Chimie verte ?

1990 : EU adoptent la loi de prévention de la pollution (« Pollution Prevention Act »).

The Pollution Prevention Act focused industry, government, and public attention on reducing the amount of pollution through cost-effective changes in production, operation, and raw materials use. Opportunities for source reduction are often not realized because of existing regulations, and the industrial resources required for compliance, focus on treatment and disposal.

Source reduction is fundamentally different and more desirable than waste management or pollution control. Source reduction refers to practices that reduce hazardous substances from being released into the environment prior to recycling, treatment or disposal. The term includes equipment or technology modifications, process or procedure modifications, reformulation or redesign of products, substitution of raw materials, and improvements in housekeeping, maintenance, training, or inventory control.

Pollution prevention includes practices that increase efficiency in the use of energy, water, or other natural resources, and protect our resource base through conservation.

Elle marque un changement d'attitude radical : plutôt que de traiter les déchets produits, il s'agit d'opérer une réduction à la source pour prévenir la pollution.

Le concept de « chimie verte » a été développé aux États-Unis au début des années 1990 dans le but d'offrir un cadre à la prévention de la pollution liée aux activités chimiques.

En 1991, l'agence américaine pour la protection de l'environnement lance la première initiative de recherche en chimie verte en proposant la définition suivante : La chimie verte a pour but de concevoir des produits et des procédés chimiques permettant de réduire ou d’éliminer l’utilisation et la synthèse de substances dangereuses.Dans cette définition, le terme « dangereuses » est pris au sens le plus large : le danger peut être physique (substance inflammable, explosive...), toxicologique (cancérogène, mutagène...) ou global (destruction de la couche d'ozone, changement climatique...).

En 1998, Cette définition a été développée en douze principes par les chimistes américains Anastas et Warner, qui ont contribué à faire naître et à populariser ce concept :

• 1. Prévention : il vaut mieux produire moins de déchets qu'investir dans l'assainissement ou l'élimination des déchets.

• 2. Économie d'atomes : les synthèses doivent être conçues dans le but de maximiser l'incorporation des matériaux utilisés au cours du procédé dans le produit final.

• 3. Synthèses chimiques moins nocives : les méthodes de synthèse doivent être conçues pour utiliser et créer des substances faiblement ou non toxiques pour les humains et sans conséquences sur l'environnement.

• 4. Conception de produits chimiques plus sécuritaires : les produits chimiques doivent être conçus de manière à remplir leur fonction primaire tout en minimisant leur toxicité.

• 5. Solvants et auxiliaires plus sécuritaires: lorsque c'est possible, il faut supprimer l'utilisation de substances auxiliaires (solvants, agents de séparation...) ou utiliser des substances inoffensives.

• 6. Amélioration du rendement énergétique : les besoins énergétiques des procédés chimiques ont des répercussions sur l'économie et l'environnement dont il faut tenir compte et qu'il faut minimiser. Il faut mettre au point des méthodes de synthèse dans les conditions de température et de pression ambiantes.

• 7. Utilisation de matières premières renouvelables: lorsque la technologie et les moyens financiers le permettent, les matières premières utilisées doivent être renouvelables plutôt que non-renouvelables.

• 8. Réduction de la quantité de produits dérivés: lorsque c'est possible, toute déviation inutile du schéma de synthèse (utilisation d'agents bloquants, protection/déprotection, modification temporaire du procédé physique/chimique) doit être réduite ou éliminée.

• 9. Catalyse : les réactifs catalytiques sont plus efficaces que les réactifs stœchiométriques. Il faut favoriser l'utilisation de réactifs catalytiques les plus sélectifs possibles.

• 10. Conception de substances non-persistantes : les produits chimiques doivent être conçus de façon à pouvoir se dissocier en produits de dégradation non nocifs, cela dans le but d'éviter leur persistance dans l'environnement.

• 11. Analyse en temps réel de la lutte contre la pollution: des méthodologies analytiques doivent être élaborées afin de permettre une surveillance et un contrôle en temps réel et en cours de production avant qu'il y ait apparition de substances dangereuses.

• 12. Chimie essentiellement sécuritaire afin de prévenir les accidents : les substances et la forme des substances utilisées dans un procédé chimique doivent être choisies de façon à minimiser les risques d'accidents chimiques incluant les rejets, les explosions et les incendies.

Chimie conventionnelle :

A + B-C + D A-B + C + D50 g 300 g 200 g 150 g théo 400 g théo

140 g exp 410 g exp93 %

2. L’économie d’atomes remplace les atomes.Rendement r = x 100

En chimie verte :

AU = % atomes utilisés = x 100

masse obtenue du produit recherché

masse théoriquement possible du produit recherché

atomes dans produit visé

atomes engagés

Produits Déchets

150

550En chimie verte : x 100 = 27 %

Pour former 13 000 tonnes d’Ibuprofène, on produit 20 000 t de déchets !

9. Catalyse : les réactifs catalytiques sont plus efficaces que les réactifs stœchiométriques.

Synthèse de l’IBUPROFENEProcédé Boots : 6 étapes

20 000 t de déchets !

Economie d’atomes 40 %

Pour former 13 000 tonnes, on produit 4 000 t de sous produits valorisés par leur utilisation dans les peintures.

donc 0 déchets !

Avantages environnementaux et économiques.

9. Catalyse : les réactifs catalytiques sont plus efficaces que les réactifs stœchiométriques.

Synthèse de l’IBUPROFENEProcédé BHC : 3 étapes par catalyse

Economie d’atomes 77 %

REACH EnRegistrement, Evaluation et Autorisation des produits chimiques

• Cette législation européenne est entré en vigueur le 1er juin 2007. • REACH rationalise et améliore l'ancien cadre règlementaire de l'Union

européenne (UE) sur les produits chimiques. • Les principaux objectifs de REACH sont d'assurer un niveau élevé de

protection de la santé humaine et l'environnement contre les risques que peuvent poser les produits chimiques, la promotion de méthodes d'essai alternatives, la libre circulation des substances au sein du marché intérieur et de renforcer la compétitivité et l'innovation.

• REACH fait porter à l'industrie la responsabilité d'évaluer et de gérer les risques posés par les produits chimiques et de fournir des informations de sécurité adéquates à leurs utilisateurs. En parallèle, l'Union européenne peut prendre des mesures supplémentaires concernant des substances extrêmement dangereuses, quand une action complémentaire au niveau européen se révèle nécessaire.

Exemple : Respecter REACH, les personnes et l’environnement

Procédé historique au phosgène :

RNH2 + COCl2 RNCO + 2 HCl RNHCO2R’amine phosgène isocyanate uréthane

Procédé sans phosgène :

RNH2 + CO2 RNCO + 2 H2O RNHCO2R’amine isocyanate uréthane

bilan : réactifs verts : CO2 au lieu du phosgène ( gaz moutarde)solvants verts : CO2 supercritique ou H2O au lieu des solvants

organiques

Non toxique, non inflammable, renouvelable et bon marché

R’OH

R’OH

Effet de serre ?

NON car on consomme le CO2 produit par d’autres industries !

Un exemple de solvant vert : CO2 super critique

De loin le + utilisé dans les fluides supercritiques

Point critique : Tc = 31 °C Pc = 74 bars

peu onéreux, non toxique,non inflammable, renouvelable, recyclable, pouvoir solvant ajustable,inerte chimiquement compatible « bio »

Applications : - synthèse chimique ( amélioration des procédés existants )- nettoyage de pièces mécaniques ( automobile, machine-outil )- extraction d’espèces chimiques naturelles ( caféine ou «  bio » )

pour des produits alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques

Quelques exemples d’activités avec les élèves :

Rédaction d’une charte « Chimie verte au laboratoire » ( en AP ? )

Dossier sur le CO2 SC « Quelles sont les ressources de la chimie verte ? » Stéphane Sarrade , EDP Editions

Biodégradabilité de polymère: dépolymérisation du PET :