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La chimie verte est essentielle à l’heure du développement durable

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La chimie verte est essentielle à l’heure du développement durable

L’organisme de formation continue du CNRS s’engage dans la chimie verte en proposant, avec l’Institut des biomolécules Max Mousseron du CNRS, la formation « Mécanochimie pour une chimie de synthèse éco-compatible ». Frédéric Lamaty, directeur de recherche et responsable de cette formation, répond à sept questions clés sur le sujet.

En quoi la chimie dite « organique » est-elle polluante ?

De façon générale, pour toute activité, ce sont les quantités et la nature des déchets générés qui engendrent de la pollution. Dans le cas particulier de la chimie organique, et plus précisément de la chimie organique fine et pharmaceutique, les activités de synthèse de molécules relativement complexes font appel à des réactifs utilisés en excès et à de grandes quantités de solvants (y compris pour les étapes de purification), généralement toxiques. Par conséquent, ces activités de chimie fine engendrent une pollution importante, même si aujourd’hui et depuis quelques années, de nombreux moyens sont mis en œuvre pour y remédier.

En quoi la chimie verte est-elle essentielle à l’heure du développement durable ?

Il est de plus en plus reconnu que les activités humaines doivent s’inscrire dans les « 17 objectifs de développement durable » définis par les Nations unies. La chimie, discipline au cœur de nombreuses activités, doit jouer pleinement son rôle dans ce développement pour devenir totalement verte et durable en éliminant déchets et produits toxiques, en faisant appel à des ressources naturelles et en diminuant sa consommation d’énergie utilisée.

La mécanochimie fait notamment partie des solutions possibles.

Qu’est-ce que la mécanochimie ?

Selon l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC, en anglais), la mécanochimie est une discipline dans laquelle une réaction chimique est induite par l’absorption directe d’énergie mécanique. Selon la façon dont l’énergie mécanique est appliquée, plusieurs types d’expérimentations peuvent être mis en œuvre. À l’Institut des biomolécules Max Mousseron, nous nous intéressons particulièrement à l’utilisation d’appareils mécaniques qui, par broyage ou extrusion, permettent d’effectuer des réactions de synthèse chimique. En mélangeant efficacement des composés de départ avec des réactifs, en l’absence de solvants, ces procédés permettent d’obtenir de nouveaux produits. C’est un changement de paradigme en chimie de synthèse.

Comment la mécanochimie peut-elle répondre aux problématiques de développement durable ?

La contribution de la mécanochimie au développement durable se fait à plusieurs niveaux.

À la différence de la chimie conventionnelle, qui utilise des solvants pour solubiliser les molécules et leur permettre de se rencontrer, les forces mécaniques permettent de s’affranchir de l’utilisation de solvants souvent toxiques. D’autre part, les temps de réaction sont souvent raccourcis et les réactions sont effectuées à des températures inférieures, d’où les économies d’énergie. Finalement, les réactions sont souvent plus efficaces, avec des conversions améliorées et l’absence de sous-produits, ce qui simplifie les étapes de purification qui, elles aussi, sont de grandes consommatrices de solvants.

Comment l’industrie a-t-elle recours à la mécanochimie ? Est-elle largement utilisée ?

La mécanochimie par broyage est largement utilisée dans certains domaines de la chimie de fort tonnage, comme les cimenteries ou pour le traitement des minerais. Elle connaît aussi des développements importants dans le domaine des batteries. La mécanochimie par extrusion est, elle, utilisée dans le domaine des polymères.

En revanche, les synthèses organiques fines et pharmaceutiques sont des disciplines où la mécanochimie n’est quasiment pas employée. Mais le vent est en train de tourner ! On sent déjà que la mécanochimie deviendra très bientôt une pratique majeure dans ces domaines, notamment en milieu industriel.

Vous animez la formation « Mécanochimie pour une chimie de synthèse éco-compatible » avec CNRS Formation Entreprises. Peut-elle aider une entreprise à faire la transition de la chimie organique vers une chimie de synthèse durable ?

Tout à fait ! Le but de la formation est de montrer qu’on peut, par des moyens assez simples, réduire l’impact environnemental d’une synthèse. On s’attache à inscrire la mécanochimie dans le contexte plus général du développement durable et de la chimie verte. Cela implique aussi de convaincre qu’on peut « oublier » certaines pratiques de synthèse pour adopter des gestes plus écologiques.

À l’issue de cette formation, qu’est-ce que les participants auront appris ?

Les participants vont découvrir les bases de la mécanochimie et l’éventail des nombreuses applications de cette technique en chimie de synthèse. Ils vont aussi être mis en situation face à des appareillages de type broyeur vibrant, broyeur planétaire ou extrudeuse. Et ils seront capables de mettre en œuvre des réactions de mécanosynthèse.

De retour à leur poste de travail, ils pourront appliquer la mécanochimie pour leurs propres projets, en débutant avec du matériel simple (mortier-pilon) pour tester leur chimie puis, éventuellement, s’équiper de matériel similaire à celui utilisé lors de la formation pour investir ce nouveau domaine. Ils pourront aussi instaurer auprès de leur équipe, collaborateurs, groupe de recherche, entreprise, un développement plus durable…

Pour en savoir plus sur CNRS Formation Entreprises, c’est par ici

Pour en savoir plus sur la formation « Mécanochimie pour une chimie de synthèse éco-compatible », cliquez ici

 

Contenu proposé par CNRS 

 

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