Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Stimulée par une pression réglementaire de plus en plus contraignante, l’activité de recherche autour du remplacement des solvants (organiques) toxiques connait aujourd’hui un développement remarquable. De nombreuses alternatives ont été proposées mais la problématique rencontrée par l’homme du métier est souvent confrontée à une double réalité chimique et économique. En effet, il convient de trouver un solvant de remplacement qui permettra de retrouver les propriétés d’usage et de tenir compte du coût de la mise en œuvre de la solution de remplacement. Après avoir rappelé quelques définitions et grandes tendances dans le domaine des solvants verts, cet article abordera quelques stratégies de substitution, avant de passer en revue les principales solutions de remplacement.
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Bruno ANDRIOLETTI : Professeur des Universités - Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires (ICBMS – UMR CNRS 5246) Université Claude Bernard Lyon 1, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
L’omniprésence des solvants (organiques et aqueux) en chimie de spécialité génère une quantité de déchets considérable et requiert le développement de procédés d’extraction souvent coûteux et chronophages. De plus, la mise en place d’une réglementation de plus en plus contraignante conduit le monde industriel et académique à repenser la « problématique solvant ». Ainsi cette conjoncture offre à l’homme du métier une possibilité d’ouverture et d’évolution vers une chimie plus durable et plus respectueuse de l’environnement via la recherche de procédés ou de solvants alternatifs.
Si des approches sans solvants sont aujourd’hui réétudiées, la plupart du temps la substitution des solvants s’impose. À ces fins, des outils d’aide à la décision (méthode de Hansen-HSP, approches in silico type COSMO-RS) ont été développés, mais l’expertise de l’expérimentateur reste un passage obligé.
De très nombreuses alternatives sont aujourd’hui présentes sur le marché ou en cours de développement. Cependant, compte tenu du coût lié au changement d’un procédé, le choix de « LA » solution de remplacement s’avère souvent crucial et difficile. Néanmoins, cette notion de coût doit être analysée avec discernement, et notamment comparée aux coûts réels (et futurs) liés au retraitement et/ou à la destruction des solvants dans les procédés actuels.
Afin d’aider l’utilisateur dans ses choix, nous dressons ici un panorama des principales solutions de remplacement et discutons de la pertinence de chacune d’entre elles en termes environnementaux mais également économiques. Les avantages/inconvénients de chacune de ces approches seront discutés.
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- Version courante de sept. 2024 par Bruno ANDRIOLETTI, Jérémy CHAIGNON
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Solvants pour une chimie plus respectueuse de l’environnement
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1. La problématique « solvants »
De nombreuses études s’accordent sur le fait que malgré des contraintes environnementales croissantes, le marché des solvants est en progression constante et devrait atteindre 31,63 milliards de dollars à l’horizon 2020, avec un taux de croissance de 3,3 % par an de 2014 à 2020 . Ces chiffres correspondent à un volume de solvants qui atteindra 22,9 Mt en 2020 (contre 18,3 Mt en 2013). Ce marché est notamment porté par la forte demande de l’industrie des peintures et du revêtement, notamment dans les pays émergents.
Pourtant, l’utilisation massive de solvants contribue massivement au mauvais impact environnemental de la chimie de spécialité et de la chimie fine (tableau 1).
Afin de modérer cet impact, de nombreuses approches sont envisageables. À titre d’exemple, le développement de procédés en milieu concentré, voire sans solvant, est particulièrement séduisant. Ainsi, des stratégies de synthèse en phase gaz, en masse (état fondu) voire même à l’état solide (mécanochimie) sont aujourd’hui revisitées.
Lorsque l’utilisation de solvants s’avère indispensable pour des raisons de processabilité (viscosité, agitation, extraction…) ou de sécurité (pour contrôler l’exothermie d’une réaction par exemple), il convient alors de travailler en milieu relativement concentré, mais également d’utiliser le solvant le plus éco-compatible.
Au cours des vingt dernières années, un nombre considérable d’études a été consacré au développement de « solvants verts ». Cette terminologie très générale a parfois été utilisée abusivement et a parfois même été galvaudée. Qu’est-on en droit d’attendre derrière le terme « solvant vert » ? Capello...
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La problématique « solvants »
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Solvent Market Analysis By Product (Hydrocarbons, Alcohols, Esters, Ketones, Chlorinated) By Application (Printing Inks, Paints And Coatings, Pharmaceuticals, Adhesives & Cosmetics) And Segment Forecasts To 2020 - (http://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/solvent-market).
-
(2) - CAPELLO (C.), FISCHER (U.), HUNGERBUHLER (C.) - What is a green solvent ? A comprehensive framework for the environmental assessment of solvents. - Green Chem., 9, 927-934 (2007).
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(3) - JESSOP (P.G.) - Searching for green solvents. - Green Chem., 2011, 13, p. 1391-1398 (2011).
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(4) - HENDERSON (R.K.), JIMENEZ-GONZALEZ (C.), CONSTABLE (D.J.C.), ALSTON (S.R.), INGLIS (G.G.A.), FISHER (D.), SHERWOOD (J.), BINKSA (S.P.), CURZONS (A.D.) - Expanding GSK’s solvent selection guide – embedding sustainability into solvent selection starting at medicinal chemistry. - Green Chem., 13, p. 854-862 (2011).
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(5) - PRAT (D.), PARDIGON (O.), FLEMMING (H.W.), LETESTU (S.), DUCANDAS (V.), ISNARD (P.), GUNTRUM (E.), SENAC (T.), RUISSEAU (S.), CRUCIANI (P.), HOSEK (P.) - Sanofi’s...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
REACH : http://ec.europa.eu/enterprise/reach/index_fr.htm
Guides de sélection des solvants : http://www.acs.org/gcipharmaroundtable
Accès à l’acide biosuccinique : http://www.mosongomoukwa.com/blog/bio-based-materials-conference-puts-spotlight-bio-succinic-acid/
Material Safety Data Sheet Furfuryl Alcohol – PennAKem : http://www.pennakem.com/msds/furfurylalcoholpenn.pdf
HAUT DE PAGE
Clean Air Act Amendments of 1990 (104 Stat. 2468, P.L. 101-549)
Directive n° 1999/13/CE du 11/03/99 relative à la réduction des émissions de composés organiques volatils dues à l’utilisation de solvants organiques dans certaines activités et installations.
Directive 2001/81/EC of the European Parliament and of the council of 23 October 2001 on national emission ceilings for certain atmospheric pollutants (OJ L 309, 27.11.2001, p. 22).
Loi n° 83-634 du 13 juillet 1983 portant droits et obligations… (version consolidée du 3 mars 2002).
Décret n° 2000-44 du 13 janvier 2000 portant… (version consolidée au 5 octobre 2007) JO n° 11 du 14 janvier 2000 page 369...
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