Mettre en œuvre une démarche d éco-conception

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1 Journée "Cosmétique & Innovation", 31 mars 2010, Toulouse Mettre en œuvre une démarche d éco-conception Synthèse de bioproduits S. THIEBAUD-ROUX et P. DE CARO

2 L éco-conception Démarche globale centrée sur le produit ou le procédé Démarche préventive : elle consiste à prendre en compte les critères environnementaux et humains dès la conception du produit (réduire à la source les impacts) outre les critères habituels de qualité, de fiabilité et de prix. Approche multi- critères (critères environnementaux et humains : air, énergie, matières premières, déchets ) Approche multi-étapes qui repose sur l ensemble des phases du cycle de vie du produit : extraction, production, distribution, utilisation, fin de vie Démarche présentant un intérêt stratégique en terme de communication. Les résultats obtenus au cours de ce type d'approche peuvent être communiqués aux clients et apporter un avantage concurrentiel qui permet de différencier le produit de ses concurrents

3 Comment intégrer les préoccupations environnementales dans le développement d un procédé/produit Démarche corrective : Traitements des déchets en bout de chaîne de production afin de réduire voire éliminer les effets néfastes (méthodes destructives ou de récupération). Utiliser des alternatives (démarche de substitution) - Modification des étapes de production : optimisation des procédés - Mise en œuvre de nouvelles technologies (Sans solvant, CO2 supercritique, Liquides ioniques, Microréacteurs ) - Substitution de matière première : sélection de molécules d origine naturelle disponibles, biodégradables pour la création d un nouveau produit

4 Démarche de substitution d un produit Méthode de prévention consistant à éliminer l utilisation d une substance dangereuse pour l homme et l environnement en la remplaçant par une substance moins nocive, en modifiant ou non le procédé qui la met en œuvre Formulation du problème et analyses des besoins à satisfaire Proposition de substances et de procédés de remplacement Evaluation des conséquences de la substitution Comparaison des solutions (impact environnemental, impact toxicologique (mesurable), consommation énergétique, génération de déchets pour une production donnée, sécurité au travail, facteurs économiques, facteurs humains et organisationnels) Choix des solutions

5 Exigences fonctionnelles et contraintes EES Les critères techniques liés aux performances attendues pour l application considérée (pouvoir solvant, propriétés tensioactives ) et à la prévention des risques en matière de sécurité (inflammabilité ). Les critères environnementaux définis pour respecter les réglementations (émissions de COV, ozone troposphérique) ou se conformer aux seuils fixés par les éco-labels (biodégradabilité, écotoxicité). Les aspects sanitaires (absence de toxicité des produits impliqués dans le process de production) L éco-compatibilité du procédé de production du bioproduit candidat doit être vérifiée Le prix de revient d un bioproduit dépend des matières premières et du coût du procédé mis en œuvre pour la transformation de cette matière première.

6 Démarche de substitution d un produit Méthode de prévention consistant à éliminer l utilisation d une substance dangereuse pour l homme et l environnement en la remplaçant par une substance moins nocive, en modifiant ou non le procédé qui la met en œuvre Formulation du problème et analyses des besoins à satisfaire (cahier des charges) Proposition de substances et de procédés de remplacement Evaluation des conséquences de la substitution Comparaison des solutions (impact environnemental, impact toxicologique (mesurable), consommation énergétique, génération de déchets pour une production donnée, sécurité au travail, facteurs économiques, facteurs humains et organisationnels) Choix des solutions

7 Nouvelles voies de synthèses éco-compatibles Développement de la catalyse (homogène,hétérogène,organique, enzymatique) Mise au point de réactions "économes" : "économes en atomes " c'est à dire dans lesquelles le produit final contient la proportion maximum des produits de départ "économe en étapes " en évitant les séquences protection - déprotection ou l'utilisation d'auxiliaires, "économe en énergie " en réalisant les réactions à température ambiante et sous pression atmosphérique ; Utilisation de matières premières non toxiques et mise au point de produits et matériaux ciblés à faible toxicité et respectueux de l environnement

8 Economie d atomes L économie d atomes quantifie la proportion de réactifs qui se retrouvent dans le produit final A + B C Atom Economy = M M Product A C + M B 100 [B.M. Trost, Science, 1991, 254, 1471] Le calcul prend en compte uniquement les réactifs utilisés et ignore les intermédiaires qui sont produits à une étape et consommés à la suivante. Andraos qualifie une réaction de verte uniquement si son économie d atomes est supérieure à 0,618 (nombre d or)

9 Facteur d impact environnemental E-Factor est développé pour évaluer l impact environnemental d un procédé industriel dans son ensemble (de la mise en oeuvre des réactifs jusqu à l isolement du produit désiré) Il quantifie les déchets produits pour une masse donnée de produit formé E - Factor = Total Waste (kg) Product (kg) Eléments pris en compte dans le calcul: Réactifs non consommés Solvants de réaction [Sheldon, Chem. Ind., 1997, 12] Solvants utilisés pour la séparation et la purification du produit Catalyseur

10 Estérification de l alcool isoamylique OH + CH 3COOH Amberlyst C, 1h O O + H 2 O 98% Reaction Reagent Catalyst Atom Economy (%) E-factor Ecotoxicity Esterification CH 3 COOH H 2 SO Production of acidic wastewater Esterification Acetic Anhydride No Low Green esterification Acetic Anhydride Cation exchange resin none

11 Démarche d Ecod Eco-Conception Ressources Renouvelables Chimie Verte Bioproduits Impacts Origine Disponibilité Coût des co-produits issus de l agrol agro- industrie Indicateurs verts Economie d énergie pour des procédés éco-compatibles Volatilité Inflammabilité Sécurité Innocuité Performances Empreinte écologique ACV

12 Merci de votre attention! Thank you for your attention! Laboratoire de Chimie Agro-industrielle UMR 1010 INRA/INPT-ENSIACET 4 Allée e Emile Monso BP Toulouse Cedex 4