Photo en microscopie optique polarisante d’une glace à la pomme

L’innovation dans la chimie de spécialités

Dossier : La chimie et les hommesMagazine N°576 Juin/Juillet 2002
Par Jean-Claude BRAVARD (67)

Alimentation

Alimentation

Lorsque le con­som­ma­teur déguste une glace, il n’imag­ine pas immé­di­ate­ment que ce pro­duit, si agréable au palais, est en fait un mélange com­plexe, redev­able de son goût et de sa tex­ture à une organ­i­sa­tion par­ti­c­ulière de la matière. On y trou­ve de l’eau sous forme de cristaux de glace, de l’air sous forme de mousse, des matières grass­es où sont par­tielle­ment sol­u­bil­isés cer­tains arômes et des polymères naturels qui se mélan­gent aux dif­férents ingré­di­ents et les lient ensemble…

Les mêmes con­sti­tu­ants répar­tis dif­férem­ment dans l’e­space con­duiraient à un pro­duit d’une tout autre nature. La for­mu­la­tion est tout à la fois le choix des con­sti­tu­ants et leur mise en forme (via un procédé de fab­ri­ca­tion). C’est cet ensem­ble qu’il faut maîtris­er pour pré­par­er de façon repro­ductible un pro­duit procu­rant du plaisir au con­som­ma­teur. La glace, qu’elle soit fab­riquée arti­sanale­ment ou indus­trielle­ment, est un des nom­breux pro­duits for­mulés aux­quels le con­som­ma­teur est habitué.


Pho­to en micro­scopie optique polar­isante d’une glace à la pomme. On voit une bulle d’air entourée de cristaux de dif­férents types.

Au cœur de la chimie de per­for­mance, la for­mu­la­tion a pour fonc­tion prin­ci­pale de mélanger des pro­duits en général incom­pat­i­bles et de les organ­is­er dans l’e­space afin que la pro­priété d’ap­pli­ca­tion, ici le goût et la tex­ture, soit optimale.

La chimie en dévelop­pant de nou­veaux addi­tifs de tex­tu­ra­tion et des arômes rend pos­si­ble la mul­ti­pli­ca­tion de pro­duits tou­jours plus élaborés sur les rayons ali­men­taires de nos supermarchés.

Bricolage

Il y a quelques années, lorsqu’un par­ti­c­uli­er décidait de repein­dre sa cham­bre à couch­er, il ne trou­vait sur le marché que des pein­tures à base de solvants organiques. À cause de l’odeur et de la tox­i­c­ité liée à l’é­va­po­ra­tion de ce solvant, il ne pou­vait pas dormir dans sa cham­bre pen­dant plusieurs jours. Désor­mais, l’u­til­i­sa­tion de pein­tures sans solvant (c’est-à-dire ” à l’eau ”) per­met de dormir sans prob­lème le soir même dans la pièce juste repeinte.

Une pein­ture est, de façon extrême­ment sim­pli­fiée, un mélange de par­tic­ules minérales ou organiques amenant la couleur et un polymère per­me­t­tant de lier ces par­tic­ules minérales entre elles en assur­ant l’ad­hé­sion sur le sup­port où la pein­ture est appliquée. La for­mu­la­tion tra­di­tion­nelle con­siste à dis­pers­er les par­tic­ules minérales ou organiques dans un solvant con­tenant le polymère. Une fois le pro­duit appliqué, le solvant s’é­va­pore et le polymère enrobe le minéral pour con­duire à un revête­ment sec.

Le rem­place­ment du solvant organique par de l’eau dans les pein­tures a été une étape-clé vers un pro­duit fon­cière­ment dif­férent, appor­tant des avan­tages écologiques indé­ni­ables. Pour ce faire, il a fal­lu dis­pers­er le polymère insol­u­ble dans l’eau sous la forme de petites par­tic­ules (appelées par­tic­ules de latex). La pein­ture con­tenant alors à la fois des par­tic­ules solides et liq­uides en sus­pen­sion doit cepen­dant garder toutes ses pro­priétés, que ce soit au moment de l’ap­pli­ca­tion ou dans le temps. Cela n’au­rait pas été pos­si­ble sans des pro­grès très impor­tants dans la sci­ence des col­loïdes qui étudie la matière fine­ment divisée dans des organ­i­sa­tions flu­ides com­plex­es (prob­lé­ma­tique d’ailleurs com­mune à l’alimentaire).

Automobile

La chimie con­tribue très sen­si­ble­ment à dimin­uer la con­som­ma­tion et les rejets de nos voitures mod­ernes. L’u­til­i­sa­tion de nou­velles sil­ices pré­cip­itées à haute dis­persibil­ité en rem­place­ment du noir de car­bone a per­mis d’abaiss­er sig­ni­fica­tive­ment la résis­tance au roule­ment des pneu­ma­tiques. Ceci a con­duit au développe­ment d’une nou­velle généra­tion de pneu­ma­tiques qui per­met soit de réduire la con­som­ma­tion de car­bu­rant de plusieurs % (gamme Ener­gy de Miche­lin par exem­ple), soit d’ad­hér­er mieux sur la neige.

Par ailleurs, asso­cié avec un fil­tre à par­tic­ules, l’ad­di­tif Eolys à bases d’oxy­des de ter­res rares de Rho­dia per­met d’élim­in­er plus de 99,9 % des par­tic­ules rejetées par les moteurs Diesel. Ce sys­tème unique équipe aujour­d’hui les derniers mod­èles Diesel du groupe PSA (607, 406, 307 et C5).

Ces quelques exem­ples ne sont qu’une infime par­tie de l’in­no­va­tion dans laque­lle la chimie est impliquée. Néan­moins on voit claire­ment que l’in­no­va­tion dans la chimie de spé­cial­ités ne peut se faire qu’en com­bi­nant sou­vent plusieurs tech­nolo­gies avancées, et une bonne con­nais­sance des attentes du marché.

La chimie de spécialités, perspective d’ensemble

Très sché­ma­tique­ment, elle com­porte deux catégories :

  • la chimie fine, qui pro­duit des molécules com­plex­es assu­jet­ties à des spé­ci­fi­ca­tions rigoureuses (matière active pour un médica­ment par exemple),
  • la chimie de per­for­mance, qui véhicule une pro­priété d’usage (par exem­ple goût, par­fum, tex­ture, pro­tec­tion aux UV, hydrofu­ga­tion, adhé­sion…) et où la com­po­si­tion chim­ique en soi est moins impor­tante pour l’u­til­isa­teur que la per­for­mance apportée.


La chimie, sou­vent mal com­prise du pub­lic, est présente pra­tique­ment dans tous les pro­duits de notre vie courante, sans que nous nous en ren­dions compte. En effet, le mar­ket­ing de ces pro­duits, qui ne pour­raient exis­ter sans la chimie, s’ac­com­mode mal de l’im­age qu’a le grand pub­lic de cette industrie.

Beau­coup d’en­tre nous ont comme seul sou­venir de la chimie celui de leurs cours de lycées ou de class­es pré­para­toires. C’est-à-dire celui d’une sci­ence expéri­men­tale un peu sta­tique, peu sym­pa­thique car sou­vent dan­gereuse, où la mémoire était essen­tielle et où les manip­u­la­tions fas­ti­dieuses — car con­v­enues à l’a­vance — lais­saient peu de place à l’imag­i­na­tion et à la créativité.

La réal­ité de la chimie de spé­cial­ités est bien dif­férente. C’est une sci­ence diver­si­fiée à évo­lu­tion rapi­de en sym­biose avec les métiers les plus avancés comme l’élec­tron­ique, la phar­ma­cie, l’a­groal­i­men­taire, la cos­mé­tique, les trans­ports. Cette indus­trie va bien au-delà de la sim­ple fab­ri­ca­tion de com­posés. Grâce à des com­pé­tences comme la physic­ochimie qui per­met de com­bin­er plusieurs pro­duits ou sys­tèmes non com­pat­i­bles a pri­ori, la chimie de spé­cial­ités four­nit à ses clients des for­mu­la­tions com­plex­es qui com­bi­nent sou­vent plusieurs pro­priétés d’usage.

Notre exi­gence accrue d’au­jour­d’hui quant à la san­té, la sécu­rité des pro­duits et la per­for­mance dans leurs appli­ca­tions n’est sat­is­faite que parce que la chimie per­met de réalis­er des pro­duits nou­veaux plus per­for­mants, plus sélec­tifs, plus sta­bles et moins agres­sifs envers l’homme et son environnement.

Les facteurs favorables au développement de la chimie de spécialités

L’in­no­va­tion dans la chimie de spé­cial­ités est favorisée par une con­ver­gence entre les nou­veaux besoins du marché et de la société mod­erne, d’une part, et l’ap­pari­tion de nou­velles tech­niques et out­ils, d’autre part.

Sans pré­ten­dre être exhaus­tif, plusieurs ten­dances lour­des de notre société favorisent le développe­ment de la chimie de spécialités.

  • L’ex­i­gence accrue en matière de qual­ité de la vie et de san­té, qui se traduit par une demande plus sophis­tiquée en matière de qual­ité des pro­duits, par exem­ple la recherche de nou­veaux médica­ments sans effets sec­ondaires sig­ni­fi­cat­ifs, de pro­duits ali­men­taires plus sûrs, de nou­veaux cos­mé­tiques encore plus pro­tecteurs pour la peau, de nou­veaux pro­duits plus écologiques (pein­tures sans solvants, nou­velles lessives, réduc­tion des quan­tités de matières actives dans les pro­duits agrochim­iques, véhicules moins polluants…).
     
  • La néces­sité de pro­duits aux pro­priétés ou aux per­for­mances nou­velles répon­dant à des besoins nou­veaux, on peut citer le développe­ment de l’élec­tron­ique et de toute la chimie asso­ciée mais aus­si l’in­dus­trie aéro­nau­tique et spa­tiale. Cela se traduit aus­si dans la plu­part des indus­tries plus tra­di­tion­nelles (nou­veaux tex­tiles, nou­velles pein­tures, nou­veaux par­fums, matéri­aux de con­struc­tion plus résis­tants, pneu­ma­tiques plus per­for­mants…). Le souci accru de dif­féren­ci­a­tion des grands clients sur leurs marchés s’est traduit au cours de ces dix dernières années par le développe­ment de parte­nar­i­ats avec les chimistes de spé­cial­ités qui ont adap­té leurs méth­odes et leurs moyens à cette évolution.
     
  • La recherche de procédés de fab­ri­ca­tion plus per­for­mants en ter­mes de coûts et de respect de l’en­vi­ron­nement est un souci per­ma­nent des chimistes, d’au­tant plus que les deux con­cepts sont sou­vent liés. Entre 1980 et 2000, la pro­duc­tion française a dou­blé alors que les rejets dans l’eau ont été divisés par 4, les émis­sions de SO2 par 5 et des oxy­des d’a­zote NOx par plus de 2.


Face à cette demande, la chimie de spé­cial­ités, qui investit entre 3 et 6 % de son chiffre d’af­faires en recherche et développe­ment, a pu innover grâce à l’évo­lu­tion d’outils et de tech­niques. On peut citer entre autres :

  • les pro­grès con­sid­érables des out­ils d’analy­ses (micro­scopie élec­tron­ique, réso­nance mag­né­tique nucléaire, chro­matogra­phies…), dans l’ap­proche des sys­tèmes réac­tion­nels com­plex­es et la déter­mi­na­tion pré­cise de la struc­ture molécu­laire ou cristalline de pro­duits ou mélanges complexes ;
     
  • la dis­po­si­tion d’outils nou­veaux d’ex­péri­men­ta­tion et d’analyse des résul­tats. Les tests hauts débits extrapolés de ceux util­isés en phar­ma­cie per­me­t­tent de tester expéri­men­tale­ment un nom­bre très impor­tant de solu­tions. Depuis cinq ans, pour étudi­er une réac­tion nou­velle, on peut mul­ti­pli­er le nom­bre de catal­y­seurs testés par 100 ou par 1 000 selon les cas. Une telle capac­ité d’ex­plo­ration per­met de rechercher des solu­tions orig­i­nales voire exo­tiques que l’on ne pou­vait pas envis­ager d’é­tudi­er avec des moyens plus limités ;
     
  • le développe­ment des moyens de cal­cul et d’outils de mod­éli­sa­tion, qui ont sig­ni­fica­tive­ment amélioré l’ef­fi­cac­ité et la sécu­rité des instal­la­tions indus­trielles et per­mis de met­tre au point de nou­veaux procédés ;
     
  • des nou­velles méth­odes de ges­tion de l’in­no­va­tion facil­itées par les méth­odes mod­ernes de com­mu­ni­ca­tion, qui facili­tent la fer­til­i­sa­tion croisée entre spé­cial­istes de dis­ci­plines ou tech­nolo­gies dif­férentes pou­vant être géo­graphique­ment éloignés. Ceci per­met de met­tre au point des inno­va­tions plus com­plex­es, véri­ta­bles solu­tions élaborées répon­dant aux prob­lèmes des clients. Aujour­d’hui, la majorité des inno­va­tions de Rho­dia provient de la fer­til­i­sa­tion croisée entre plusieurs tech­nolo­gies du groupe. Le quart des pro­jets est con­duit au sein d’équipes dont les mem­bres sont éloignés les uns des autres de cen­taines voire mil­liers de kilomètres.

L’avenir de la chimie de spécialités

Même si sa per­cep­tion par le grand pub­lic est décalée par rap­port à la réal­ité, la chimie de spé­cial­ités inno­vante devrait rester au cœur de notre développe­ment économique, car elle est, comme nous l’avons vu dans les exem­ples précé­dents, un parte­naire essen­tiel pour per­me­t­tre aux autres indus­tries de pro­gress­er. Rien qu’en France, la chimie est le deux­ième secteur man­u­fac­turi­er avec un chiffre d’af­faires de l’or­dre de 80 mil­liards d’euros.

Alors que cer­taines pro­duc­tions banal­isées se déplaceront vers des pays à main-d’œu­vre bon marché comme la Chine ou cer­tains pays de l’est de l’Eu­rope, la chimie de spé­cial­ités, pour se main­tenir en Europe occi­den­tale et con­tribuer de manière effi­cace au développe­ment du tis­su indus­triel de haute valeur ajoutée, doit gag­n­er deux défis : l’in­no­va­tion et l’amélio­ra­tion de son image auprès du public.

Si dans l’avenir, nous dis­posons de médica­ments plus per­for­mants, de voitures plus économiques dont la pein­ture s’au­to­ci­ca­trise lorsqu’elles sont rayées, de maisons qui se net­toient toutes seules sous l’ef­fet de la lumière ou de vête­ments qui nous assurent un con­fort égal mal­gré de fortes vari­a­tions de tem­péra­tures ambiantes, il est cer­tain que la chimie aura joué un rôle essen­tiel dans l’amélio­ra­tion de notre vie de tous les jours. 

Photos concernant la chimie par RHODIA COMMUNICATION
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