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Le chlore et le brome sous leur forme moléculaire (sous forme de molécules de Cl2 et de Br2) sont des produits chimiques notoirement toxiques et corrosifs. Cela a été tragiquement illustré, par exemple, par l'utilisation du chlore comme arme chimique, de la Première Guerre mondiale aux récentes attaques en Irak et en Syrie. En outre, ces produits chimiques très instables contenant du chlore et du brome ont été impliqués dans des milliers d'accidents chimiques signalés. Et pourtant, ils comptent toujours parmi les produits chimiques industriels les plus utilisés pour produire des ignifugeants, des agents de lutte contre les parasites, des polymères et des produits pharmaceutiques de grande valeur.
Des chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Université de Mayence ont maintenant mis au point une méthode pour éviter l'utilisation de chlore et de brome moléculaires dans la fabrication de ces produits. Ils et elles utilisent plutôt des composés chimiques alternatifs qui contiennent également les éléments chlore et brome, mais qui sont moins toxiques et moins réactifs. Ces composés - qui comprennent le dichloroéthane et le dibromoéthane - peuvent donc être manipulés et transportés plus facilement. La sécurité des procédés industriels pourrait ainsi être renforcée.
Système de navettes électriques
Afin d'utiliser ces composés alternatifs dans la synthèse chimique, les scientifiques ont développé un système de navette qui fonctionne à l'électricité : De la même manière qu'une navette transporte les gens d'un point A à un point B, l'électricité aide dans cette réaction à transférer le chlore et le brome des matières premières, le dichloroéthane et le dibromoéthane, à d'autres composés chimiques.
Cette méthode présente un autre avantage : alors que les réactions classiques avec le chlore et le brome moléculaires ne se déroulent que dans un sens, la nouvelle réaction en navette fonctionne dans les deux sens. «Nous pouvons donc également utiliser la réaction pour convertir certains composés toxiques contenant du chlore et du brome en composés moins nocifs», explique le professeur Bill Morandi de l'ETH Zurich.
Résoudre les problèmes environnementaux
Un exemple d'un tel composé toxique est le Lindane, qui contient du chlore et a été utilisé comme insecticide dans l'agriculture pendant des décennies. En 2009, il a été interdit en raison de sa grande toxicité et de sa persistance dans l'environnement. Cependant, dans de nombreux pays européens, dont la Suisse, il existe encore de grandes décharges contenant du Lindane. Ces sites sont considérés comme un risque pour l'environnement, c'est pourquoi les autorités et les scientifiques cherchent des solutions pour éliminer ce composé. «Notre méthode est adaptée à l'assainissement des sols contaminés par le Lindane», déclare Bill Morandi.
Le chimiste considère la nouvelle méthode non seulement comme un bon exemple de la manière dont les processus chimiques peuvent être rendus plus durables et plus sûrs, mais aussi comme une contribution à une future économie circulaire. «Les ressources sur terre sont limitées. La nouvelle méthode offre un moyen de valoriser les déchets selon le concept de « waste to value » afin que nous puissions les utiliser à nouveau comme matières premières», explique Bill Morandi.