La chimie passe au vert

19 Novembre 2012 à 0H00

«Produits chimiques»… L'expression dégage une odeur toxique. Il faut dire que depuis les travaux de Lavoisier, au XVIIIe siècle, le développement de la chimie, tout en accompagnant et en propulsant la révolution industrielle, ne s'est pas fait sans dommages collatéraux. Pratiquée de façon traditionnelle, la chimie marque l'environnement de son empreinte : sols contaminés, usines déversant leurs résidus dans les rivières, rejets dans l'atmosphère, engrais et produits pharmaceutiques qui se retrouvent dans les nappes phréatiques et les cours d'eau…

Depuis quelques années, des chercheurs s'attellent à changer la mauvaise image de marque de leur science, et de l'industrie qui y est associée. «La chimie a évolué, observe Sylvain Canesi, professeur au Département de chimie. Au départ, peu importe les moyens utilisés, le but était d'obtenir des produits. Avec la prise de conscience environnementale est apparue une volonté de changer nos méthodes, d'utiliser des réactifs moins polluants, de réaliser des réactions dans l'eau plutôt que dans des solvants toxiques, d'utiliser moins d'énergie.» Mais plus facile à dire qu'à faire. Car, pour cela, «les chimistes doivent accepter de revenir en arrière et de trouver de nouvelles méthodes pour faire des choses que la chimie classique sait faire depuis des décennies. La chimie verte consiste ni plus ni moins qu'à redécouvrir la chimie», affirme le chercheur.

C'est à partir des années 1990 que l'on a vu émerger une chimie plus soucieuse de son impact sur l'environne­ment et sur la santé humaine, précise son collègue Jérôme Claverie, également professeur au Département de chimie. En 1998, les chimistes américains Paul Anastas et John Warner ont établi les 12 principes de la chimie verte. Ceux-ci vont de la prévention de la pollution en évitant la production de résidus à la conception de produitspouvant se dégrader sans danger dans l'environnement, en passant par l'économie d'atomes de départ et d'étapes de synthèse, le remplacement des solvants toxiques, la limitation des dépenses énergétiques, l'utilisation de ressources renouvelables et de procédés catalytiques.

Catalyseurs recherchés

Les réactions catalytiques, nécessaires à la fabrication d'environ 80 % des produits manufacturés qui nous entourent, comme les plastiques, les carburants ou les médicaments, sont, en effet, considérées comme l'une des clés de la chimie verte. Plusieurs chercheurs de l'UQAM, dont Sylvain Canesi et Jérôme Claverie, tentent de découvrir de nouveaux catalyseurs. «On cherche des catalyseurs de plus en plus actifs, de plus en plus effi­caces, capables de transformer rapidement beaucoup de matière de départ, et de le faire dans l'eau — la majorité des catalyseurs ne supportent pas l'eau —, plutôt que dans des solvants toxiques», explique Jérôme Claverie.

Ce chercheur se spécialise dans la chimie des poly­mères, à la base, notamment, de tous les matériaux plastiques. Pour fabriquer des sacs en plastique, illustre-t-il, un milligramme de catalyseur suffit actuellement à produire 100 kilogrammes de polyéthylène. Mais impossible d'obtenir ce résultat sans avoir recours à des solvants toxiques. L'un des objectifs de son laboratoire, un précurseur dans ce domaine, est de trouver des cata­lyseurs ayant la même efficacité en milieu aqueux.

Le polyéthylène ne sert pas qu'à fabriquer des sacs en plastique. Très versatile, ce matériau se retrouve aussi dans les spatules de ski ou les gilets pare-balles. Plus léger que l'acier, il entre dans la composition des matériaux composites, de plus en plus utilisés dans la construction des avions, des trains et des voitures, ce qui permet de réduire leur coût énergétique. D'où l'intérêt de trouver de meilleurs catalyseurs pour produire de nouveaux polyéthylènes.

Malheureusement, il n'existe pas de règles permet­tant de prédire quel catalyseur sera le bon. Les chercheurs en sont réduits à procéder à tâtons. «On essaie un produit et on regarde ce qui se passe», dit Jérôme Claverie. Son laboratoire a obtenu des résultats prometteurs avec le palladium, mais le celui-ci est un métal rare. «Un sac vert produit dans l'eau grâce au palladium coûterait 100 fois plus cher qu'un sac vert ordinaire : d'un point de vue commercial, il n'aurait pas beaucoup d'avenir!», avoue le chercheur en riant.

Ce qui n'empêche pas ses travaux de susciter l'intérêt des industriels, notamment dans le domaine des adhésifs, des revêtements, des colles et des joints. «Ce sont des produits dont la fabrication n'est pas très verte, souligne le chercheur. Si on était capable de les produire de manière plus écologique, les débouchés seraient assurés.»

Son étudiante diplômée Laurence Piché (Ph.D. chimie, 12), première docteure de l'UQAM en chimie, vient de compléter un stage postdoctoral à la prestigieuse Université de Tokyo, l'équivalent au Japon de l'Université Harvard aux États-Unis. Son projet de recherche portait sur un procédé catalytique identifié comme l'un des 10 défis actuels de la catalyse industrielle. Ce défi consiste à transformer des alcènes, qui sont des sous-produits du pétrole, en alcools, utilisés dans d'innombrables produits chimiques. Actuellement, cette transformation néces­site deux étapes, car les alcènes doivent d'abord être transformés en aldéhydes, puis purifiés et débarrassés des sous-produits de réaction non désirés avant qu'on ne puisse obtenir des alcools. «L'équipe de recherche à laquelle je participais, comme d'autres ailleurs dans le monde, essaie de trouver des catalyseurs permettant de faire ces deux réactions en une seule étape, explique la chercheuse. C'est ici que cela devient de la chimie verte, car on économise du temps, de l'énergie et tout peut se faire dans une seule usine.»

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