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Plus de 99% des produits chimiques les plus répandus 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. C'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 global de l'industrie chimique.
«Notre méthode compare les ressources que les produits chimiques consomment avec le budget écologique de notre planète - c'est une nouvelle approche», explique Gonzalo Guillén Gosálbez, professeur de génie des systèmes chimiques à l'ETH Zurich. Il a dirigé l'étude, qui a récemment été publiée dans la revue Green Chemistry, avec Javier Pérez-Ramírez, professeur d'ingénierie de la catalyse à l'ETH Zurich.
La pratique standard 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, cette méthode permet de comparer différents types de production. Cependant, elle est d'une utilité limitée pour évaluer les impacts globaux sur les écosystèmes naturels.
Ces analyses classiques du cycle de vie des produits chimiques ne prennent souvent en compte que les émissions de CO2, ce qui dérange Javier 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 risquons en fait de déplacer les charges environnementales vers d'autres catégories et de causer certains dommages collatéraux.»
Les produits chimiques «verts» ne sont pas toujours durables
Javier Pérez-Ramírez prend l'exemple des biocarburants pour expliquer comment ces dommages collatéraux écologiques peuvent se produire: Lorsque les combustibles fossiles sont remplacés par des matières premières végétales comme le maïs ou le bois (biocarburants de première génération), la quantité de CO2 libérée dans l'atmosphère est nettement inférieure. Cependant, la production de la biomasse requise nécessite de grandes surfaces de terres arables, beaucoup d'eau et des engrais.
L'objectif déclaré des deux chercheurs était donc de réaliser une évaluation plus complète du cycle de vie des produits chimiques et, ce faisant, d'établir un lien direct avec le budget écologique de la Terre. Ils fondent leurs calculs sur ce que l'on appelle les limites planétaires. Ce concept scientifique décrit l'impact de l'humain sur neuf processus clés du système terrestre, tels que la perte de biodiversité et les changements dans l'utilisation des sols.
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. Pour ce faire, les scientifiques de l'ETH Zurich ont relié les données et les modèles comptables existants sur l'approvisionnement en matières premières, la chaîne d'approvisionnement et les différentes étapes de la production au niveau mondial.
Ils ont constaté que plus de 99% des produits chimiques étudiés dépassent au moins une limite planétaire. Selon cette nouvelle méthode, seuls trois de ces produits chimiques peuvent être considérés comme écologiquement durables en termes absolus.
Le pétrole, 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 Javier Pérez-Ramírez. Après tout, plus de 85% de la structure carbonée de base qui compose la plupart des produits chimiques actuels est encore obtenue à partir de matières premières fossiles.
«Si les produits chimiques de base sont fabriqués à partir du pétrole, tous les produits qui en sont issus ne seront pas non plus durables», ajoute Javier 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 ces travaux 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
On sait depuis longtemps que l'industrie chimique doit renoncer aux matières premières fossiles. Mais aujourd'hui, 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 Gonzalo Guillén Gosálbez.
Lors des réunions consultatives que le professeur de l'ETH Zurich tient avec les entreprises chimiques, pratiquement toutes se montrent disposées à rendre leur production plus respectueuse de l'environnement - pour des raisons économiques également: «La durabilité est devenue une tendance mondiale et un sujet auquel de plus en plus de clientes et clients prêtent attention», explique Gonzalo Guillén Gosálbez.
L'introduction d'un changement fondamental dans les processus de production est en fin de compte une question de coût. «Il est essentiel pour les entreprises de savoir à l'avance dans quelle mesure les changements apportés à une étape de production particulière augmenteront la durabilité de leur produit», explique Gonzalo Guillén Gosálbez. À ce jour, l'industrie ne dispose pratiquement d'aucune application permettant de réaliser 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 efficace en termes de ressources - des différentes technologies de production d'un produit chimique», explique Javier Pérez-Ramírez.