Le vivant
Le vivant doit-il doit-il
être réduit à de grands être réduit à de grands
intermédiaires chimiques?
intermédiaires chimiques?
Martino Nieddu martino.nieddu@univ-reims.fr
Ce travail qui n'engage que l'auteur, a bénéficié d'une aide de l'Agence Nationale de la Ce travail qui n'engage que l'auteur, a bénéficié d'une aide de l'Agence Nationale de la Recherche portant la référence ANR-09-CP2D-01-01"
Recherche portant la référence ANR-09-CP2D-01-01"
"Une Approche Economique de l'intégration des dimensions socio-économiques et
"Une Approche Economique de l'intégration des dimensions socio-économiques et techniques dans les Programmes de Recherche en Chimie Doublement Verte"
techniques dans les Programmes de Recherche en Chimie Doublement Verte"
dans le programme ANR "Chimie et procédés pour le développement durable")dans le programme ANR "Chimie et procédés pour le développement durable") Projet interdisciplinaire impliquant trois équipes de l'Université de Reims (48 mois, début oct. 2009) Organisations Marchandes et Institutions (EA 2067) Institut de Chimie Moléculaire de Reims (UMR CNRS) Fractionnement des AgroRessources et Environnement (UMR INRA) Coordinateur : M. Nieddu
Communication dans le cadre de l'Action Nationale CNRS
Quelle place pour la chimie dans une société durable
9 -24 octobre 2009, Institut Scientifique de Cargèse– Corse
Ce travail a bénéficié d'une aide de l'Agence Nationale de la Recherche portant la référence ANR-09-CP2D-01-01"
("Une Approche Economique de l'intégration des dimensions socio-économiques et techniques dans les Programmes de Recherche en Chimie Doublement Verte" dans le programme ANR "Chimie et procédés pour le développement durable")
Est ce que les technologies Est ce que les technologies
qui s'imposent sont qui s'imposent sont
les technologies les meilleures les technologies les meilleures
(du point de vue du Développement (du point de vue du Développement
Durable /
Durable / Chimie doublement verte Chimie doublement verte ) ) ou est qu'elles deviennent
ou est qu'elles deviennent les meilleures
les meilleures (du point de vue du
(du point de vue du Développement Développement Durable
Durable /Chimie doublement verte) /Chimie doublement verte) parce qu'elles se sont imposées ?
parce qu'elles se sont imposées ?
Au centre des process
des « produits agro-industriels intermédiaires »
Thomas, 2008
Deux modèles ?
• Une bioraffinerie des champs ?
• articulée à un territoire,
• des process basés sur les matières premières
agricoles locales
• Un rayon de collecte à optimiser...
• Une bioraffinerie portuaire ?
• articulée à des sites pétroliers existants
• des M1ère livrées au cours mondial
• (re)produire les précurseurs
chimiques existants (ex:éthylène)
Une bioraffinerie intégrée ?
1. Interpréter les mutations comme 1. Interpréter les mutations comme
une transition vers un nouveau une transition vers un nouveau
régime socio-technique ? régime socio-technique ?
La formation d'un nouveau RST est expliquée comme la coévolution (Geels, 2005) :
des institutions,
des comportements de consommation
des artefacts qui sont au centre du régime.
Si l’on applique ce schéma à la nouvelle chimie biosourcée,
Bioraffinerie = artefact principalBioraffinerie = artefact principal
Elle organise les nouvelles relations intersectorielles entre agriculture et chimie.
1.b - Discuter la transition à partir d'une 1.b - Discuter la transition à partir d'une
approche économique ? approche économique ?
Monde de division du travail, dans lequel les scientifiques jouent un rôle central :
− Knowledge-Based Bio-Economy (Commis.
Europ.)
− Coordination en univers incertain : des projets scientifiques pour explorer la diversité de voies technico-économiques,
− Combinaison des logiques de rivalité avec l'intégration de savoirs communs et la recherche de solutions collectives dans les programmes de recherche scientifique.
Donc une forme de « concurrence / coopération » formation de patrimoines productifs collectifs.
I-C Discuter la transition : I-C Discuter la transition :
Intégrer les dimensions Intégrer les dimensions
socio-économiques et techniques socio-économiques et techniques
Sous-
systèmes scientifiques
Développement le long d'une ligne logique interne à une discipline
Logique de cohérence
scientifique interne Sous-
systèmes techniques
Objets technologiques
complexes -nécessité de techn. complémentaires, combinatoires, cumulatives
Logiques
d'optimisation, mais aussi de compromis entre fonctionnalités Sous-système
sociétal Besoins exprimés (ou non) Contestation des systèmes techniques et scientifiques.
Logique
d'acceptabilité des technologies
Sous-
systèmes
économiques
Recherche d'appropriabilité Capacités de prod.
inemployées
Eviter couts de changement
Combinaison des logiques de
coopération et de concurrence
2. Un paradoxe : le 2. Un paradoxe : le
développement durable passe développement durable passe
par l'intensification...
par l'intensification...
9 milliards d'hommes à nourrir, mais aussi
habiller, chauffer et transporter, ...
Avec des ressources renouvelables...
Pression accrue sur l'environnement
Comment faire une Comment faire une intensification
intensification écologique ? écologique ?
Passé : Développement extensif
extensif de l'Agriculture industrielle et Agro-
industries (utilisent + de capital, d'engrais, ... par unité produite)...
Des produits, mais
aussi des co-produits non désirés...
Aujourd'hui :Aujourd'hui : Valoriser Valoriser les tous co-produits, les tous co-produits,
intensifier...
intensifier...
2.b Un exemple de l'intensification : 2.b Un exemple de l'intensification : une complémentarité Biocarburants / une complémentarité Biocarburants /
Agriculture Industrielle Agriculture Industrielle
Une barrière anthropologique ?
les produits qui ont franchi la barrière de l'usage industriel peuvent-ils revenir dans l'alimentaire ?
(cf dans cette école-chercheurs le débat sur la consommation d'eaux recyclées)
3. Les « technological expectations » 3. Les « technological expectations »
promesses de la « révolution bio-tech » ? promesses de la « révolution bio-tech » ?
Le développement du mythe de la
« révolution biotech »
« révolution biotech » dès le début des années 1960(*)
moteur des espérances technologiques de la chimie biosourcée?
… Des doutes dans la pharmacie :
« the revolutionary model of technological change associated with biotechnology is not supported by empirical evidence » (Hopkins et alii, 2007, Research Policy,
Volume 36, Issue 4, May 2007, Pages 566-589) (*) Sharp David H. (1989)- Bioprotein Manufacture : a
Critical Assessment, Ellis Horwood -Bud R. (1991) - Biotechnology in the Twentieth Century, Social Studies of Science, Vol. 21, No. 3 (Aug., 1991), pp. 415-457
Promesses des biotechnologies Promesses des biotechnologies
Maitrise de la carte du métabolisme
cellulaire
Cycle de Kreps et production
d'intermédiaires
3.b le programme biotech de 3.b le programme biotech de déconstruction de la biomasse déconstruction de la biomasse
Valorisation de la plante entière
Extraire les sucres contenus dans les celluloses et
hémicelluloses,
Valoriser les
lignines : vers le furfural
3.c Une stratégie contre intuitive ? vaincre 3.c Une stratégie contre intuitive ? vaincre
la “la “biomass récalcitrance”(Himmel et al, 2008 )biomass récalcitrance”(Himmel et al, 2008 )
Les biotechnologies ont alors à répondre à un défi: donner des solutions low cost de traitement de la biomasse, Des procédés plus classiques
pour une première génération de bioraffinerie ? qui joueraient le rôle de
technologies de “transition vers la
transition” ?
« La biomasse a construit de
superbes
mécanismes pour résister aux
assauts des
microbes et des animaux sur ses sucres de
structures »
Des process plus classiques de réduction de la biomasse en syngas
4. Discuter la logique de substitution 4. Discuter la logique de substitution
terme à terme ? terme à terme ?
Si la bioraffinerie se donne pour tâche de produire les grands intermédiaires de la pétrochimie,
Cela aurait des avantages, mettre en forme technologique des produits de substitution,
qui permettent de ne pas modifier les ne pas modifier les comportements de consommation finale
comportements de consommation finale de produits tels que les plastiques
qui préservent les capacités et logiques de capacités et logiques de production de l'agriculture industrielle
production de l'agriculture industrielle et de la pétrochimie
(souvent en renouant avec des intermédiaires connus avant la “cheap-oil era”).
4a' Une stratégies de PA2I : la substitution du 4a' Une stratégies de PA2I : la substitution du
pétrole par molécules « plate forme » pétrole par molécules « plate forme »
4.a La bioraffinerie au sens étroit du terme : 4.a La bioraffinerie au sens étroit du terme :
Un exercice de « Vision du futur » Un exercice de « Vision du futur »
Grands exercices de prospective américains, avec un « argument qui ne se discute pas » : la sécurité nationale des appro en carburants.
Consiste à prendre acte de la structure de l'industrie chimique pour organiser la division verticale du travail autour du top 12 des « grands intermédiaires ».
Possibilité de choix ou resserrement pour assurer des rendements croissants ?
À discuter à partir de la théorie des d'options réelles ? (Avadikyan, Llerena, 2009)
(Avadikyan, Llerena, 2009)
Paradigme du travail « en plante entière »
Paradigme des transformations de l'amidon à considérer en plus du
Paradigme de la raffinerie « comme le pétrole » (qu'aiment les chimistes?)
Le passage par les « molécules plate-forme », les
« briques » qui permettent de faire de la (vraie ?) chimie ?
4b. Un seul paradigme de la raffinerie 4b. Un seul paradigme de la raffinerie
(du pétrole à la biomasse) (du pétrole à la biomasse)
ou trois paradigmes ou trois paradigmes
utilisant les (vieux) principes de la utilisant les (vieux) principes de la
(bio)raffinerie et de l'usage de la biomasse ? (bio)raffinerie et de l'usage de la biomasse ?
4.b.1 Paradigme du travail « en plante entière » 4.b.1 Paradigme du travail « en plante entière »
Chercher à profiter des qualités des différents composants de la plante, - procédés physiques (compression), physico-chimiques ou thermo- chimiques jouant sur l'unité du matériaujouant sur l'unité du matériau
−Communication (ex:Vegemat®) : traitement jouant de la présence simultanée des fibres (structure), de l'amidon et des protéines (propriétés fonctionnelles thermoplastiques), des lipides (action lubrifiante utile dans les process) et d'additifs fonctionnalisants.
−Marché actuel : pièce plastique à usage limité dans le temps
; bétons de chanvre, isolants fibres de bois fonctionnalisés
−Marginal ? Dupont rachète un produit de ce type, le
« Biomax® TPS Renewably Sourced™ » à la société australienne Plantic pour l'avoir en portefeuille.
.
4b.2 Paradigme 4b.2 Paradigme
des transformations de l'amidon des transformations de l'amidon
Pétrochemicals / matériaux « statistiques », « amorphes »,
« linéaires » - vs amidons / matériaux « très organisés »,
« hyperbranchés », « dotés de capacités d'autostructuration »
Fonctionnaliser en économisant l'étape de Fonctionnaliser en économisant l'étape de destructuration en monomères
destructuration en monomères ?
traitement chimique (par addition d'un réactif) ?
thermique et mécanique ?
photochimie comme principe de chimie verte (cf.
Albini 2007) ; réticulation et greffage d’additifs organiques par traitement sous rayonnement ?
Produire des composites (Lignostarch : mélange deux polymères naturels, lignines et amidon, la lignine hydrophobant de l'amidon).
Marginal ? Roquette annonce début 2009 un retour à des polymères fonctionnalisés (programme Gaiahub).
Discussion
Discussion
5.A- Raisonner en dessinant des cas extrèmes 5.A- Raisonner en dessinant des cas extrèmes
pour mieux dessiner la gamme des pour mieux dessiner la gamme des
possibles ? possibles ?
Synthons pour l'industrie d'aujourd'hui Synthons pour l'industrie d'aujourd'hui
vsvs nouvelle chimie jouant des propriétés d'auto-organisation du végétal ? nouvelle chimie jouant des propriétés d'auto-organisation du végétal ?
5.B- Maintenir les options 5.B- Maintenir les options de changement ouvertes ? de changement ouvertes ?
Pas une unité indépendante, mais un site industriel cohérent [Octave et Thomas, (2009):663].
Cohérence = ancrage sur un territoire, en relation à la production locale
− Sucres Céréales / betterave :Pomacle (Octave & Thomas, 2009), prairie permanente en Autriche, Allem., Danemark (Kamm, 2004),
− pomme de terre /luzerne aux Pays Bas [Sanders, et alii(2007)],
− lignocelluloses bois en Suède [Hahn-Hägerdal et alii, (2006)].
“Economie de la sierra madre” vs variété à organiser et Soutenabilité : Comment éviter le
winner take all markets winner take all markets
5.C- Plutôt des hybridations de technologies 5.C- Plutôt des hybridations de technologies
que de voies strictement alternatives ? que de voies strictement alternatives ?
Ce qu'on peut supposer
La nécessité d'une recombinaison des technologies
Une recherche empirique de complémentarité et de cohérence entre les transfo physicochimiques et les transfo biotech enzymatiques ou microbiennes, (éviter les inhibiteurs pour l'étape suivante produits par les prétraitements ou traitements)
Des choix politiques à faire sur l'optimisation
« carburant vs sous-produits » ou l'inverse ? Conséquence pratiques
Sur le type de chimie verte pratiquée,
Sur l'orientation des systèmes de recherche,
Vers un régime d'innovations environnementales Vers un régime d'innovations environnementales plutôt incrémentales / plutôt de rupture ? plutôt incrémentales / plutôt de rupture ?
Conclusion
Répartir les productions pour faire exister la variété des solutions technologiques : Une économie politique du zonage et des zonage quotas de production ? quotas
Maintenir ouvertes des voies variées de fractionnement, plutot qu'une raffinerie mimant le
pétrole ?
Une économie politique de l'évaluation de projets fondée sur une grille de stimulation d'innovations stimulation d'innovations
de rupture
de rupture en « chimie doublement verte »?
Décider des priorités dans la recherche des priorités d'optimisation des routes technologiques :
Carburant ou chimie de spécialité ?
Le marché (si simple) ou une économie administrée si simple (compliquée... comme Reach) ? compliquée... comme Reach
« Dans la Clé à molette, Primo Levi comparait les chimistes à des
éléphants aveugles opérant dans un atelier d’orfèvrerie.[…] Leur
réalité serait plutôt ce qui réunit et fait discuter ensemble une troupe d’éléphants qui bougent et
s’activent autour d’un projet
cognitif ou technique commun. » (Bensaude-Vincent, 2005:227-228)
« Car on se conduit pas de la même façon suivant qu’on a affaire à une matière, uniforme, stupide et
passive ou à des corps faits de matière individualisée, active et douée de capacité à agir.»
(Bensaude-Vincent, 2005:228)
Bensaude-Vincent B., 2005 Faut-il avoir peur de la chimie ? Les empêcheurs de penser en rond/le Seuil, 2005