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Des baleines à la chimie en passant par la biotechnologie
De nombreuses matières premières se sont raréfiées au cours des dernières années, la pandémie de coronavirus ayant considérablement exacerbé certaines de ces pénuries. L'industrie des arômes et des parfums a également été touchée. Les préoccupations des clients quant à la composition chimique des produits qu’ils consomment, ainsi que la demande croissante pour des produits durables constituent des défis particuliers pour cette industrie.
Durant la pandémie, nous avons connu des pénuries de masques, de ventilateurs et de médicaments tels que les relaxants nécessaires à l'intubation des patients covid. Toutefois, la pandémie n'en était pas la cause première, mais simplement un accélérateur. Les fabricants de toutes sortes de produits en plastique se sont également retrouvés en crise, notamment les producteurs de vaccins qui utilisent des récipients en plastique dans leurs processus de fabrication. En outre, le bois, l'acier ou le cuivre sont devenus des matières rares sur les chantiers de construction. Toutes ces pénuries ont été abondamment traitées dans la presse quotidienne et remarquées par un large public. D'autres pénuries sont passées inaperçues du grand public, alors que d'importantes industries suisses étaient également touchées.
Le secteur des arômes et des parfums, dont les ventes mondiales s'élèvent à environ 30 milliards de francs suisses, en est un exemple. Les deux fleurons suisses Givaudan et Firmenich dominent cette industrie avec près d'un tiers du marché mondial. Toutes les matières premières de l'industrie des arômes et des parfums devaient autrefois être obtenues à partir de plantes, à l'exception du musc, de l'ambre gris et de certaines autres matières premières d'origine animale. L'ambre gris est une excrétion du cachalot, qui développe son profil olfactif agréable grâce à des processus d'oxydation. L'ambrox est le composé le plus important et il est parfois plus cher que l'or. Inutile de dire qu'avec une consommation annuelle estimée à 100 tonnes, l'approvisionnement naturel est impossible. Il n'est donc pas surprenant que l'industrie des arômes et des parfums s'appuie sur la synthèse chimique organique depuis près de 100 ans. Aujourd'hui, la plupart des molécules sont synthétisées chimiquement et moins de 5 % sont issues de plantes, bien qu'elles soient toutes d'origine naturelle.
Aujourd'hui, plus de 500 matières premières, issues à l'origine d'environ 250 espèces végétales différentes, sont utilisées pour fabriquer des parfums et des arômes. Comme indiqué, de nombreux composés sont synthétisés par des méthodes de chimie organique, que Firmenich, par exemple, utilise depuis les années 1930. Aujourd'hui, cependant, cette approche est entravée par deux tendances : (a) Les consommateurs demandent de plus en plus de produits durables, "biologiques" et "verts", idéalement d'origine naturelle, ce qui exclut le recours à la chimie organique. (b) La chimie organique, notamment celle des molécules plus complexes, est ralentie par des facteurs E élevés. Le facteur E décrit le degré de gaspillage d'un processus de synthèse (E = déchets produits/produit fabriqué).
Par conséquent, l'industrie des arômes et des parfums est aujourd'hui confrontée à un dilemme. En raison du braconnage, du changement climatique et de la surexploitation, il est de plus en plus difficile de se procurer des matières premières à partir de ressources naturelles. On peut citer par exemple l'huile de rose, l'huile de jasmin, l'huile de tubéreuse, l'huile de racine d'angélique, l'huile de fleur d'oranger et le bois d'agar. Le bois d'agar est un bois dur tropical dont l'huile distillée a atteint des prix élevés allant jusqu'à 80 000 francs suisses le kilogramme. Il est extrait d'un arbre qui doit être infecté par une moisissure très spécifique. Le stress causé par l'infection amène l'arbre à produire une résine aromatique dont on extrait l'huile. Cet exemple illustre pourquoi l'industrie des arômes et des parfums a longtemps eu recours à la synthèse chimique organique. La plupart des molécules sont aujourd'hui synthétisées chimiquement, et moins de 5 % d'entre elles sont dérivées des plantes.
Les petites molécules pharmaceutiques connaissent une situation similaire : environ 70 % des molécules actuellement utilisées dans les produits pharmaceutiques sont structurellement inspirées ou même dérivées de produits naturels. La grande majorité, cependant, est produite par synthèse chimique organique. Ces molécules cibles deviennent de plus en plus complexes, ce qui pousse également la chimie organique à ses limites et fait monter en flèche ses facteurs E.
Cela signifie que différentes entreprises suisses telles que Azad Pharma AG, Bachem, Corden Pharma, Dottikon Exclusive Synthesis, Firmenich, Givaudan, Lonza, Siegfried, Vifor et bien d'autres ont un dénominateur commun et un défi similaire.
- Toutes utilisent la synthèse chimique organique comme technologie clé pour la production.
- Elles doivent toutes répondre aux critères de durabilité actuels et futurs, et s'appuyer sur de nouvelles méthodes de production innovantes (y compris la biotechnologie).
- Elles sont confrontées à une concurrence internationale féroce, notamment avec la Chine et l'Inde. Près de 60 % de tous les brevets déposés entre début 2016 et juin 2020 proviennent d'universités et d'entreprises chinoises (K. Hecht et al. Catalysts (2020), 10:1420) . Pour aggraver les choses, le passage de la biotechnologie suisse, au cours des 40 dernières années, des petites molécules aux grandes molécules, pose désormais problème.
Evolva est la seule entreprise suisse qui utilise exclusivement la biotechnologie pour la production d'ingrédients d'origine naturelle. Mais cette situation est aussi une opportunité pour les acteurs académiques et industriels restants. Pour rattraper ce retard, nous devons toutefois nous éloigner des approches habituelles. Voici quelques réflexions sur ce que nous pouvons faire différemment et comment le réaliser.
- Repenser la façon dont nous collaborons et essayer des modes d'interaction radicalement nouveaux (par exemple, la blockchain pour l'innovation et le développement ouverts).
- Exploiter beaucoup mieux les conséquences du Big Data et de l'intelligence artificielle pour la synthèse chimico-enzymatique.
- Identifier les domaines les plus prometteurs des futurs développements disruptifs d'importance nationale pour notre industrie.
- Être conscient des besoins techniques convergents des secteurs de la santé, de l'alimentation et de l'agro-technologie et les exploiter en joignant les forces.
- Passer d'un mode défensif à un mode offensif.
En 2004, un premier pas dans cette direction a été fait avec la création du Swiss Industrial Biocatalysis Consortium (SIBC) et l'objectif de promouvoir la biocatalyse comme une technologie efficace, économiquement et écologiquement attrayante pour les applications industrielles (S. Hanlon, CHIMIA (2020) 74(5):342). En 2020, la Swiss Biotech Association (ASB) et l'Académie suisse des sciences techniques (SATW) ont commencé à collaborer avec le SIBC pour promouvoir le développement de la biotechnologie suisse au-delà du secteur biopharmaceutique.
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Hans-Peter Meyer (Expertinova AG), Membre de la SATW, Directeur de la plateforme thématique Biotechnologie