
Protection de l'environnement
© CNRS Photothèque
Les chercheurs du Laboratoire de Catalyse en chimie organique ont la peau douce. Comprenons-nous : il ne s'agit pas d'un critère de recrutement, mais depuis peu, des flacons de crème de beauté font leur apparition dans ses locaux.
Encore une fois, pas de conclusions hâtives ; il existe une explication tout à fait rationnelle à l'abondance de Sérénactiv1 dans l'un des laboratoires français leader dans le domaine de la « chimie verte » (Document ci-dessous). Ce sont certains de ses membres, Yannick Pouilloux, Gilles Courtois et Joël Barrault qui ont élaboré la molécule active à l'origine de ce nouveau produit : la Cyclocéramide1. Et celle-ci a une particularité : elle est préparée sans solvant ni produits polluants.
Le respect de l'environnement est en effet l'une des priorités du Lacco, un point commun entre toutes les molécules qui y sont synthétisées malgré des champs d'application très variés : produits pharmaceutiques, parfums et cosmétiques, mais également détergents, lubrifiants, carburants, plastifiants, additifs alimentaires... (encadré ci-joint) « Notre domaine de recherche est très large, confirme Joël Barrault, responsable d'équipe au laboratoire. Il s'agit ni plus ni moins de créer des filières de substitution à la chimie actuelle, dont la principale matière première est le pétrole. Nous mettons donc au point des bioproduits peu nocifs qui font appel à des méthodes de production durables et qui utilisent à chaque fois que cela est possible des matières premières renouvelables. Cet aspect de la “chimie verte” doit devenir prioritaire ».
On le sait, les réserves de carbone fossile (pétrole, gaz…) s'épuisent, et la production de gaz à effets de serre (CO2 entre autres), liée à leur combustion, est excessive. Deux bonnes raisons de rechercher de nouvelles sources de carbone renouvelables telles que les agro-ressources.
Comme c'est souvent le cas, c'est précisément parce que le Lacco était spécialisé dans la pétrochimie qu'il a très tôt compris la nécessité d'inventer la chimie qui lui succédera2. Créé à la fin des années 60, il s'est « mis au vert » graduellement dès 19883. Et aujourd'hui, il y est totalement. Pour nous en assurer, glissons-nous discrètement parmi les membres de l'équipe de Joël Barrault, réunie comme chaque après-midi pour la sacro-sainte pause-café. Pendant un petit quart d'heure, chacun abandonne ses manips pour ce rendez-vous informel où l'on parle de tout, de rien, où l'on échange sur ses travaux... et où l'on esquisse une certaine idée du monde de demain.
La CHIMIE VERTE au LACCO Le Lacco met la catalyse au service de l'environnement à travers de multiples travaux : 1. Énergie - Amélioration des carburants actuels par des réactions d'hydrotraitements (désulfuration, déazotation) - Piles à combustible : réformage d'hydrocarbures et d'alcools légers en hydrogène, et son stockage - Propulsion spatiale: recherche de composés moins nocifs pour les navettes et les satellites 2. Environnement - Dépollution des gaz d'échappement automobile (de NOx, particules) - Élimination des composés organiques volatiles provenant d'activités domestiques ou industrielles - Dépollution en milieu aqueux par oxydation catalytique 3. Chimie Fine - Conception de catalyseurs multifonctionnels pour réaliser des réactions complexes en une seule étape... et donc en limitant les déchets.
« Que ce soit dans les domaines de l'énergie, des grands intermédiaires, de la chimie de spécialité ou de la chimie fine4, note Gilles Courtois, l'industrie utilise majoritairement le pétrole comme matière première, puisque c'est encore la source de carbone la plus économique. Pourtant, à partir des agro-ressources il est possible d'obtenir toute une gamme de biomolécules : acides, esters gras, polyols, polysaccharides, terpènes, furanes et d'autres composés mineurs : phytostérols, tocophérols, carotène… Une sacré palette, largement suffisante pour bâtir une chimie de substitution ! » Son collègue Yannick Pouilloux poursuit : « D'ailleurs, on produit déjà des biocarburants. En France, cela représente aujourd'hui 380 000 t/an, devrait culminer à 500 000 t/an en 2005 et tripler d'ici 2007 pour atteindre 120 000 t/an. Pour autant, une substitution totale du pétrole et du gaz naturel n'est pas imaginable, car pour produire des agro-ressources, il faut de l'agriculture, et sur de vastes surfaces. Or, le simple remplacement de la consommation annuelle française de carburant diesel nécessiterait de consacrer la totalité du territoire à ces “cultures du carburant” ».
C'est pour cette raison que l'équipe de Joël Barrault s'intéresse à la chimie fine, pour laquelle les tonnages sont bien moins importants : la substitution s'avère plus réaliste. D'ailleurs, l'Académie des sciences estimait récemment que la simple utilisation des jachères suffirait à fournir toutes les filières non énergétiques en agro-ressources.
Concrètement, les chimistes testent leurs réactions pour des quantités assez faibles, dans des sortes de cocottes-minute blindées, des « réacteurs », de 5 à 20 litres. Pour les réactions plus dangereuses, impliquant de fortes pressions ou des substances à risque, le laboratoire dispose en outre d'un hall sécurisé et maintenu sous pression pour éviter les fuites. Comme dans le cas de Sérénactiv, ils ont ensuite fait appel à un industriel pour produire « quelques centaines de kilogrammes. On est loin des tonnages des carburants ! » La crème de soin est née d'une étroite collaboration entre le Lacco et les Laboratoires Expanscience. Parmi ses trois principes actifs, tous d'origine végétale, seul le Cyclocéramide a été produit par le Lacco. « Cette molécule est issue d'huile végétale. En partant d'esters gras et d'alcanolamines, explique Joël Barrault, deux réactions étaient possibles, mais une seule nous intéressait, produisant des alcanolamides. La catalyse nous a permis de sélectionner spécifiquement cette voie. À partir de là, nous avons mis au point un procédé pour obtenir les céramides, avec un catalyseur qui est facilement récupérable et recyclable – et ne devient donc pas un déchet. Dès que la synthèse des premiers Cyclocéramides a été réalisée, les Laboratoires Expanscience ont effectué les tests biologiques ». Après deux années d'essais, ils ont démontré que la Cyclocéramide empêchait l'action de la protéine kinase C-bêta-2, produite spécifiquement par les cellules de Langerhans. « Pour dire les choses plus simplement, précise Joël Barrault, elle augmente le seuil de tolérance des peaux sensibles aux agressions extérieures. Et on commence seulement à étudier les effets de ces molécules! On peut envisager d'autres utilisations médicales, dermatologiques par exemple. C'est pourquoi nous travaillons maintenant à la synthèse d'une nouvelle génération de molécules, proches des céramides. C'est un nouvel horizon de recherche, stimulant, pluridisciplinaire, au carrefour de la chimie et de la biologie ! »
Jérôme Blanchart
Catalyse et chimie verte en France Parmi les quelques acteurs de la chimie verte en France, et en particulier de la catalyse, on peut citer : > le Laboratoire des Matériaux, surfaces et procédés pour la catalyse à Strasbourg > l'Institut de Recherches sur la catalyse à Villeurbanne > le Laboratoire de Matériaux catalytiques et catalyse en chimie organique, à Montpellier > le Laboratoire de Chimie agro-industrielle (Inra), à Toulouse > le Département de Chimie physique des réactions, à Nancy. > l'Institut français du pétrole
1. Marques déposées.
2. Ces travaux ont été réalisés avec le soutien de l'ADEME (programme AGRICE), du CNRS et des ministères de la Recherche et de l'Industrie (action Performances).
3. Une inflexion qui a eu lieu avec l'organisation du premier Symposium international « Catalyse hétérogène et chimie fine » à Poitiers.
4. Les domaines de la pétrochimie se distinguent par leurs volumes, depuis l'énergie (le plus gros tonnage) jusqu'à la chimie fine (les plus petits), dont les produits pharmaceutiques constituent le « fin du fin ». Entre ces deux extrêmes, les grands intermédiaires (comme le styrène) sont dits « réactionnels » et obtenus très simplement à partir du pétrole. Ils servent de base à la chimie de spécialité, qui concerne peintures, solvants, etc.
Joël Barrault, Lacco / ESIP Poitiers, joel.barrault@univ-poitiers.fr
Yannick Pouilloux, Lacco / ESIP Poitiers, yannick.pouilloux@univ-poitiers.fr
Gilles Courtois, Lacco /ESIP Poitiers, gilles.courtois@univ-poitiers.fr