Pour la première fois, des chercheurs de l'ETH Zurich ont calculé en chiffres absolus à quel point la production de produits chimiques interfère actuellement avec la nature dans le monde entier - et les résultats sont stupéfiants. Outre les émissions de gaz à effet de serre, la nouvelle méthode tient également compte de l'utilisation des terres et de la consommation d'eau douce.

Plus de 99 % des produits chimiques les plus largement produits ne sont pas durables; leur production est basée sur des matières premières fossiles et consomme plus de ressources naturelles que la Terre ne peut en fournir à long terme. Telle est la conclusion d'une analyse de durabilité développée à l'ETH Zurich, qui fournit pour la première fois des chiffres absolus sur l'impact environnemental mondial de l'industrie chimique.

"Notre méthode compare les ressources consommées par les produits chimiques avec le bilan écologique de notre planète. Il s'agit d'une nouvelle approche", déclare Gonzalo Guillén Gosálbez, professeur d'ingénierie des systèmes chimiques à l'ETH Zurich. Il a dirigé l'étude, qui a récemment été publiée dans la revue Green Chemistry , en collaboration avec Javier Pérez-Ramírez, professeur d'ingénierie de la catalyse à l'ETH.

La pratique courante pour les évaluations de durabilité dans l'industrie chimique se concentre aujourd'hui sur le calcul de l'empreinte carbone d'un produit donné, de la matière première à l'élimination en passant par la production. Connue sous le nom d'analyse du cycle de vie, elle permet une comparaison entre différents types de production. Cependant, il est d'une utilité limitée pour évaluer les impacts mondiaux sur les écosystèmes naturels.

Ces analyses conventionnelles du cycle de vie des produits chimiques ne prennent souvent que le CO₂ compte des émissions, ce qui dérange Pérez-Ramírez. "Le changement climatique n'est pas le seul problème", dit-il. "Si nous nous concentrons uniquement sur des solutions qui réduisent exclusivement les émissions de carbone, nous pourrions en fait finir par déplacer les charges environnementales vers d'autres catégories et causer des dommages collatéraux."

Les produits chimiques "verts" ne sont pas toujours durables

Pérez-Ramírez utilise l'exemple des biocarburants pour expliquer comment de tels dommages collatéraux écologiques peuvent se produire :lorsque les combustibles fossiles sont remplacés par des matières premières d'origine végétale telles que le maïs ou le bois (connus sous le nom de biocarburants de première génération), beaucoup moins de nouveaux CO ₂ est rejeté dans l'atmosphère. Cependant, il faut de grandes surfaces de terres arables, beaucoup d'eau et aussi des engrais pour produire la biomasse nécessaire.

Par conséquent, l'objectif déclaré des deux chercheurs était de réaliser une évaluation plus complète du cycle de vie des produits chimiques et, ce faisant, d'établir un lien direct avec le bilan écologique de la Terre. Ils basent leurs calculs sur les soi-disant limites planétaires. Ce concept scientifique décrit l'impact de l'homme sur neuf processus clés du système terrestre, tels que la perte de biodiversité et les changements d'utilisation des terres.

Dans leur étude, les scientifiques ont calculé si et dans quelle mesure la production mondiale d'un total de 492 produits chimiques dépasse sept de ces limites. À cette fin, les chercheurs de l'ETH ont relié les données et les modèles comptables existants sur l'approvisionnement en matières premières, la chaîne d'approvisionnement et les différentes étapes de production au niveau mondial.

Ils ont découvert que plus de 99 % des produits chimiques étudiés dépassent au moins une frontière planétaire. Seuls trois des produits chimiques peuvent être considérés comme écologiquement durables en termes absolus selon cette nouvelle méthode.

Le pétrole est l'ingrédient de base des produits chimiques

"Le fait que presque tous les produits chimiques étudiés soient nocifs pour l'environnement ne nous a guère surpris", déclare Pérez-Ramírez. Après tout, plus de 85 % de la structure de base du carbone qui compose la plupart des produits chimiques aujourd'hui est encore obtenue à partir de matières premières fossiles.

"Si les produits chimiques de base sont fabriqués à partir de pétrole, tous les produits fabriqués à partir de ceux-ci ne seront pas non plus durables", déclare Pérez-Ramírez. Les limites planétaires fortement liées aux émissions anthropiques de gaz à effet de serre (changement climatique, acidification des océans et intégrité de la biosphère) sont de loin celles que les produits chimiques dépassent le plus.

Mais les auteurs de ce travail ont été surpris de constater que certains produits chimiques dépassent plus de 100 fois les limites biophysiques de la Terre.

Vers des processus de production durables

Il est reconnu depuis longtemps que l'industrie chimique doit s'éloigner de l'utilisation de matières premières fossiles. Mais maintenant, cette étude a, pour la première fois, quantifié le problème à l'échelle mondiale. "Le message est clair :nous pouvons et devons agir maintenant", déclare Guillén Gosálbez.

Lors des réunions de conseil que le professeur de l'EPF organise avec des entreprises chimiques, pratiquement toutes montrent une volonté de rendre leur production plus respectueuse de l'environnement, y compris pour des raisons économiques :« La durabilité est devenue une tendance mondiale et un sujet que de plus en plus de clients paient attention », déclare Guillén Gosálbez.

Introduire un changement fondamental dans les processus de production est finalement une question de coût. « Il est essentiel que les entreprises sachent à l'avance dans quelle mesure les changements apportés à une étape de production particulière augmenteront la durabilité de leur produit », explique Guillén Gosálbez. À ce jour, l'industrie n'a eu pratiquement aucune application avec laquelle effectuer une telle évaluation absolue de la durabilité.

C'est pourquoi les chercheurs souhaitent développer davantage leur méthode afin qu'elle puisse être utilisée non seulement pour évaluer les processus de production existants mais aussi pour optimiser le potentiel de nouvelles approches. "Idéalement, cela nous permettra de trouver la meilleure combinaison, c'est-à-dire la plus économe en ressources, des différentes technologies de production d'un produit chimique", déclare Pérez-Ramírez.