La chimie verte sort des éprouvettes

Nicole Ouvrard - Réussir Grandes Cultures Avril 2013

La chimie  verte sort des éprouvettes
À partir de l’amidon de maïs, on fabrique l’acide polylactique (PLA), une résine de polymère qui peut être travaillée de différentes façons, y compris transformée en fils pour faire des vêtements. © N. Ouvrard

Quelques chiffres

La chimie  verte sort des éprouvettes

. La chimie du végétal emploie en France 23 400 emplois directs et 63 000 emplois indirects selon une étude de l’Ademe en 2012. D’ici 2020, les emplois directs pourraient quasiment doubler.
. La chimie du végétal consomme en France 600 000 hectares de cultures en 2010 (avec une estimation à 1 million d’ha en 2020) et 40 millions de tonnes de bois et fibres végétales (estimation à 50 Mt en 2020).

Pour en savoir plus :

voir dossier de Réussir Grandes Cultures d'avril 2013. RGC n°268, p. 20 à 28.

Dans une économie marquée par le pétrole, la chimie du végétal trouve sa voie. Aujourd’hui en France, près de 10 % des besoins des chimistes sont couverts par les matières premières végétales. L’industrie chimique française, qui pèse 87 milliards d’euros de chiffre d’affaires, s’est fixé un objectif de 15 % à atteindre en 2017, dans le cadre du Grenelle de l’environnement. « C’est atteignable », assure Christophe Rupp Dahlem, président de l’association chimie du végétal (ACDV) et directeur des programmes d’innovation chimie du végétal chez Roquette, l’un des membres fondateurs de l’association. La progression suit à peu près la même tendance au niveau européen et mondial.
À l’international, de nombreux pays se sont lancés dans la course. « Les États-Unis et le Canada ont été les premiers à se positionner il y a six ou sept ans, explique Thierry Stadler, directeur du pôle de compétitivité IAR (Industrie agro-ressources). L’Europe a embrayé, avec en tête la France, l’Allemagne, les Pays-Bas et la Grande-Bretagne. » Mais actuellement, on observe un certain tropisme des industriels pour les pays asiatiques. « La Malaisie, l’Inde et la Thaïlande développent une chimie du végétal basée sur le palme en attirant les industries grâce à un soutien de l’État », poursuit-il. De plus, ces pays se trouvent à proximité des usines de produits manufacturés, notamment de la Chine. « Ce phénomène accompagne l’explosion de la production mondiale du palme, qui offre un très fort rendement, de 4 à 6 tonnes d’huile par hectare, ajoute Moussa Naciri, directeur du pôle oléochimie de Sofiprotéol. Les chimistes asiatiques ont développé une oléochimie de commodités, ce qui oblige les Européens à miser sur une chimie du végétal plus élaborée pour aller chercher de la valeur ajoutée. »

Deux stratégies possibles

Il existe deux approches en chimie du végétal : soit on fabrique des molécules biosourcées totalement identiques à celles de la pétrochimie pour les remplacer, soit on vise des propriétés (détergence, lubrification, revêtement…) et on cherche à les apporter par des molécules innovantes biosourcées. « Dans la première démarche, nous avons mis au point depuis un an la production de monopropylène glycol à partir de glycérine, un coproduit du biodiesel, souligne Jean-François Rous, directeur de l’innovation de Sofiprotéol. Ce produit, utilisé notamment comme dégivrant pour les avions et comme détergent, est strictement identique à celui fabriqué à partir du pétrole, si ce n’est qu’il est issu d’une matière première renouvelable et consomme moins d’énergie et moins de solvant au cours du process industriel. » C’est le cas de la majorité des process en chimie du végétal. De la même façon, Solvay produit en Thaïlande de l’épichlorhydrine à partir de glycérine, qui sert à la fabrication de résines époxy et se substitue à sa version pétrochimique. Du côté de la bioraffinerie de Pomacle-Bazancourt, dans la Marne, la société BioAmber, filiale d’ARD (Agro-industrie Recherches et Développements) appartenant à la filière céréalière, a créé un procédé exclusif pour produire de l’acide succinique à partir de biomasse issue de l’agriculture ou de l’exploitation forestière. Cet acide succinique biosourcé et ses dérivés sont protégés par une quarantaine de brevets. Selon la société, il coûte moins cher que celui produit à partir de pétrole et il est plus pur.
Dans la deuxième démarche visant à produire des molécules innovantes, on peut citer le polymère PLA qui aspire à remplacer le PET ou le polyéthylène dans l’emballage cosmétique ou agroalimentaire. De même la société Roquette a développé un dérivé d’isosorbide qui est utilisé comme plastifiant à la place des phtalates dans le PVC.

Un modèle économique fragile

Pour que les chimistes s’intéressent à ces molécules biosourcées, il faut qu’elles soient compétitives par rapport à leurs homologues fossiles. « Plus on est loin du consommateur, plus les intermédiaires de synthèse doivent être compétitifs, souligne Christophe Rupp-Dalhem, président de l’ACDV. Il y a dix ans, les prévisions sur la hausse du prix du pétrole étaient plus alarmistes qu’aujourd’hui. L’arrivée du gaz de schiste et du pétrole de schiste ont cantonné la hausse autour de 100 à 120 euros le baril. » Dans le même temps, le prix des matières premières végétales s’est enflammé, ce qui fragilise le modèle économique de la chimie du végétal à court et moyen terme. « Un plastique de base en éthylène revient à un euro le kilo. C’est le prix de notre matière première ! », souligne Jean-François Rous de Sofiprotéol.
Pour justifier un prix plus élevé, il faut que les bioproduits apportent un véritable avantage par rapport aux matières fossiles par exemple au niveau environnemental, lorsque leur emploi engendre une fuite vers l’environnement. C’est le cas des lubrifiants pour moteurs, des solvants, des tensio-actifs ou des détergents dans les produits à usage unique comme les shampoings et les lessives, ou encore des adjuvants de produits phytosanitaires. Les sociétés Novance et Oleon, filiales de Sofiprotéol ont développé des produits dans cette voie. « La chimie du végétal peut aussi répondre à des préoccupations sur la santé, par exemple en proposant des molécules alternatives aux phtalates ou au bisphénol A, qui sont controversés. Elle offre des solutions de remplacement à des interdictions de certains produits. Il existe sur le marché des biodétergents permettant de remplacer le trichloréthylène pour le nettoyage des métaux », illustre Thierry Stadler. Enfin, certains bioproduits offrent des caractéristiques techniques vraiment nouvelles qui apportent des solutions aux industriels. « Dans l’automobile, nous proposons des additifs aux huiles pour moteur qui augmentent leur pouvoir lubrifiant, donc allonge le kilométrage entre chaque vidange, explique Moussa Naciri. De même, en cosmétique, un émulsifiant d’origine végétale, non allergène, qui est en phase solide à 35 °C et liquide à 37 °C répond à une demande des consommatrices. »

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On peut tout faire avec les bioplastiques biodégradables, mais ils sont particulièrement pertinents pour fabriquer des produits ayant une durée de vie courte, notamment les emballages, les dosettes à café, les couches ou les couverts jetables. © N. Ouvrard

La France dans la course

Mais pour mettre au point de tels produits, il faut des années de recherche. « La France n’a pas pris de retard. Nous sommes dans la course, assure Carine Alfos, directrice innovation de l’institut des corps gras (Iterg). Notre enjeu est de poursuivre la mise au point de produits de haute spécificité pour se démarquer des marchés émergents et entrer sur des marchés de niche à forte valeur ajoutée », ce qui nécessite des moyens considérables en recherche et développement. « La recherche française en chimie du végétal est reconnue au niveau international, s’enthousiasme Thierry Stadler, directeur du pôle IAR. Les programmes d’investissements d’avenir soutenus par l’État à hauteur de 30 % à partir de 2011 ont été un véritable succès. » Ils ont notamment contribué au développement de l’institut français des matériaux agrosourcés (Ifmas) porté par Roquette et Florimond Desprez à Villeneuve d’Ascq (Nord) qui travaille sur la macromolécule d’amidon, ainsi que la plateforme de bioraffinerie de Pomacle-Bazancourt près de Reims, avec Vivescia et Cristal Union qui travaille surtout la chimie issue des sucres provenant de la betterave, de l’amidon ou de la plante entière. « Le démonstrateur industriel Biodémo travaillant sur les procédés de biotechnologies blanches est unique en Europe, et une chaire de l’école centrale de Paris vient de s’installer sur le site de Bazancourt », poursuit-il. Le programme Pivert (Picardie Innovations végétales, enseignements et recherches technologiques) porté notamment par Sofiprotéol, travaille quant à lui sur les oléagineux. Installé à Compiègne, il s’agit d’un institut d’excellence visant à créer une bioraffinerie des oléagineux, c’est-à-dire à transformer non seulement les huiles mais la plante entière en produits chimiques renouvelables. « Ces sites sont des outils uniques qui ont une visibilité internationale », insiste Thierry Stadler.

Une association unique au monde

Pour Christophe Rupp Dahlem, la France a de vrais atouts pour conquérir ce marché de la chimie du végétal. « Nous avons un tissu agricole important avec des volumes réguliers, une organisation économique et une logistique performantes, des bioraffineries de taille mondiale comme Sofiprotéol, Roquette ou Tereos. Et nous avons aussi une industrie chimique non négligeable qui nous place en deuxième position derrière l’Allemagne, avec par exemple Arkema ou Solvay. C’est une force. À cela s’est ajoutée la création, il y a cinq ans, de l’association chimie du végétal (ACDV). Celle-ci met en relation les différents maillons de cette filière : la production agricole, les chimistes mais aussi les sociétés utilisatrices comme Seb ou Michelin, les producteurs d’encres et peintures ou encore le syndicat de l’emballage souple. Cette association est unique au monde. La France est reconnue comme le fer de lance de la chimie du végétal. Nous sommes passés d’une opportunité à une réalité. »

Ne pas laisser partir les usines

Il y a une réelle demande des consommateurs et de nombreuses solutions sont dans les tiroirs, mais certains industriels hésitent dans le contexte économique actuel. Toute la difficulté est de passer de la recherche, puis au pilote industriel et enfin à la phase d’industrialisation. « Si les soutiens financiers sont présents pour la recherche et le développement, ils se tarissent pour aider à la construction des usines, qui ont tendance à fleurir sur d’autres continents. Le Brésil, les États-Unis et la Malaisie sont des concurrents sérieux. Il faut nous battre, nous avons les outils pour le faire, lance Christophe Rupp Dahlem. C’est dans cet objectif que nous voulons initier, avec l’appui de l’Union européenne, le programme Bridge basé sur un partenariat public-privé (PPP) pour attirer des financements. » Le président de l’association Chimie du végétal se dit confiant car la bio-économie est un sujet à la mode.

(1) Voir L’article sur les biopolymères en page 25.

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