Solvants vertsEdit
La principale application des solvants dans les activités humaines concerne les peintures et les revêtements (46% de l’utilisation). Les applications en plus petit volume comprennent le nettoyage, le dégraissage, les adhésifs et dans la synthèse chimique. Les solvants traditionnels sont souvent toxiques ou chlorés. Les solvants verts, en revanche, sont généralement moins nocifs pour la santé et l’environnement et de préférence plus durables. Idéalement, les solvants seraient dérivés de ressources renouvelables et se biodégraderaient en un produit inoffensif, souvent d’origine naturelle. Cependant, la fabrication de solvants à partir de la biomasse peut être plus nocive pour l’environnement que la fabrication des mêmes solvants à partir de combustibles fossiles. L’impact environnemental de la fabrication des solvants doit donc être pris en compte lors de la sélection d’un solvant pour un produit ou un procédé. Un autre facteur à prendre en compte est le devenir du solvant après son utilisation. Si le solvant est utilisé dans une situation fermée où la collecte et le recyclage du solvant sont possibles, il faut prendre en compte le coût énergétique et les dommages environnementaux associés au recyclage ; dans une telle situation, l’eau, dont la purification demande beaucoup d’énergie, n’est peut-être pas le choix le plus écologique. D’autre part, un solvant contenu dans un produit de consommation est susceptible d’être libéré dans l’environnement lors de son utilisation, et l’impact environnemental du solvant lui-même est donc plus important que le coût énergétique et l’impact du recyclage du solvant ; dans ce cas, l’eau est très probablement un choix écologique. En bref, il faut prendre en compte l’impact de toute la durée de vie du solvant, du berceau à la tombe (ou du berceau au berceau s’il est recyclé). Ainsi, la définition la plus complète d’un solvant vert est la suivante : « un solvant vert est le solvant qui fait qu’un produit ou un procédé a le moins d’impact sur l’environnement pendant tout son cycle de vie »
Par définition, donc, un solvant peut être vert pour une application (parce qu’il entraîne moins de dommages environnementaux que tout autre solvant qui pourrait être utilisé pour cette application) et pourtant ne pas être un solvant vert pour une application différente. Un exemple classique est celui de l’eau, qui est un solvant très écologique pour les produits de consommation tels que le nettoyant pour cuvettes de toilettes, mais qui ne l’est pas pour la fabrication du polytétrafluoroéthylène. Pour la production de ce polymère, l’utilisation de l’eau comme solvant nécessite l’ajout de tensioactifs perfluorés qui sont très persistants. Au lieu de cela, le dioxyde de carbone supercritique semble être le solvant le plus écologique pour cette application car il fonctionne bien sans aucun tensioactif. En résumé, aucun solvant ne peut être déclaré « solvant vert » à moins que la déclaration ne soit limitée à une application spécifique.
Techniques de synthèseModifié
Des techniques de synthèse nouvelles ou améliorées peuvent souvent offrir une meilleure performance environnementale ou permettre une meilleure adhésion aux principes de la chimie verte. Par exemple, le prix Nobel de chimie 2005 a été attribué à Yves Chauvin, Robert H. Grubbs et Richard R. Schrock, pour le développement de la méthode de métathèse en synthèse organique, avec une référence explicite à sa contribution à la chimie verte et à une « production plus intelligente ». Une étude de 2005 a identifié trois développements clés de la chimie verte dans le domaine de la synthèse organique : l’utilisation du dioxyde de carbone supercritique comme solvant vert, le peroxyde d’hydrogène aqueux pour les oxydations propres et l’utilisation de l’hydrogène dans la synthèse asymétrique. D’autres exemples de chimie verte appliquée sont l’oxydation à l’eau supercritique, les réactions sur l’eau et les réactions en milieu sec.
La bioingénierie est également considérée comme une technique prometteuse pour atteindre les objectifs de la chimie verte. Un certain nombre de produits chimiques importants peuvent être synthétisés dans des organismes modifiés, comme le shikimate, un précurseur du Tamiflu qui est fermenté par Roche dans des bactéries. La chimie click est souvent citée comme un style de synthèse chimique compatible avec les objectifs de la chimie verte. Le concept de » pharmacie verte » a récemment été articulé sur la base de principes similaires.
Dioxyde de carbone comme agent gonflantEdit
En 1996, Dow Chemical a remporté le prix des conditions de réaction les plus vertes pour son agent gonflant 100 % dioxyde de carbone pour la production de mousse de polystyrène. La mousse de polystyrène est un matériau courant utilisé dans l’emballage et le transport des aliments. Sept cent millions de livres sont produites chaque année rien qu’aux États-Unis. Traditionnellement, les CFC et autres produits chimiques appauvrissant la couche d’ozone étaient utilisés dans le processus de production des feuilles de mousse, ce qui présentait un grave danger pour l’environnement. Des hydrocarbures inflammables, explosifs et, dans certains cas, toxiques, ont également été utilisés pour remplacer les CFC, mais ils présentent leurs propres problèmes. Dow Chemical a découvert que le dioxyde de carbone supercritique fonctionne tout aussi bien comme agent gonflant, sans nécessiter de substances dangereuses, ce qui permet de recycler plus facilement le polystyrène. Le CO2 utilisé dans le processus est réutilisé à partir d’autres industries, de sorte que le carbone net libéré par le processus est de zéro.
HydrazineEdit
S’attaquant au principe n°2, le procédé Peroxyde permet de produire de l’hydrazine sans cogénération de sel. L’hydrazine est traditionnellement produite par le procédé Olin Raschig à partir d’hypochlorite de sodium (l’ingrédient actif de nombreux agents de blanchiment) et d’ammoniac. La réaction nette produit un équivalent de chlorure de sodium pour chaque équivalent du produit ciblé, l’hydrazine :
NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O
Dans le procédé Greener Peroxide, le peroxyde d’hydrogène est employé comme oxydant et le produit secondaire est l’eau. La conversion nette suit :
2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O
En ce qui concerne le principe n°4, ce procédé ne nécessite pas de solvants d’extraction auxiliaires. La méthyléthylcétone est utilisée comme support pour l’hydrazine, la phase intermédiaire de la cétazine se sépare du mélange réactionnel, ce qui facilite le travail sans avoir besoin d’un solvant d’extraction.
1,3-PropanediolEdit
Le principe d’adressage #7 est une voie verte pour le 1,3-propanediol, qui est traditionnellement généré à partir de précurseurs pétrochimiques. Il peut être produit à partir de précurseurs renouvelables via la bioséparation du 1,3-propanediol en utilisant une souche d’E. coli génétiquement modifiée. Ce diol est utilisé pour fabriquer de nouveaux polyesters pour la fabrication de tapis.
LactideEdit
En 2002, Cargill Dow (maintenant NatureWorks) a remporté le prix des conditions de réaction plus vertes pour leur méthode améliorée de polymérisation de l’acide polylactique . Malheureusement, les polymères à base de lactide ne donnent pas de bons résultats et le projet a été abandonné par Dow peu après l’obtention du prix. L’acide lactique est produit par la fermentation du maïs et converti en lactide, le dimère ester cyclique de l’acide lactique, par une cyclisation efficace, catalysée par l’étain. L’énantiomère L,L-lactide est isolé par distillation et polymérisé à l’état fondu pour donner un polymère cristallisable, qui a quelques applications, notamment dans le textile et l’habillement, la coutellerie et l’emballage alimentaire. Wal-Mart a annoncé qu’il utilisait ou utiliserait le PLA pour l’emballage de ses produits. Le processus PLA de NatureWorks substitue des matériaux renouvelables aux matières premières pétrolières, ne nécessite pas l’utilisation de solvants organiques dangereux typiques des autres processus PLA, et donne un polymère de haute qualité qui est recyclable et compostable.
Dos de dalles de moquetteEdit
En 2003, Shaw Industries a sélectionné une combinaison de résines polyoléfines comme polymère de base de choix pour EcoWorx en raison de la faible toxicité de ses matières premières, de ses propriétés d’adhérence supérieures, de sa stabilité dimensionnelle et de sa capacité à être recyclé. Le composé EcoWorx devait également être conçu pour être compatible avec les fibres de moquette en nylon. Bien qu’EcoWorx puisse être récupéré à partir de n’importe quel type de fibre, le nylon-6 présente un avantage significatif. Les polyoléfines sont compatibles avec les méthodes connues de dépolymérisation du nylon-6. Le PVC interfère avec ces procédés. La chimie du nylon-6 est bien connue et n’est pas prise en compte dans la production de première génération. Dès le début, EcoWorx a satisfait à tous les critères de conception nécessaires pour répondre aux besoins du marché du point de vue de la performance, de la santé et de l’environnement. Les recherches ont montré que la séparation de la fibre et du support par élutriation, broyage et séparation à l’air s’est avérée être la meilleure façon de récupérer les composants de la face et du support, mais une infrastructure pour renvoyer l’EcoWorx post-consommation au processus d’élutriation était nécessaire. La recherche a également indiqué que la dalle de moquette post-consommation avait une valeur économique positive à la fin de sa vie utile. EcoWorx est reconnu par MBDC comme un design certifié cradle-to-cradle.
Transestérification des graissesEdit
En 2005, Archer Daniels Midland (ADM) et Novozymes ont remporté le Greener Synthetic Pathways Award pour leur procédé d’interestérification enzymatique. En réponse à l’étiquetage obligatoire des graisses trans sur les informations nutritionnelles par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis d’ici le 1er janvier 2006, Novozymes et ADM ont travaillé ensemble pour développer un processus enzymatique propre pour l’interestérification des huiles et des graisses en interchangeant les acides gras saturés et insaturés. Il en résulte des produits commercialement viables sans acides gras trans. Outre les avantages pour la santé humaine de l’élimination des gras trans, le procédé a permis de réduire l’utilisation de produits chimiques toxiques et d’eau, d’éviter de vastes quantités de sous-produits et de réduire la quantité de graisses et d’huiles gaspillées.
Acide bio-succiniqueEdit
En 2011, le prix des réalisations exceptionnelles en chimie verte par une petite entreprise a été décerné à BioAmber Inc. pour la production intégrée et les applications en aval de l’acide succinique biosourcé. L’acide succinique est un produit chimique de base qui constitue une matière première importante dans la formulation de produits d’usage courant. Traditionnellement, l’acide succinique est produit à partir de matières premières pétrolières. BioAmber a mis au point un procédé et une technologie qui produisent de l’acide succinique à partir de la fermentation de matières premières renouvelables à un coût et une dépense énergétique inférieurs à ceux de l’équivalent pétrolier, tout en séquestrant le CO2 au lieu de l’émettre. Cependant, la baisse des prix du pétrole a précipité la société dans la faillite et l’acide succinique bio-sourcé est maintenant à peine fabriqué.
Les produits chimiques de laboratoireEdit
Plusieurs produits chimiques de laboratoire sont controversés du point de vue de la chimie verte. L’Institut de technologie du Massachusetts a créé un assistant d’alternatives « vertes » pour aider à identifier des alternatives. Le bromure d’éthidium, le xylène, le mercure et le formaldéhyde ont été identifiés comme les « pires contrevenants » pour lesquels il existe des alternatives. Les solvants, en particulier, contribuent largement à l’impact environnemental de la fabrication de produits chimiques et l’on s’attache de plus en plus à introduire des solvants plus écologiques au stade le plus précoce du développement de ces processus : les méthodes de réaction et de purification à l’échelle du laboratoire. Dans l’industrie pharmaceutique, GSK et Pfizer ont tous deux publié des guides de sélection des solvants à l’intention de leurs chimistes chargés de la découverte de médicaments.