Usines chimiques miniaturisées en flux - Produire mieux avec moins

Les événements mondiaux des années 2020 conduisent le monde à repenser certains modèles qui, jusqu'à peu, semblaient irremplaçables. La pandémie de COVID a pulvérisé les schémas économiques de certains produits manufacturés, parmi lesquels la limite sévère de l'approvisionnement en chimie fine, et donc en ingrédients pharmaceutiques actifs (API), a été mise en évidence. D'importantes pénuries de médicaments stratégiques se sont ainsi cruellement fait sentir, mettant en péril la capacité des systèmes de santé nationaux à soigner leurs concitoyens. La plupart des pays dits « industrialisés » ont montré les limites de leur appareil industriel dans cette situation d'urgence. De plus, le conflit russo-ukrainien a encore aggravé cette situation avec un besoin urgent de changement rapide et radical dans la réorganisation de l'industrie manufacturière.

Depuis le début des années 2000, la production de produits chimiques fins, tels que les API et leurs intermédiaires (dont la plupart sont tombés dans le domaine public), a été presque entièrement délocalisée dans des pays lointains, à la fois pour des raisons de coût et de moindres contraintes environnementales et de sécurité, ce qui est intrinsèquement lié à la méthode de production de ces composés : les réacteurs batch macroscopiques. En effet, l'utilisation de réacteurs discontinus signifie que, pour produire plus, il faut augmenter leur capacité, ce qui entraîne des investissements élevés et une main-d'œuvre importante, ainsi que des contraintes importantes en matière de sécurité. Cette logique a conduit au démantèlement des installations de production chimique dans de nombreux pays.

Contrairement à d'autres sciences qui ont révolutionné leurs concepts au cours des dernières décennies, la synthèse organique (pièce maîtresse de la fabrication des médicaments) utilise à peu près les mêmes outils depuis les années 1950 et repose encore sur des connaissances souvent empiriques. Or, il existe en 2024 une technologie autre que cette synthèse en réacteurs macrobatch : les réacteurs miniaturisés à flux continu. Là où la production conventionnelle nécessite de très grandes installations, la synthèse en flux continu utilise un outil de production de la taille d'un appareil ménager         . Cette « usine miniature » est à la fois modulaire et mobile ; elle pourrait être utilisée pour préparer différentes molécules d'intérêt sur différents sites en fonction des besoins locaux.

Cet article propose ainsi d’aborder les avantages des réacteurs en flux continu pour : réaliser des réactions impossibles en réacteur conventionnel (dépasser la frontière spatiotemporelle réactionnelle la plus basse), améliorer la sécurité des procédés chimiques (réduire l’exposition de l’opérateur, générer transitoirement des espèces toxiques/explosives), implémenter des usines 5.0 (par association avec des outils d’analyse en ligne et des algorithmes de rétrocontrôle).