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Le vivant doit-il être réduit à de grands intermédiaires chimiques?

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Academic year: 2022

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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

(2)

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")

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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 ?

(4)

Au centre des process

des « produits agro-industriels intermédiaires »

Thomas, 2008

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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)

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Une bioraffinerie intégrée ?

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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.

(12)
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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.

(15)

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

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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...

(17)

2.b Un exemple de l'intensification : 2.b Un exemple de l'intensification : une complémentarité Biocarburants / une complémentarité Biocarburants /

Agriculture Industrielle Agriculture Industrielle

(18)

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)

(19)

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

(20)

Promesses des biotechnologies Promesses des biotechnologies

Maitrise de la carte du métabolisme

cellulaire

Cycle de Kreps et production

d'intermédiaires

(21)

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

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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 » 

(24)

Des process plus classiques de réduction de la biomasse en syngas

(25)

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”).

(26)
(27)

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 »

(28)

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)

(29)

(Avadikyan, Llerena, 2009)

(30)

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 ?

(31)

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.

.

(32)

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).

(33)

Discussion

Discussion

(34)

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 ?

(35)

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

(36)

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 ?

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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

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« 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

Références

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