La chimie traditionnelle voit son avenir en vert grâce à la production d'écoproduits issus de matières renouvelables. Une transition certes séduisante mais non dénuée de risques... peut-être majeurs.
Cet article a été préparé par Arnaud Queyrel à partir du rapport "Les biotechnologies blanches, avancées et perspectives" réalisé par Marie De Chalup et Aurélie Jablonski, du service pour la Science et la Technologie de l'ambassade de France en Allemagne, que nous remercions pour leur collaboration.
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Les biotechnologies blanches, aux applications oscillant entre les détergents et les antibiotiques, visent à substituer la chimie du pétrole par une chimie verte. Une chimie censée mieux préserver les ressources fossiles comme l'environnement planétaire par le truchement de procédés de bioconversion. Toutefois, des avis dissonants ramènent ces solutions, qui pourraient apparaître comme une panacée, à leurs risques.
En 2010, l'industrie chimique mondiale devrait porter à dix voire à vingt pour cent la proportion de substances issues de procédés biotechnologiques. Actuellement, cette proportion se situe à environ cinq pour cent. Quelques pays caracolent en tête en matière de bioconversions - celles-ci d'ailleurs essentiellement dévolues à la production de bioénergies : les Etats-Unis, le Canada, le Japon et le Brésil. En Europe, l'Allemagne et la France occupent les premières places en recherche et innovation sur ce secteur. A titre indicatif, l'Espagne, bien que déjà dotée d'un solide savoir-faire en biotechnologies rouges, ne compte qu'une entreprise de recherche et développement dans les bioénergies : Calantia Biotech, à Valence.
Toutefois, l'industrie européenne considère désormais comme prioritaire le développement, dans sa globalité, des biotechnologies blanches. Ainsi, tandis que la Commission européenne créait la plate-forme technologique SusChem pour une chimie durable, le 7e programme-cadre européen de recherche et développement technologique (PCRTD) innove désormais en inscrivant, pour la première fois, les biotechnologies blanches parmi ses thématiques de recherche. Une thématique qui obéit à la stratégie knowledge-based bio-economy. Sur le volet des réseaux sectoriels transnationaux, les Pays-Bas pilotent le consortium industriel européen Bioenergy et le réseau de recherche européen, associant douze états, Industrial Biotechnology. L'Allemagne et la France (spécialement à travers l'Ademe) adhèrent à l'un comme à l'autre. Cependant, les coopérations bilatérales franco-allemandes souffrent, malgré les espoirs placés en 2006, d'un retard ... expliqué par l'avance allemande.
De bien (trop) séduisantes perspectives
Par ordre chronologique, les biotechnologies vertes ont d'abord fait leur apparition et permis la production de plantes génétiquement modifiées au profit du monde agricole et agroalimentaire. Les biotechnologies rouges leur ont emboîté le pas et amené des substances thérapeutiques, pour l'homme et l'animal, tels des anticorps et protéines recombinantes. Les biotechnologies blanches compètent la série et représentent la troisième vague d'expansion des biotechnologies. Biotechnologies rouges et blanches partagent un caractère commun : l'emploi de systèmes biologiques (bactéries) pour la fabrication, la transformation ou la dégradation de molécules par des procédés enzymatiques ou de fermentation dans un but industriel. Pour leur part, les biotechnologies blanches permettent de "fabriquer de manière moins coûteuse et de manière plus écologique des produits chimiques" précise Paul Baduel, directeur du développement des procédés biotechnologiques du groupe franco-allemand Sanofi- Aventis.
Ces technologies offrent une alternative aux procédés de synthèse chimique classiques et transforment des matières premières renouvelables, issues de l'agriculture et de la sylviculture, en détergents, solvants, arômes, antibiotiques... Sur le volet social, elles pourvoient à la création de nouveaux emplois - toutefois moins au sens d'emplois supplémentaires que de qualifications nouvelles exigeant des compétences pointues - et davantage de responsabilisation au sens du développement durable. Dans la même perspective d'un futur durable, elles permettent la création de nouveaux produits et débouchés, à haute valeur ajoutée (comme les emplois) pour l'industrie. Le tout devrait, dans une vision générale encore idéalisée, d'un côté permettre une réduction des coûts de production de l'autre une augmentation des revenus.
Ces technologies laissent aussi entrevoir des perspectives futures fort séduisantes en termes de réduction d'impact environnemental : procédés à l'efficacité accrue, valorisation de biomasse, réduction des pollutions diverses... Toutefois, en cette matière, les batailles d'experts s'annoncent nombreuses tant les bénéfices avancés par les uns représentent des menaces pour les autres. Globalement, les biotechnologies blanches devraient remplir la "règle des trois P" - People, Planet and Profit - soit respecter et réunir les conditions sociales, environnementales et économiques présumées propices au développement durable. Finalement, une condition cruciale reste quand même à remplir avant d'envisager que ces biotechnologies puissent apporter le meilleur : l'optimisation des procédés de bioconversion. Car, actuellement, leur rendement moyen industriel approche les 60% pour un rendement moyen de 80% par les procédés thermochimiques (très énergivores) classiques.
Le meilleur du pire
Tandis que l'Allemagne utilise 10,5% de ressources renouvelables comme matières premières, la France n'en utilise encore que 3%. Les vitamines (B2 et B12), des acides organiques, certains antibiotiques et le bioéthanol sont les principaux produits issus des bioconversions. Ces dernières pourraient représenter, à l'horizon 2015, 15% du chiffre d'affaires des industries chimiques et pharmaceutiques allemandes. Une poussée qu'expliquent notamment les 150 millions d'euros investis par l'Allemagne, de 2004 à 2007, dans les programmes de développement des biotechnologies blanches ; la France ayant consacré, depuis 1994, 175 millions d'euros à ces technologies.
Des organisations non gouvernementales démontrent toutefois les risques que comportent ces développements. Ainsi, "les conséquences d'une politique de développement des agrocarburants sont graves et irréversibles sur le court terme" estime le WWF France. L'organisation de protection de la nature justifie cette alarme par plusieurs raisons : d'une part l'explosion du prix des céréales au détriment des plus pauvres et la destruction des forêts tropicales (Indonésie, Brésil...). D'autre part, en corollaire direct des points précédents, cette politique fait peser une réelle menace sur des milliers de communautés locales. Finalement, toujours selon cette organisation, à l'appui de travaux de scientifiques comme le prix Nobel de chimie (1995) Paul Crutzen, l'impact climatique négatif est largement supérieur à celui des énergies fossiles !
En revanche, le Dr Guido Reinhardt, directeur d'une unité de recherche dans le département pour les matières premières renouvelables à l'Institut de recherche pour l'énergie et l'environnement (IFEU, Heidelberg), affirme que "les biocarburants occasionnent un rejet de CO2 moins important que la combustion des énergies fossiles". Ils pourraient même présenter, selon lui, un bilan carbone nul. Ils offrent aussi d'autres avantages écologiques : "ils économisent de l'énergie, réduisent les déchets organiques et les coûts d'acheminement". Mais les biocarburants présentent aussi un certain nombre de points faibles que reconnaît le chercheur en contrepoint, pour éclairer impartialement, en dehors de tout bilan hâtif, le développement des biocarburants : "un important besoin d'énergie nécessaire à la production de ressources végétales, un énorme besoin en surfaces cultivables (entraînant en particulier la déforestation et la conversion de cultures vivrières) et les problèmes, corrélés aux cultures de la biomasse correspondante, tels l'eutrophisation des eaux de surface et leurs pollutions en pesticides". In fine, encore en défaveur des biocarburants, le chercheur allemand signale qu'en Europe le besoin en eau n'est pas pris en compte dans l'analyse du cycle de vie des biocarburants. Or, pour le moins, il faut reconnaître le rôle de plus en plus décisif que jouera l'eau dans le développement de nos sociétés. Un développement étroitement lié à leur stabilité politico-sociale, facteur déterminant d'épanouissement durable.
Un "cas d'école" : l'isosorbide
Soutenu par l'Agence française de l'innovation industrielle (AII) et piloté par l'entreprise Roquette, le programme BioHub, associant des entreprises françaises, allemandes et hollandaises, vise au développement de la filière bioraffinerie. Cette filière ambitionne la production industrielle de composants verts ou écoproduits à partir de "matières premières agricoles renouvelables comme les céréales". Ces produits devraient donc pouvoir se substituer progressivement à leurs homologues d'origine pétrochimique. Un produit se détache en particulier parmi les candidats (biosolvants, biolubrifiants...) que l'industrie des biotechnologies blanches - et le programme BioHub - s'active à développer pour les proposer au marché : l'isosorbide. Issu de la transformation de l'amidon des céréales, ce polymère peut participer, en tant qu'intermédiaire de synthèse ou comonomère associé, à la production de diverses matières plastiques comme le PET (polyéthylène téréphtalate). A noter toutefois que seule la première étape, celle de transformation du glucose, fait appel à des processus de dégradation enzymatique. Les deux étapes ultérieures, d'hydrogénation et de déshydratation, sont pour leur part intégralement chimiques. Cette mixité des procédés illustre assez bien le niveau de développement actuel des biotechnologies blanches qui nécessitent encore, le plus souvent, des process traditionnels de la chimie de synthèse. Sur le plan technologique, l'emploi de l'isosorbide présente en particulier un gros intérêt pour l'industrie des plastiques : en effet, il confère une bien meilleure résistance thermique aux polymères et spécialement au PET. Il diversifie ainsi les applications de ce dernier notamment pour l'embouteillage à chaud.
Conjointement à l'isosorbide, Roquette développe également ses dérivés. L'un ouvre de grandes perspectives pour le marché de l'emballage alimentaire. En effet, ce dérivé peut se substituer aux phtalates - utilisés comme plastifiant des polychlorures de vinyle PVC (polyvinyl chloride) - soupçonnés de propriétés cancérigènes. "Avec un million de tonnes de plastifiant à substituer, le marché est énorme" souligne Christophe Rupp- Dahlem, directeur du programme BioHub chez Roquette Frères. De son côté, la société allemande Cognis - représentant anciennement la partie oléochimie et cosmétique du grand industriel allemand Heinkel - collabore au programme en exploitant des dérivés de l'isosorbide pour le développement de nouvelles gammes "personal & home care" tels des émollients et lubrifiants pour le corps.
La France distancée par l'Allemagne
A ce propos, "l'approche molécularo-technique sous-tendue par les biotechnologies blanches n'a pas pour but de copier ou de produire à nouveau les matières premières déjà existantes" analyse Daniel Richard-Mollard, directeur du département des biotechnologies au ministère français délégué à l'Enseignement et à la Recherche. Il précise que "le but est plutôt de produire de nouvelles matières premières avec des composants inconnus jusque-là et dont les nanopropriétés proviendraient de compositions biologiques et de macromolécules déjà existantes".
Appelant de ces voeux, en 2006, des coopérations scientifiques franco-allemandes débouchant sur des projets scientifiques communs du plus haut niveau en biotechnologies blanches, Daniel Richard-Mollard faisait alors référence à la fructueuse et exemplaire collaboration sur le génome végétal (programmes de recherche Génoplante et GABI) entre nos deux pays. Cette collaboration, dont les résultats bénéficient tant au fondamental qu'aux applications, a conjointement donné au couple franco-allemand une "position forte en Europe dans ce domaine stratégique". Une position qui est aussi un gage de solidité de la programmation scientifique française et qui résiste aux changements politiques.
Les biotechnologies blanches, au coeur des développements et innovations européennes les plus compétitives, briguent donc autant si pas plus que la génomique végétale - les deux disciplines n'étant d'ailleurs pas nécessairement éloignées l'une de l'autre - une telle position européenne. Une position que viennent spécialement conforter par ailleurs les brevets, maillon fort de la transformation économique des avancées technologiques obtenues dans les laboratoires publics et privés. Cependant, à l'automne 2007, il fallait constater le retard (de plus d'un an) de la programmation nationale française sur le programme allemand abordant notamment, au sein du programme global "High Tech", les biotechnologies blanches. La dynamique des pôles de compétitivité français conjointement à la présidence française de l'Union européenne, en 2008, devraient pourtant contribuer à remettre en phase les programmes binationaux. Sans compter les futurs résultats et pistes de développement issus du Grenelle de l'Environnement (et ses promesses, parfois mises en doute) sur lesquelles la fin 2007 devrait apporter une nécessaire visibilité. Notre compétitivité gagnerait en tout cas beaucoup suite à l'engagement de fermes collaborations bilatérales franco-allemandes en biotechnologies blanches.
