Autant dans les domaines scientifiques qu’industriels, les considérations environnementales sont de plus en plus à l’ordre du jour, et la chimie n’y échappe pas. L’appellation chimie verte est vaguement définie comme étant une chimie respectueuse de l’environnement, et est souvent utilisée à toutes les sauces pour vanter les mérites de telle ou telle nouvelle découverte. Cet article a pour but de définir de manière claire et précise le concept de chimie verte tel qu’accepté par la communauté scientifique.
En effet, depuis les années 1850, les accomplissements de la chimie, surtout à l’échelle industrielle, se font souvent au prix de conséquences néfastes pour l’environnement, les travailleurs et les populations. Non seulement les produits chimiques fabriqués sont parfois dommageables pour l’environnement, mais leur confection peut nécessiter la manipulation de produits à haut risque et la génération de déchets chimiques dont il est difficile de se débarrasser.
Le concept de chimie verte provient des recommandations de l’Acte de Prévention de la Pollution, voté par le congrès des États-Unis en 1990, qui suggère que la manière idéale de diminuer les coûts occasionnés par la pollution est de la réduire à la source, plutôt que de régler les problèmes reliés à sa libération dans l’environnement. En 1998, Paul Anastas, alors employé de l’Agence de Protection de l’Environnement (EPA) des États-Unis, a publié, en collaboration avec J. C. Warner, un article définissant les 12 principes de la chimie verte. Tout procédé chimique doit satisfaire ces 12 critères pour être considéré parfaitement durable et sans impact néfaste sur l’environnement et la population humaine. Évidemment, il s’agit d’idéaux souvent très difficiles à atteindre, et il n’existe à ce jour aucun procédé chimique qui respecte parfaitement la totalité des critères. Ils sont plutôt considérés comme des suggestions à appliquer lors de la conception de nouveaux procédés ou lors de l’amélioration de procédés existants. Les 12 principes de la chimie verte se présentent comme suit :
• La prévention :
Il est préférable de prévenir la génération de déchets que de nettoyer, traiter ou recycler ces déchets par la suite.
• L’économie d’atomes :
Les méthodes de synthèse de produits chimiques doivent être conçues de manière à ce que la majorité des atomes contenus dans les réactifs utilisés se retrouvent dans le produit final. Par exemple, la pratique courante d’ajouter un groupement protecteur à une molécule, pour ensuite le retirer après quelques étapes, est une méthode très peu économe en atomes.
• La conception de synthèses moins dangereuses :
Lorsque c’est possible, les méthodes de synthèses devraient être conçues de manière à utiliser et à générer des substances qui ne possèdent pas ou très peu de toxicité pour la santé humaine et l’environnement.
• Le design de produits chimique plus sécuritaires :
Les produits chimiques fabriqués devraient être conçus de manière à effectuer leur fonction désirée tout en ayant une toxicité minimale. Cet objectif passe par l’amélioration de la sélectivité des composés et par des progrès dans le domaine des études toxicologiques.
• L’utilisation de solvants et d’auxiliaires plus sécuritaires :
L’utilisation de substances auxiliaires, tels les solvants ou les agents de séparation, devrait être évité si possible et sans impact néfaste si indispensable. La chimie supramoléculaire en phase solide ou les solvants réutilisables sont des outils pouvant permettre d’atteindre cet objectif.
• L’efficacité énergétique :
L’impact économique et environnemental du coût énergétique des procédés chimiques doivent être pris en considération. Idéalement, les réactions devraient s’effectuer à température et pression ambiantes.
• L’utilisation de ressources renouvelables :
Les produits de départ et réactifs devraient provenir de sources renouvelables plutôt que de ressources fossiles. Un grand nombre de produits chimiques commerciaux utilisés aujourd’hui sont dérivés du pétrole et des autres combustibles fossiles, alors que plusieurs d’entre eux pourraient être éventuellement fabriqués à partir de biomasse.
• La réduction des dérivés :
La dérivation des composés en synthèse, telle que l’utilisation de groupes protecteurs et d’auxiliaires chiraux, doit être évitée ou minimisée, car elle introduit des étapes supplémentaires qui nécessitent des réactifs et qui génèrent des déchets, en plus d’avoir une pauvre économie d’atomes.
• La catalyse :
Si possible, les réactifs stoechiométriques doivent être remplacés par des réactifs catalytiques, ce qui réduit la quantité de déchets et de produits à manipuler. Il existe différents types de catalyses (organométallique, organique, enzymatique, etc.) qui peuvent être appliquées à une panoplie de réactions.
• La conception de produits dégradables :
Les produits fabriqués devraient être conçus de manière à effectuer la fonction pour laquelle ils sont prévus, puis se dégrader en sous-produits inoffensifs une fois leur fonction accomplie. Ce critère vise principalement à éviter l’accumulation de produits chimiques dans l’environnement et les chaînes alimentaires.
• L’analyse en temps réel des polluants :
Les méthodes analytiques doivent permettre un suivi précis et en temps réel de la formation de composés dangereux tout au long d’un procédé, dans le but de pouvoir détecter, quantifier et idéalement contrôler les émissions de ces composés.
• Le développement d’une chimie plus sécuritaire :
Les réactifs impliqués dans un procédé chimique devraient être choisis de manière à éviter les produits pouvant occasionner des accidents tels que des feux, explosions ou dégagements massifs de polluants.
Il y a encore beaucoup de chemin à faire avant que toute la chimie pratiquée par l’Homme soit considérée comme complètement «verte», mais l’introduction de considérations environnementales dans la mentalité des scientifiques et des ingénieurs est un pas dans la bonne direction. Ces recommandations s’ajoutent aux contraintes économiques et matérielles dans la tâche déjà très complexe d’élaborer un procédé chimique à l’échelle industrielle. Toutefois, même s’ils semblent viser principalement les procédés à grande échelle, les principes de la chimie verte ne sont pas limités à l’industrie et peuvent aussi s’appliquer à n’importe quel choix d’ordre chimique, même en laboratoire de recherche.
Références :
http://www.epa.gov/greenchemistry
«Les douze principes de la chimie verte»
http://www.cnrs.fr/inc/recherche/programmes/docs/chimieverte.pdf
Anastas, P. T.; Warner, J. C.; Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press: New York, 1998, p.30.
«The chemical industry: from the 1850s until today»
http://findarticles.com/p/articles/mi_m1094/is_4_34/ai_56973853/
