Industrie chimique en dette avec la durabilité
2020/06/01 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
« Nous devons beaucoup à l’industrie chimique. Entre autres choses, la qualité de vie actuelle. Nous ne sommes pas conscients, mais pour nous, il a développé des milliers et des milliers de matériaux : médicaments et la plupart des matériaux que nous utilisons au quotidien – affirme Edurne González Gandara, chercheuse en génie chimique de l'UPV. Sans masques de protection sanitaire, par exemple, nous ne pourrions pas faire face à la crise sanitaire du covid-19 ».
La question est de savoir comment nous pouvons développer de nouveaux composés pour répondre aux défis spécifiques chimico-technologico-pharmacologiques actuels, en veillant à ne pas nuire à notre santé ni à celle des écosystèmes. Il y a une grande préoccupation pour la toxicité des produits chimiques. Ils sont encore courants dans les fleuves métaux, fongicides, insecticides, hormones synthétiques, arsenic et autres composés chimiques dangereux.
Il y a de nombreux exemples de leur impact sur la vie sauvage: métaux et acidité ont endommagé les poissons d'eau douce et les invertébrés terrestres; l'administration de l'anti-inflammatoire de la diclofène aux vaches a causé la mort massive de vautours qui mangent leurs cadavres; certaines populations de baleines ont diminué en raison des concentrations élevées de biphényles polychlorés dans les tissus et le lait.... Et, plus grave, la plupart des produits chimiques existants sur le marché ne disposent d'aucune donnée de toxicité potentielle. Sur le total, seulement 0,2% fournit des données sur la durée dans l'environnement et 11% sur la toxicité aquatique.
L'évaluation détaillée de la toxicité est chère et longue. En outre, la diversité des composés générés par l'industrie chimique est si grande qu'elle dépasse largement notre capacité à mesurer la toxicité. Mais serions-nous capables de créer, réunissant toutes les connaissances existantes, de bons modèles mathématiques pour prédire la toxicité et le risque des nouveaux produits synthétiques? Le magazine Science a posé l'un des grands défis futurs de la recherche chimique.
Défis de la conception chimique
Jusqu'à présent, le risque chimique a été défini en fonction de l'équipement de protection contre les accidents. Mais chaque fois que les mécanismes de contrôle échouent, González estime qu’il y a eu un désastre: « En 1974, à Flix borough (Royaume-Uni), un déversement de 50 tonnes de cyclohexane a eu lieu dans une société de fabrication de nylon. Après une terrible explosion, 28 travailleurs sont morts. Dix ans plus tard, à Bhopal (Inde), une autre entreprise de production d'insecticides a subi le déversement de méthyle isocyanate. Le déversement aurait fait 2.500-4.000 morts et 180.000 blessés. Nous avons beaucoup appris des erreurs.»
Il est maintenant clair que la stratégie de réduction des risques ne doit pas être basée sur l'équipement de protection contre les accidents, mais doit être réduite dans la conception même des produits. Par conséquent, les groupes de chercheurs qui conçoivent des produits ou des procédés chimiques doivent avoir une connaissance approfondie des risques physiques (explosivité…) et globaux (production de gaz à effet de serre…) des produits, ainsi que de la toxicité moléculaire. Il est plus que jamais nécessaire de combiner chimie, toxicologie et écologie.
« De plus, tous les processus de l’industrie chimique devraient être surveillés. Si nous avions à tout moment des informations sur ce qui se passe dans la réaction chimique, nous aurions le temps d’éviter les accidents en cas de problème », explique González.
Besoin de circulation industrielle
Cependant, réduire la toxicité et le risque n'est pas le seul défi de l'industrie chimique. Beaucoup de déchets et sous-produits générés. Dans les produits spécialisés, par exemple, on génère entre 5 et 50 fois plus de sous-produits que le produit final; dans les produits pharmaceutiques, entre 25 et 100 fois plus. La conception chimique verte devrait apporter un changement radical.
En ce qui concerne les déchets, les plastiques sont un exemple clair. La plupart sont à usage unique et leur recyclage est coûteux, car en plus d’être un mélange de plusieurs polymères, ils contiennent souvent des additifs : plastifiants, stabilisateurs… « Il faut investir davantage dans la recherche du recyclage des plastiques », estime González. Aussi longtemps que la vitesse de commercialisation des nouveaux produits est plus rapide que celle de la recherche de recyclage, le problème surmontera toujours la solution. La solution est-elle de confier la gestion des déchets à l'entreprise productrice ? Cela accélérerait la recherche ?
D'autre part, il ya aussi une question de matières premières naturelles. La demande industrielle de métaux de haute qualité est en augmentation. Cependant, la réutilisation de ces métaux est très difficile. En 2012, l'humanité a retiré 560 millions de tonnes métriques de cuivre, dont seulement la moitié est déjà disponible. Où l'autre moitié a-t-elle été perdue ? Que peuvent apprendre de cette grande perte les chercheurs basés sur l'économie circulaire ?
Ce qui est clair, c'est que la clé réside dans la conception chimique initiale des molécules, dans laquelle sont spécifiées les caractéristiques de chaque molécule, les réactions à réaliser pour les obtenir, la consommation énergétique et la matière première nécessaire, et la quantité de déchets qu'elle produira. La conception chimique devra être réinventée à un moment où la société parie sur la durabilité. « Faire le saut à la chimie verte est un grand défi, c’est vrai. Mais nous sommes des gens multidisciplinaires pour affronter ce problème », explique González.
Industrie pharmaceutique à destination
Un article publié en avril par le magazine médical The Lancet pose un autre problème : la contamination pharmacologique. Il met en garde contre les effets destructeurs sur l'environnement et la santé humaine des traitements de masse avec des médicaments. Unax Lertxundi Etxebarria, pharmacien de santé mentale d'Alava, et Gorka Orive Arroyo, professeur à la faculté de pharmacie de l'UPV.
« Lorsque nous prenons un médicament, une partie est absorbée et utilisée par notre organisme, mais une autre grande partie est éliminée par l’urine et les selles, dit Lertxundi. Les stations d’épuration ne sont pas prêtes à éliminer les médicaments et finissent dans les rivières.» Ainsi, on peut trouver plus de 3.000 principes actifs dispersés dans l'environnement, comme ceux d'activité thyroïdienne, cardiovasculaire, antiépileptique, antibiotique, antidépresseur, anti-inflammatoire et autres. « On peut penser que ce sont des concentrations très faibles, mais des médicaments sont conçus pour avoir un effet pharmacologique à des concentrations très faibles. Les conséquences sont donc graves, explique Lertxundi. Pour commencer, des bactéries résistantes aux antibiotiques sont créées, ce qui ramène le problème aux hôpitaux, qui ne sont plus efficaces pour soigner les patients. »
Antidépresseurs, anti-inflammatoires, etc. dans la vie sauvage
Le problème a plus de dimension. Il n'y a qu'à voir les problèmes qu'il cause dans les écosystèmes sauvages. « Il faut garder à l’esprit que la plupart des hormones, enzymes et neurotransmetteurs que nous avons les humains ont aussi d’autres animaux, de sorte que les médicaments agissent aussi sur eux, dit Lertxundi. Par exemple, la fluoxétine (antidépresseur Probac®) se termine dans les rivières et est absorbée par les larves d'insectes des rivières. De plus, ils sont cumulatifs, ce qui provoque des problèmes de reproduction chez les animaux qui les consomment. Dans une recherche australienne, ils ont découvert que les ornitorrins, insectivores, reçoivent chaque jour des rivières la moitié de la concentration d’antidépresseurs que reçoivent les humains à travers les aliments.»
Même quand ils donnent l'ibermectine antiparasitaire aux vaches, il arrive finalement au sol avec les selles et tue les scarabées de la terre. Par conséquent, les scarabées ne métabolisent pas les selles et la terre souffre de problèmes. Lertxundi travaille dans un hôpital psychiatrique : « Nous ne passons pas une seconde à penser à la pollution pharmacologique. Le médicament ne disparaît pas lorsque nous l’expulsons de notre corps, mais les professionnels de santé agissent comme si c’était le cas lorsque nous prescrivons des médicaments. »
« De plus, a précisé Orive, nous devons garder à l’esprit qu’il y a des médicaments qui passent plusieurs heures dans notre corps, mais qui peuvent durer 40 ans dans l’environnement. » Compte tenu de la dimension du problème, les deux considèrent que la pollution pharmacologique est un sujet à aborder par la société. « Comme il y a 20 ans, l’industrie automobile a été invitée à abandonner le pétrole pour développer l’électrification, nous devons aujourd’hui demander à l’industrie pharmaceutique de commencer la voie vers l’éco-affirme Oriv. Les chercheurs en pharmacologie doivent concevoir des médicaments pour être efficaces comme des médicaments, mais aussi pour être biodégradés quand ils atteignent l’environnement. »
« D’autre part, nous devons améliorer la technologie de lavage d’eau dans les stations d’épuration pour empêcher les médicaments d’atteindre l’environnement », estime Orive. Des traitements ont déjà été développés pour éliminer presque tous les composés organiques des eaux usées et réduire la pollution pharmacologique, mais ils sont coûteux. La Suisse a fait ce pas: Il a dépensé 1 milliard d'euros pour l'implantation de l'ozone et d'autres traitements de dépuration.
Derrière la législation
Le regard est maintenant sur la législation. En 2007, le règlement REACH a été mis en place en Europe, obligeant l'industrie à interdire les substances hautement dangereuses et à déclarer en toute sécurité l'utilisation des substances utilisées. Les experts croient maintenant que cette adaptation à l'industrie chimique et pharmaceutique ne viendra que de la main des lois. « Avant leur commercialisation, la législation devrait établir la nécessité d’une étude rigoureuse des impacts environnementaux des nouveaux médicaments », déclare Orive. « Si les lois ne s’appliquent pas, aucune mesure n’est prise, dit González. La législation doit promouvoir le mouvement de l’industrie vers des processus plus durables. »
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