques et la production de biopolymères. Hors de toute exhaustivité, on trouve aussi des alcools et des acides gras, des esters, des résines variées, des vernis, encres, colles, ingrédients divers pour cosmétiques et produits d’entretien… Les transports en général seront de futurs grands consommateurs de matériaux biosourcés, comme le sont déjà les textiles, les phytopharmaceutiques, etc.
Le grand défi de cette filière, notamment en France, est de favoriser le passage toujours délicat de l’innovation de laboratoire (public ou privé) à la production industrielle. Pour cette étape cruciale, il faut investir dans les démonstrateurs, les pilotes, demi-gros et grands. C’est là que se portent déjà les efforts financiers de l’Europe. Les bioraffineries sont exemplaires à cet égard, en isolant, traitant et valorisant chacun des composants de la biomasse, un bon exemple de bioéconomie.
Notre partenaire la Fédération Gay Lussac a choisi comme thème de son prochain colloque recherche~: «Chimie et procédés du végétal». Espérons que nos jeunes ingénieurs (dont 50~% d’ingénieures) y prouveront leur inventivité et leur goût du risque.
Rose Agnès Jacquesy
Couverture
Composés fluorescents (bleu~: pyranine~; jaune-vert~: fluorescéine~; orangé~: rhodamine 6G~; rouge~: rhodamine 101) dans un mélange de glycérol et d’éthanol. Ils sont ajoutés sous forme de poudre à la surface du liquide, puis les grains, en se dissolvant progressivement, laissent derrière aux des traînées fluorescentes, révélées sous une lampe UV. Clin d’œil au prix Nobel de chimie 2014 qui met la fluorescence à l’honneur. Photo~: B.~Valeur, DR.
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