Remplacer le chlore et le brome toxiques

Le chlore et le brome sous leur forme moléculaire (en tant que Cl₂- et Br₂-) sont toxiques et corrosives. Cela a été tragiquement illustré, par exemple, par l'utilisation du chlore comme arme chimique, depuis la Première Guerre mondiale jusqu'aux récentes interventions en Irak et en Syrie. Les produits chimiques instables contenant du chlore et du brome ont également été impliqués dans des milliers d'accidents chimiques signalés. Et pourtant, ils font toujours partie des produits chimiques industriels les plus utilisés, à partir desquels sont fabriqués de précieux retardateurs de flamme, des pesticides, des polymères et des produits pharmaceutiques.

Des chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Université de Mayence ont désormais développé une méthode permettant de se passer de chlore et de brome moléculaires lors de la fabrication de ces produits. Ils utilisent à la place des composés chimiques alternatifs qui contiennent certes aussi les éléments chlore et brome, mais qui sont moins toxiques et moins réactifs. Ces composés - dont le dichloroéthane et le dibromoéthane - peuvent donc être plus facilement manipulés et transportés. La sécurité des processus industriels pourrait ainsi être améliorée.

Système de navette à l'électricité

Pour utiliser ces composés alternatifs dans la synthèse chimique, les scientifiques ont mis au point un "système de navette" qui fonctionne à l'électricité : Tout comme une navette transporte des personnes d'un point A à un point B, l'électricité aide dans cette réaction à transférer le chlore et le brome des substances de départ, le dichloroéthane et le dibromoéthane, à d'autres composés chimiques.

La méthode présente un autre avantage : alors que les réactions traditionnelles avec le chlore et le brome moléculaires ne se déroulent que dans un sens, la nouvelle réaction de la navette fonctionne dans les deux sens. "Nous pouvons donc également utiliser la réaction pour transformer certains composés toxiques contenant du chlore et du brome en composés moins nocifs", explique Bill Morandi, professeur de chimie organique synthétique à l'ETH Zurich et l'un des principaux auteurs de l'étude.

Solution aux problèmes environnementaux

Un exemple de ce type de composé toxique est le lindane chloré, qui a été utilisé pendant des décennies comme insecticide dans les cultures. En 2009, il a été interdit en raison de sa grande toxicité et de sa persistance dans l'environnement. Mais dans de nombreux pays européens, y compris en Suisse, il existe encore de grandes décharges dans lesquelles le lindane est stocké. Ces décharges sont considérées comme un risque pour l'environnement, raison pour laquelle les autorités et les scientifiques cherchent des solutions pour éliminer le lindane de ces décharges. "Notre méthode est adaptée à l'assainissement des sols contaminés par le lindane", explique Morandi.

Pour le chimiste, cette nouvelle méthode n'est pas seulement un bon exemple de la manière dont les processus chimiques peuvent être rendus plus durables, mais aussi une contribution à une future économie circulaire. "Les gisements de matières premières sur la Terre sont limités. Grâce à notre méthode, nous pouvons transformer les déchets selon le concept 'waste to value' de manière à pouvoir les réutiliser comme matières premières", explique Morandi.