Durabilité : mode d’emploi

Printemps 2016

La chimie est probablement plus présente dans votre vie que vous le pensez. Elle se cache dans la micropuce de votre téléphone intelligent. Dans la pilule que vous prenez tous les matins. Mais ces petites merveilles de la vie moderne ont un prix : souvent, leur fabrication repose sur des procédés « sales » et requiert des produits chimiques dangereux. Or, selon Robin Rogers, nous pouvons fabriquer nos ordinateurs (et nos médicaments, nos plats en plastique, notre carburant…) sans mettre notre planète en péril. Cette solution plus sûre et plus durable, c’est la chimie verte.

Par James Martin

greenchemistry_766 Robin Rogers credit Will LewEn 2015, on a établi un lien entre le bisphénol A et la présence de troubles du comportement chez des enfants dans une étude de Statistique Canada. Déjà considéré comme un perturbateur endocrinien, voilà que ce plastifiant d’emploi courant se retrouvait une fois de plus au banc des accusés. Le Canada a interdit l’utilisation du BPA dans les biberons en 2008, et un débat sur la possibilité d’une interdiction pure et simple fait rage actuellement. Mais pour Robin Rogers, en poste à McGill depuis 2015 à titre de titulaire de la Chaire d’excellence en recherche du Canada en chimie verte et en produits chimiques verts, la question n’est pas de savoir s’il faut remplacer le BPA par un autre plastifiant, mais plutôt de savoir comment fabriquer des biberons au moyen de polymères complètement différents, sans utiliser de plastifiants, quel qu’ils soient.

La chimie est partout. Sans réactions chimiques, pas de puces électroniques, de matières plastiques, de médicaments ni de carburants. Souvent, toutefois, les procédés de fabrication exigent le recours à des ingrédients toxiques ou produisent des déchets dangereux. Depuis 20 ans, Robin Rogers est l’une des figures de proue d’un mouvement de chercheurs militant en faveur de l’assainissement des procédés et des produits chimiques les plus « sales », sans baisse de la productivité. Le Pr Rogers précise que faire de la chimie verte ne se résume pas à utiliser les mêmes procédés en se contentant de remplacer les produits chimiques dangereux par des substances moins dangereuses. Il faut repenser les procédés chimiques de A à Z. « C’est un travail de longue haleine, j’en conviens, mais je préfère inventer la photographie numérique plutôt qu’un film renouvelable pour appareil-photo. »

C’est par le sel – plus précisément les liquides ioniques, classe de sels liquides – que le Pr Rogers a fait son entrée dans le monde de la chimie écoresponsable. De nombreux procédés de fabrication courants, par exemple la transformation du bois en papier, font appel à des solvants hautement toxiques. En 1996, ce chercheur a entrepris des expérimentations à l’Université de l’Alabama dans l’espoir de recréer ces procédés chimiques indispensables au moyen de solvants non toxiques, à savoir des sels liquides. Les résultats ont été si prometteurs que deux ans plus tard, il fondait le Center for Green Manufacturing, carrefour interdisciplinaire où se côtoient scientifiques, ingénieurs et professeurs en gestion désireux de faire équipe en recherche et développement de technologies vertes dans une optique de durabilité – sur le plan environnemental, économique et social – au sein du secteur manufacturier. « Bref, résume-t-il, l’idée est de regrouper l’expertise nécessaire au développement de technologies durables à l’étape de la conception plutôt qu’à l’étape de la commercialisation. »

Chimie appliquée

En tant que chercheur et professeur, Robin Rogers préconise une chimie responsable et utile à la société. « Comment se fait-il qu’on nous apprenne à fabriquer de nouvelles molécules sans jamais nous parler de toxicologie, de devenir dans l’environnement ou de ce qui pourrait se produire si quelqu’un en venait à se servir de ce nouveau produit chimique? », s’interroge-t-il. Citant en exemple un de ses homologues de l’Alabama, le scientifique George Washington Carver – qui a volé au secours des producteurs de coton en difficulté en leur proposant de remplacer la culture du coton par celle de l’arachide – il parle d’une « sorte de contrat social en vertu duquel les universitaires ont le devoir d’améliorer la qualité de vie de la société et ses moyens de subsistance ».

Le Pr Rogers travaille à l’extraction de polymères de divers biomatériaux dans le but de créer des matériaux novateurs et renouvelables pouvant remplacer les matières plastiques synthétiques. Cet été, il étrennera un tout nouveau laboratoire de recherche situé au sous-sol de l’ancien Pavillon des pâtes et papiers du campus du centre-ville de McGill. C’est là que son équipe mettra la dernière main à une bioraffinerie de démonstration pouvant extraire des biopolymères et des produits chimiques utiles de toute matière première biologique (y compris les déchets urbains et les arbres) avec une efficacité et une propreté inégalées à ce jour. L’équipe sait que son procédé fonctionne : l’enjeu, c’est maintenant la rentabilité.

Tout juste à côté, dans le Pavillon de chimie Otto Maass, l’équipe du Pr Rogers est à pied d’œuvre dans un laboratoire qui fourmille déjà d’activité et où on procède à l’extraction d’un polymère, la chitine, de carapaces de crevettes. Matériau bioactif et antimicrobien, à la fois souple et résistant, la chitine peut être utilisée dans la fabrication de nombreuses fournitures médicales, notamment du fil chirurgical et des pansements. Le hic, explique le chercheur, c’est que le processus traditionnel de désintégration  est « tellement polluant – il faut utiliser de l’acide chlorhydrique, de l’acide caustique et de l’acide méthanesulfonique – et énergivore qu’il n’y a pas un seul producteur de chitine sur le marché nord-américain. » À l’heure actuelle, les pansements et autres fournitures médicales sont fabriqués à partir de chitosane, dérivé inférieur produit à l’aide de soude caustique. Grâce à la technique novatrice et plus propre du Pr Rogers, une chitine supérieure, de fabrication canadienne, pourrait affronter la concurrence sur un marché évalué à 63 milliards de dollars américains.

Fibre écologique : atout économique

Lorsqu’il s’adresse à des étudiants au premier cycle, Robin Rogers aime bien commencer ses cours en citant Sir William Henry Bragg, scientifique britannique nobélisé qui a dit : Ce qui importe en sciences n’est pas tant de découvrir des faits nouveaux que d’envisager autrement des faits connus. « C’est exactement ce qui s’est passé pour moi avec les liquides ioniques, dit-il en se remémorant ce moment charnière de son parcours, en 1998. Tout le monde les connaissait, mais personne n’avait eu l’idée de s’en servir comme solvant. »

Pourtant, le monde de la chimie n’a pas sauté à pieds joints dans le train écologique. Des factions se sont fait tirer l’oreille. À leurs yeux, la chimie verte relevait davantage du délire environnementaliste que de la science pure et dure. Cette époque est pour ainsi dire révolue, souligne le Pr Rogers. Reste maintenant à convaincre le secteur privé.

« Il y a encore bien des gens allergiques au mot écologique. Pour eux, ça veut dire fragiliser l’économie. Dire aux gens de changer leurs habitudes. Mais selon moi, chimie verte est synonyme de croissance économique et de développement. Opter pour la chimie verte, c’est nous doter des outils, des méthodes, de la compréhension et des techniques nécessaires pour accéder à une nouvelle prospérité économique. »

À ses yeux, la collaboration est la clé du succès. Au lieu de mettre au point de nouvelles technologies dans l’espoir que l’industrie les adopte, il travaille main dans la main avec les entreprises afin d’intégrer des concepts tels que l’analyse du cycle de vie, la toxicité et la biodégradabilité à leurs pratiques commerciales. Et ça, c’est un travail qui s’effectue non pas en laboratoire, mais bien sur le terrain. Résultat : le chercheur collectionne les milles aériens.

Il en a accumulé plus de 2 000 000 – et a foulé six des sept continents au cours des deux dernières années – dans sa croisade auprès des scientifiques et des industriels en faveur de la chimie verte et de la durabilité. À Mumbai, il aide une raffinerie de pétrole à alléger son empreinte écologique en éliminant un dangereux catalyseur, le fluorure d’hydrogène. En Chine, il travaille à la transformation de résidus en produits avec la principale entreprise d’État dans le secteur de l’alimentation. Et aux États‑Unis, il apporte son expertise à un acteur important de l’industrie chimique qui souhaite éliminer les dangers de ses procédés de fabrication.

Parfois, les collaborations visent à bonifier non pas les procédés, mais bien le produit final, tout simplement. C’est ainsi que le Pr Rogers a prêté main-forte à Takeda Pharmaceuticals International Co., qui souhaitait améliorer la sulfasalazine. Cet anti-inflammatoire, utilisé notamment dans la polyarthrite rhumatoïde, était peu prescrit, parce qu’il était mal absorbé. En associant la molécule de sulfasalazine à un ion afin de créer un sel liquide, l’équipe du Pr Rogers a obtenu un médicament 4000 fois plus soluble dans l’eau que la molécule initiale, ce qui se traduit par une biodisponibilité – c’est-à-dire la fraction du médicament qui atteint la circulation générale – 2,5 fois plus grande.

« Si on reste dans notre tour d’ivoire, on ne comprend pas la perception et les besoins des gens. On ne peut pas travailler dans l’isolement. Ce serait si facile de rester ici, d’enseigner et de travailler avec mon équipe, mais aller à la rencontre des gens et essayer de changer les choses, c’est drôlement intéressant. »

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