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Une plateforme nationale pour la Chimie Durable

SusChem France est la déclinaison de la plateforme européenne SusChem Europe en France. Elle s’est structurée dans le cadre d’une action collective lancée par la DGCIS qui en a confié la maîtrise d’œuvre à l’UIC fin 2008. SusChem France, assure ainsi la représentativité de la chimie durable française au niveau européen, au niveau national dans les différentes instances d’innovation et sur le territoire via les UIC régionales.

Une action collective pour lancer la plateforme

D’une durée de trois ans (2008-2011), cette action collective a reposé sur un réseau permanent de onze personnes dont neuf en région. Le comité de pilotage a été mis en place et a rassemblé les principales parties prenantes : entreprises, associations, fédérations, institutionnels, pôles de compétitivité  etc.

Un outil pour la Chimie durable

La structuration de la chimie durable autour de SusChem France permet à ce jour :

  • de disposer d’une feuille de route de la chimie durable partagée entre les parties prenantes et reconnue au niveau politique,
  • d’avoir une «identification  opérationnelle,
  • d’être force de propositions et participer aux différents groupes de travail ou de réflexion de SusChem Europe,
  • d’envisager des actions collectives fortes pour s’inscrire dans les agendas de l’innovation en Europe (Innovation Union for 2020),
  • de valoriser l’innovation compétitive en chimie durable dans le Comité Stratégique de Filière chimie et matériaux en France,
  • d’améliorer la visibilité de nos innovations vis-à-vis des autres filières plus en aval,
  • d’avoir des actions ciblées pour les PME ETI au travers des chargés de mission SusChem déployés déjà dans huit régions.

 LA FEUILLE DE ROUTE

La plate-forme SusChem France a mis en place une démarche de réflexion sur le développement de la chimie durable française avec ses acteurs principaux. Ainsi, près d’une centaine de personnes a été mobilisée entre fin 2009 et fin 2010 pour réfléchir aux grands axes de travail qui permettraient d’atteindre les objectifs généraux définis ci-dessus.

De l’ensemble de ces contributions, le comité de pilotage a dégagé huit grands axes.

Les deux premiers sont focalisés sur les ressources. Pour l’industrie de la transformation de la matière, l’enjeu d’un accès diversifié aux matières premières est essentiel. La raréfaction des ressources fossiles doit conduire à trouver une alternative. Deux voies apparaissent déjà comme stratégiques, la première vise le carbone renouvelable issu des agro-ressources et de la biomasse. Notons d’ailleurs que les industriels de la chimie se sont engagés lors du Grenelle à introduire 15 % de matières premières renouvelables en 2017 dans leurs produits.

La deuxième voie est, elle, dédiée à l’exploitation des ressources issues du recyclage dans un concept d’économie circulaire.

Les deux axes suivants concernent les produits issus des transformations et adressent les marchés en aval des industries chimiques. Un ensemble de réponse des chimistes aux enjeux sociétaux de demain se situe dans le domaine de l’énergie (chimie pour l’énergie), mais aussi sur la conception et la mise au point de nouveaux matériaux toujours plus performants pour traiter les questions des matériaux intelligents, des nanomatériaux, de l’allégement, des résistances mécanique ou thermique (remplacement du métal)...

Mais pour répondre complètement à l’ensemble des critères de durabilité, il faut également travailler sur l’éco-efficience des procédés : “produire plus avec moins”, c’est-à-dire en économisant ressources et énergie tout en minimisant les impacts environnementaux. C’est l’objet du cinquième axe de traiter ce thème prometteur de la chimie durable.

Il n’y a pas de progrès sans mesure. C’est pourquoi l’axe six aborde les méthodes d’analyse qui vont permettre de s’assurer de la performance des procédés et des produits, mais aussi de mesurer leur impact.

Enfin deux axes transversaux concernent les outils de la mise en œuvre d’une chimie durable :

  • 3 d’une part l’éco-conception et l’analyse de cycle de vie qui doivent être systématisées à tous les niveaux pour que soient bien intégrés les grands enjeux environnementaux et sociétaux ;
  • 3 et d’autre part l’organisation de “l’écosystème” de l’innovation, déjà largement ébauchée par les pôles de compétitivité et qui doit conduire à une accélération de la mise sur le marché des innovations de la chimie durable pour ce qui nous concerne.

A chacun de ces axes correspond un chapitre de la feuille de route, dont on trouvera ci-dessous un bref résumé avec les principales idées qui ressortent sur chacun d’eux.

LES GRANDS AXES DE LA FEUILLE DE ROUTE

1/ Matières premières renouvelables et économie biosourcée

Pour sécuriser l’accès aux matières premières et en particulier au carbone, l’utilisation de matières premières renouvelables, issues de la biomasse, est indispensable.

Ceci implique de :

  • Promouvoir l’utilisation de matières premières renouvelables et soutenir les collaborations entre les agro-industriels et les chimistes ;
  • Adapter l’usine à la diversité de la biomasse et développer le concept de bioraffineries ;
  • Développer une forte synergie entre les sciences de la vie et la chimie notamment pour développer les compétences en biotechnologie et favoriser le couplage avec les procédés de catalyse chimique.

2/ Chimie et recyclage

Les déchets constituent une source de matière première stratégique alternative. La valorisation de matières premières rares ou à forte valeur passe par le développement de procédés chimiques spécifiques.

A cette fin il faut :

  • Développer les procédés de séparation et purification des métaux rares et des ressources stratégiques ;
  • Concevoir de nouveaux procédés pour redonner aux matières premières recyclées une valeur ajoutée identique à l’état initial ;
  • Contribuer à la structuration de la filière en regroupant l’ensemble des acteurs, par exemple dans une “association chimie et recyclage”, pour assurer l’efficacité, le rendement et le partage de la valeur.

3/ Matériaux avancés

La chimie est un acteur incontournable pour la production des matériaux nécessaires à la qualité de vie, à la santé, aux transports, à l’énergie et aux solutions pour lutter contre le changement climatique.

Cela ne peut se faire sans un socle solide de connaissances de la matière et de ses interactions avec son milieu.

Les actions suivantes s’avèrent donc nécessaires :

  • Améliorer la compréhension des relations structure/propriétés ;
  • Développer la modélisation et la simulation comme outils pour une conception plus rapide des matériaux ;
  • Renforcer les technologies d’élaboration, de mise en forme et de caractérisation des nanomatériaux ;
  • Concevoir de nouveaux composites et multi-matériaux.

4/ Chimie pour l’énergie

La chimie est indispensable dans la résolution de la question énergétique.

En particulier, elle est à la source de l’innovation pour :

  • Optimiser le stockage de l’énergie électrique (véhicules et sources intermittentes) et thermique (matériaux à changement de phase) ;
  • Développer les matériaux pour la production des énergies renouvelables, en particulier le photovoltaïque.

5/ Procédés éco-efficients

Dans le processus de la transformation de la matière, la mise au point de procédés éco-efficients est la clé de la durabilité.

Pour cela il convient de :

  • Développer des méthodes permettant l’industrialisation rapide de procédés éco-efficients, pour réduire de manière drastique les coûts d’investissement et l’intensité capitalistique ;
  • Optimiser la robustesse des procédés (facilité d’optimisation et de maintenance) et leurs impacts sur l’homme et l’environnement ;
  • Renforcer les travaux sur l’intensification des procédés pour concevoir des procédés plus compacts, plus économiques et minimisant les déchets et leurs empreintes environnementales.

On peut définir les procédés industriels pour la mise en œuvre d’une chimie durable comme des procédés “éco-efficients” qui répondent par cette définition à des enjeux :

  • Environnementaux et énergétiques par la mise au point de procédés plus sûrs, moins consommateurs d’énergie, de matières premières et de solvants moins polluants ;
  • Economiques par la réduction capitalistique des équipements de procédés, la maîtrise des coûts opératoires et de traitement des déchets ;
  • Sociétaux provenant des avantages techniques et économiques qui contribuent à la compétitivité de l’industrie chimique, assurant un maintien local des emplois et des sites de production.

6/ Analyse, méthodes, performance

Pour mieux comprendre, mais aussi pour modéliser, optimiser, anticiper ..., il est indispensable de mesurer. Il s’agit de quantifier et/ou qualifier les propriétés et les performances chimiques mais également d’évaluer les impacts sur l’homme et sur l’environnement.

Dans le cadre d’une chimie durable, les sciences analytiques sont challengées sur quatre thématiques :

  • Susciter l’émergence de plate-formes de compétences, incluant les compétences toxicologiques et éco-toxico-logiques, pour répondre à la complexité des demandes de la chimie ;
  • Développer les méthodes de spéciation et d’analyses de traces pour affiner l’évaluation des enjeux ;
  • Concevoir des méthodes robustes et fiables de mesure en ligne et de mesure de terrain ;
  • Faire progresser les techniques de caractérisation des matériaux et des nanomatériaux.

7/ Eco-conception

La chimie durable ne pourra pas se développer sans prendre en compte de manière systémique les enjeux environnementaux et sociétaux dans la conception de ses nouveaux produits et de ses nouveaux procédés.

Pour cela, il est nécessaire de travailler à développer des outils pratiques et accessibles à toutes les entreprises pour mesurer et évaluer les impacts, c’est-à-dire :

  • Développer des outils simplifiés d’analyse de cycle de vie (ACV) adaptés aux projets de la chimie pour permettre à l’ensemble du tissu industriel d’utiliser de manière systématique ces outils ;
  • Mettre au point des méthodologies d’évaluation de l’éco-efficience des procédés ;
  • Elargir la communauté scientifique et la formation pour ce domaine.
Quatre étapes jalonnent l’éco-conception des procédés

(c’est-à-dire, par définition, l’éco-efficience dès la conception) :

1/ La sélection des matières premières et de la voie chimique et/ou catalytique ;

2/ La synthèse de procédés (vision globale/systémique) : c’est à dire l’intégration matière et énergie des transformations chimiques, physiques et énergétiques liées à la mise en œuvre de la voie chimique sélectionnée (incluant la gestion des effluents) ;

3/ L’intensification de procédés (vision opérations unitaires) : c’est à dire la réduction des temps caractéristiques des étapes (ou opérations unitaires) du procédé (cinétique de réaction et/ou séparation, transfert thermique, transfert de matière) ;

4/ L’intégration du procédé dans le territoire dans son environnement de proximité via l’optimisation des utilités permettant de l’opérer (eau, énergies chaudes/froides, fluides,...) ; dans son environnement naturel via la gestion des déchets de fabrication et des effluents (gaz, liquides, solides) ; dans son environnement géographique via son intégration territoriale en zone industrielle et/ou urbaine, maximisant les synergies

8/ Le réseau d’innovation

Compétitivité et excellence sont bien sûr intimement liées à la capacité d’innover.

Favoriser l’innovation implique de :

  • Accompagner le développement de véritables écosystèmes d’innovation, en particulier autour de plates-formes collaboratives ;
  • Développer une méthodologie d’innovation propre à la chimie prenant en compte les métiers du chimiste en le situant en position de “fournisseur expert” ;
  • Favoriser l’ouverture pluridisciplinaire, en particulier dans la recherche, décloisonner les spécialités de l’innovation pour diminuer le “time to market” et en intégrant, lorsque cela est possible et a fortiori nécessaire, les sciences humaines et sociales.
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