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

Le vivant doit-il être réduit à de grands 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 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") 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 qui s'imposent sont les technologies les meilleures (du point de vue du Développement Durable /Chimie/ doublement verte) ou est qu'elles deviennent les meilleures (du point de vue du Développement Durable /Chimie doublement verte) 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 une transition vers un nouveau 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 principal Elle organise les nouvelles relations intersectorielles entre agriculture et chimie.

1.b - Discuter la transition à partir d'une 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.

Soussystèmes scientifiques I-C Discuter la transition : Intégrer les dimensions socio-économiques et techniques Développement le long d'une ligne logique interne à une discipline Logique de cohérence scientifique interne Soussystèmes 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 Soussystèmes économiques Recherche d'appropriabilité Capacités de prod. inemployées Eviter couts de changement Combinaison des logiques de coopération et de concurrence

2. Un paradoxe : le développement durable passe 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 intensification écologique? Passé : Développement extensif de l'agriculture industrielle et Agroindustries (utilisent + de capital, d'engrais,... par unité produite)... Des produits, mais aussi des co-produits non désirés... Aujourd'hui : Valoriser les tous co-produits, intensifier...

2.b Un exemple de l'intensification : une complémentarité Biocarburants / 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» promesses de la «révolution bio-tech»? Le développement du mythe de la «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

Promesses des biotechnologies Maitrise de la carte du métabolisme cellulaire Cycle de Kreps et production d'intermédiaires

3.b le programme biotech de 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 la biomass récalcitrance (Himmel et al, 2008 ) «La biomasse a construit de superbes mécanismes pour résister aux assauts des microbes et des animaux sur ses sucres de structures» 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?

Des process plus classiques de réduction de la biomasse en syngas

4. Discuter la logique de substitution 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 comportements de consommation finale de produits tels que les plastiques qui préservent les capacités et logiques de 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 pétrole par molécules «plate forme»

4.a La bioraffinerie au sens étroit du terme : 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)

4b. Un seul paradigme de la raffinerie (du pétrole à la biomasse) ou trois paradigmes utilisant les (vieux) principes de la (bio)raffinerie et de l'usage de la biomasse? 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?

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 thermochimiques jouant 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 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 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

5.A- Raisonner en dessinant des cas extrèmes pour mieux dessiner la gamme des possibles? Synthons pour l'industrie d'aujourd'hui vs nouvelle chimie jouant des propriétés d'auto-organisation du végétal?

5.B- Maintenir les options 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

5.C- Plutôt des hybridations de technologies 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

Conclusion Répartir les productions pour faire exister la variété des solutions technologiques : Une économie politique du zonage et des quotas de production? 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 de rupture en «chimie doublement verte»? Décider des priorités dans la recherche d'optimisation des routes technologiques : Carburant ou chimie de spécialité? Le marché (si simple) ou une économie administrée (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