Explication : qu’est-ce que la chimie verte et pourquoi est-ce important ?
La chimie touche presque tous les aspects de notre société et de notre économie. Il nous fournit des luxes modernes mais aussi des problèmes modernes comme la pollution et les déchets toxiques. Au début des années 90, une refonte des types de processus chimiques et de technologies possibles a conduit à la naissance d’un nouveau domaine : la chimie verte. Ce domaine a été construit sur la conviction que la société pouvait conserver, voire améliorer, les avantages que la chimie a apportés tout en éliminant les inconvénients.
Quelle est l’histoire des origines de la chimie verte ?
Aux États-Unis, la Pollution Prevention Act de 1990 a défini une politique d’élimination de la pollution par une meilleure conception plutôt que par le traitement et l’élimination. L’objectif était d’attirer l’attention de l’industrie et du public sur le concept de « réduction à la source ». Cela signifiait qu’il était plus souhaitable et efficace de prévenir la pollution que d’essayer de la contenir ou de la nettoyer. Cela impliquait de déplacer les ressources du traitement des déchets toxiques vers le développement de nouvelles technologies et de nouveaux procédés chimiques qui répondaient à cet objectif. Des choses comme reconcevoir les produits et les méthodes pour les rendre plus efficaces ou remplacer les matières premières rares ou nocives par des matières premières moins toxiques ou produisant moins de sous-produits toxiques tout au long de leur vie.
La Loi sur la prévention de la pollution a permis à l’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis d’être proactive, plutôt que de simplement infliger des amendes aux pollueurs et de faire respecter les normes. Ce changement de priorité a semé les graines de la chimie verte et, en 1991, l’agence a lancé un programme de subventions finançant des projets visant à repenser les procédés et produits chimiques existants, les rendant plus sûrs pour les humains et l’environnement.
Quels sont les principes clés de la chimie verte ?
En 1998, un ensemble de 12 principes directeurs pour le nouveau domaine ont été codifiés dans le livre Chimie verte : théorie et pratique par les chimistes Paul Anastas et John Warner. Ils ont défini la chimie verte comme « la conception de produits et de procédés chimiques qui réduisent ou éliminent l’utilisation et la génération de substances dangereuses ».
Les 12 principes de la chimie verte
1. Prévention
2. L’économie atomique
3. Des synthèses chimiques moins dangereuses
4. Concevoir des produits chimiques plus sûrs
5. Solvants et auxiliaires plus sûrs
6. Conception pour l’efficacité énergétique
7. Utilisation de matières premières renouvelables
8. Réduire les produits dérivés
9. Catalyse
10. Conception pour la dégradation
11. Analyse en temps réel pour la prévention de la pollution
12. Une chimie intrinsèquement plus sûre pour la prévention des accidents
Ces principes ont aidé à concentrer l’esprit des chimistes sur des défis pratiques tels que l’utilisation de nouveaux catalyseurs plus écologiques et de matières premières renouvelables. Ils ont également attiré l’attention sur la conception des systèmes en mettant les chimistes au défi de réfléchir à l’ensemble du cycle de vie des produits qu’ils fabriquent. Par exemple, le concept d’économie atomique demande aux chimistes de tenir compte de chaque atome dans une réaction pour limiter la quantité de sous-produits indésirables. L’insistance du principe 11 sur l’analyse en temps réel pour la prévention de la pollution a poussé les méthodes analytiques non seulement à prévenir les déchets, mais également à accroître la sécurité.
Que s’est-il passé ensuite ?
La chimie verte s’est transformée au cours des 25 dernières années à partir d’un domaine de recherche de niche et compte désormais des centaines de revues spécialisées, de conférences, de centres de recherche et de prix. Les avancées technologiques réalisées par les chimistes verts ne se limitent pas non plus au milieu universitaire. Les innovations nées d’un engagement envers les 12 principes sont désormais monnaie courante dans l’industrie. Ces progrès ont accru la sécurité dans l’industrie chimique, engendré des méthodes de production entièrement nouvelles et fourni des alternatives plus vertes pour les autres.
Quelques exemples clairs de son impact sont les prix Nobel décernés pour la chimie verte. En 2005, la découverte de la métathèse du processus chimique catalytique a remporté le prix de chimie. La métathèse est la rupture et la reformation des doubles liaisons carbonées de sorte que les groupes chimiques changent de place. Les réactions sont rendues possibles en utilisant des catalyseurs conformément au principe neuf. Cette méthode a conduit à une synthèse plus efficace et plus propre pour une variété de produits et est maintenant courante dans les industries pharmaceutiques et plastiques. En 2021, le prix de chimie est allé à l’organocatalyse asymétrique. Ce développement a comporté l’utilisation de molécules organiques simples comme catalyseurs, par opposition aux métaux, permettant des synthèses plus respectueuses de l’environnement qui pourraient être menées dans des conditions que les enzymes ne peuvent pas supporter.
Un autre exemple élégant vient d’un gagnant 2021 du défi annuel de la chimie verte de l’EPA. L’équipe de l’Université de Clemson a développé une méthode pour remplacer un composant cancérigène de la mousse de polyuréthane, les diisocyanates, par de la lignine. Les mousses de polyuréthane sont omniprésentes dans l’industrie et la version à base de lignine est tout aussi performante mais est recyclable, nécessite moins d’étapes de fractionnement et de purification et est fabriquée à partir d’un catalyseur recyclable, le carbonate de potassium. La méthode utilise également un agent de durcissement dérivé d’huile végétale pour convertir la lignine en un précurseur réactif, un processus qui impliquait auparavant deux agents cancérigènes, l’oxyde de propylène et les diisocyanates.
Quel avenir pour la chimie verte ?
Les innovations de la chimie verte remplacent lentement les anciennes méthodes de production et ont eu un impact considérable sur la propreté et la sécurité de l’industrie chimique. Mais selon des chimistes verts comme Anastas, la prochaine étape nécessite une prise de conscience accrue des liens entre les 12 principes. Une approche plus globale des sciences chimiques fera passer la chimie verte de son propre domaine à la seule façon de faire de la chimie.