Chimie verte, chimie du végétal, chimie biosourcée

Entretien avec Slavik Kasztelan, directeur adjoint, centre de résultats Procédés d'IFP Energies nouvelles

• Qu'est-ce que la chimie verte ?

S.K. : La chimie est partout dans notre vie quotidienne, de la lessive au médicament en passant par les emballages, les peintures, etc. Et comme les autres industries, elle doit faire face à des enjeux énergétiques et environnementaux majeurs au niveau planétaire - risque de changement climatique, raréfaction et forte variation du coût des ressources fossiles (pétrole, gaz et charbon) et minérales (métaux précieux et rares), développement économique des pays émergents - mais également à des enjeux plus locaux (impact sur l'environnement et la santé, accumulation de déchets, surconsommation).

Dans ce contexte, l'industrie de la chimie construit son avenir dans une logique de développement durable. D'où la notion de chimie verte qui désigne l'ensemble des actions - les 12 principes de la chimie verte - permettant de réduire l'impact sur l'environnement de cette industrie : développement de technologies plus propres, optimisation des procédés existants, réduction et valorisation des déchets, réduction de la consommation d'énergie, substitution de la matière première d'origine fossile par des matières premières d'origine végétale, etc.

• Et la chimie du végétal ?

S.K. : La chimie du végétal est l'un des axes essentiels de la chimie verte. Elle vise à utiliser les plantes, la biomasse, pour la fabrication de très nombreux produits chimiques. Les végétaux ont en effet l'avantage d'être renouvelables, ce qui permet de réduire la dépendance aux matières premières fossiles et les émissions de gaz à effet de serre.

On peut remplacer le pétrole par le végétal dans un grand nombre de procédés de l'industrie chimique ; il faut pour cela substituer une chimie basée sur les hydrocarbures (pétrole, gaz naturel, charbon) par une chimie basée sur les carbohydrates (plantes, bois, etc.).

Beaucoup de produits, des cosmétiques aux détergents et fibres textiles, en passant par les produits d'hygiène, d'entretien et les plastiques peuvent être fabriqués à partir de matières premières végétales. Il existe déjà de nombreux exemples mais ce sont des productions à petite échelle car l'efficacité industrielle, économique et environnementale de ces nouvelles technologies reste encore souvent à démontrer.

• Où en est-on aujourd'hui ?

S.K. : Il y a aujourd'hui un engouement fort pour la chimie du végétal et la R&D s'accélère partout dans le monde.
Les enjeux sont :

• élargir la gamme des produits issus de ces nouvelles ressources (produits dits biosourcés) ;
• améliorer les bilans (matière, énergétique et environnemental) et la productivité de la filière ;
• réduire les coûts, notamment par une diversification des ressources et une valorisation des co-produits et déchets.

Le gouvernement français a décidé d'intensifier la R&D dans ce domaine, notamment dans le cadre du programme Investissements d'Avenir. L'objectif est de mettre sur pied en France à l'horizon 2015-2020, une filière de fabrication de produits biosourcés qui soit compétitive à l'international. Les ventes de produits biosourcés, notamment de bioplastiques, augmentent même si leur part de marché est encore limitée.

Dans le cadre du Grenelle de l'environnement, les industriels français de la chimie ont pris l'engagement de porter à 15 % le niveau de matières premières renouvelables dans leurs matières premières en 2017.

• Que fait IFPEN dans ce domaine ?

S.K. : IFP Energies nouvelles conduit des travaux de recherche sur les procédés de transformation de la biomasse en produits biosourcés, en particulier sur la lignocellulose qui est une partie non alimentaire des végétaux, et sur les huiles végétales.
Nous nous intéressons à deux axes majeurs :

• un axe de substitution, pour remplacer les intermédiaires issus de la pétrochimie (éthylène, propylène, butènes, etc.) par des molécules équivalentes issues de la biomasse ;
• un axe nouveaux produits, pour fabriquer des intermédiaires chimiques (comme les acides lactique, succinique, levulinique, etc.) permettant la production de biopolymères ou autres produits ayant des propriétés nouvelles ou améliorées.

Les voies chimiques, catalytiques et biotechnologiques sont envisagées pour y parvenir. Cela nécessite de mettre au point des procédés, catalyseurs et biocatalyseurs, adaptés au traitement de la biomasse.

Sur l'axe de substitution nous travaillons au développement d'une technologie de production de bio-éthylène par déshydratation de l'éthanol, conjointement avec Total Petrochemicals et Axens, dans le but de produire des bio-plastiques et d'autres intermédiaires à partir de ce bio-éthylène.

Sur l'axe nouveaux produits, nous conduisons des recherches visant à démontrer la possibilité de convertir la cellulose - par catalyse hétérogène ou par biotechnologie - en intermédiaires chimiques, par exemple en acide lactique, pour fabriquer des plastiques biodégradables.

Dans le cadre de ces développements comme dans le cadre de la mise au point de procédés de transformation des hydrocarbures, nous travaillons sur l'optimisation des procédés industriels en vue de limiter la consommation d'énergie et les émissions de CO₂.

Dans ce domaine de la transformation de la biomasse, IFP Energies nouvelles participe à différents groupes de réflexion et de recherche, notamment au sein des alliances AllEnvi et ANCRE, du pôle de compétitivité Axelera (Comité Bioressources), de l'antenne française de la plateforme européenne SusChem, ou encore dans le cadre de projets soumis au programme Investissements d'avenir.