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Lipochimie et innovations Oléagineux, Corps Gras, Lipides. Volume 10, Numéro 5-

Lipochimie et innovations Oléagineux, Corps Gras, Lipides. Volume 10, Numéro 5-6, 344-7, Double 5-6, SEPTEMBRE-OCTOBRE- NOVEMBRE-DÉCEMBRE 2003, INNOVATION, RÉGLEMENTATION, ÉCOCOMPATIBILITÉ Auteur(s) : Carine ALFOS , Institut des Corps Gras, ITERG, Rue Monge, 33600 Pessac, France <c.alfositerg.com> . Author(s) : Carine ALFOS Résumé : Peut‐on parler d’un nouvel âge d’or pour les produits à base de ressources végétales renouvelables et notamment pour les huiles ? Porteurs de performances spécifiques et de caractéristiques plus écologiquement correctes, leur emploi ouvre à l’industrie un potentiel d’innovations auquel participe le département de chimie et rhéologie de l’Iterg. La prise de conscience collective, associée aux évolutions des réglementations françaises et européennes, devrait conduire les industries à prendre de plus en plus en compte le respect de l’environnement dans leurs activités. La substitution de dérivés pétrochimiques par des produits d’origine agricole dans certains secteurs industriels (détergence, lubrifiants, solvants notamment) contribue à la protection de notre environnement : diminution des volumes de déchets et des effluents, lutte contre l’effet de serre, moindre écotoxicité, innocuité pour la santé. De plus, l’épuisement latent des ressources pétrolières et la pratique de la jachère ont permis d’accélérer le développement de nouvelles voies de valorisations des huiles végétales et plus largement des agroressources. Les enjeux, à l’horizon 2010, sont bien plus importants encore pour ces produits, qui de part leur fonctionnalité spécifique, ont vocation à continuer d’occuper des marchés de niche. D’ici 10 ans, 2 à 3 millions d’hectares pourraient être consacrés à l’industrie du végétal \; il s’agit là d’une véritable stratégie de développement durable qui nécessite un soutien politique, une vision à long terme et une motivation forte de l’industrie. Summary : Can we speak of a new gold age for products from renewable vegetable resources and especially for vegetable oils ? With specific performances and more environmental characteristics, their use leads to a great innovation potential for industrials \; the chemical and rheological department of Iterg works on that way to promote their uses. The collectivity awareness joined by the french and european regulations evolutions, should lead industries to take more and more into account, environmental respect in their activities. The substitution of petrochemical derivatives by agricultural origin products in some industrial sectors (mainly detergency, lubricants and solvents) promotes the respect of environment : loss decreasing, greenhouse effect fightening and less eco toxicity. Moreover, using up of petrochemical resources and the fallow field practice, have promoted to accelerate the development of new vegetable oils valorizations fields (and agricultural resources in general). The perspectives in 2010 are much more important for these products whom specific functionality’s will lead them to niche market occupancy. In 2010, 2 to 3 millions ha could be devoted to vegetable industry \; it is a real strategy of durable development which need a political support, a long term view and a strong industry motivation. Article disponible sur le site http://www.ocl-journal.org ou http://dx.doi.org/10.1051/ocl.2003.0344 Mots-clés : oléochimie, biolubrifiants, biosolvants Keywords : oleochemistry, biolubricant, biosolvent ARTICLE Auteur(s) : Carine ALFOS Institut des Corps Gras, ITERG, Rue Monge, 33600 Pessac, France <c.alfos@iterg.com> Données économiques La production mondiale des huiles végétales et des graisses est passée en vingt ans (1963/1984) d’un peu plus de 30 Mt à 66 Mt. En 1997, elle a dépassé les 100 Mt dont 80 Mt d’origine végétale et 20 Mt d’origine animale. Plus de 80 % de ces huiles et graisses sont utilisées en alimentation humaine. Le reste se répartit entre l’industrie de l’alimentation animale [5] et les besoins de l’oléochimie [15] soit pour cette dernière, une consommation de 15 à 17 Mt d’huiles végétales, l’huile de palme et l’huile de soja demeurant et de loin, les matières premières les plus utilisées [1]. Le tableau 1 présente les estimations de consommation des bases oléochimiques les plus couramment utilisées sur la période 2000 à 2010 et leur poids relatif par rapport à la consommation mondiale. Tableau 1. Estimation pour 2000, 2005 et 2010 de la consommation des bases oléochimiques par zone géographique et par famille chimique (millions tonnes) [2]. 2000 2005 2010 Total mondial 5,76 6,69 7,75 Europe de l’ouest 1,76 (31 %) 1,87 (28 %) 1,96 (25 %) Amérique du Nord 1,36 (24 %) 1,52 (23 %) 1,66 (21 %) Asie 2,27 (39 %) 2,79 (42 %) 3,54 (46 %) Autres 0,37 (6 %) 0,51 (7 %) 0,59 (8 %) Acides gras 3,05 3,50 4,00 Esters méthyliques 0,66 0,73 0,80 Alcools 1,44 1,73 2,07 Aminés 0,57 0,62 0,70 Glycérol 0,75 0,86 1,00 Évolutions réglementaires L’impact environnemental des économies industrielles et de certains produits, et la prise de conscience des phénomènes associés, ont conduit notamment les pays industrialisés à élaborer en 1997 un protocole international d’accord, dit de Kyoto, les engageant à respecter des quotas de réduction de leurs émissions de gaz à effet de serre (GES) pour la période 2008-2012 à hauteur de 5,2 % sur la base des émissions de 1990. Au niveau européen, la directive 99/13/CE encadre désormais les installations utilisatrices de solvants, élargissant notamment l’emploi de produits à basse teneur en solvant dans le secteur des peintures et des vernis. Le projet finalisé en vue de sa transposition en droit français devrait voir le jour au cours du premier trimestre 2004. Atout des huiles végétales et de leurs dérivés Matières premières plutôt plus élaborées que les bases équivalentes de la pétrochimie, les huiles végétales avec leur composition en acides gras définie, bien que variable, et leur groupements carboxyliques présentent des caractéristiques physicochimiques remarquables (pour obtenir un type de produit équivalent à partir de bases pétrochimiques, l’oligomérisation de l’éthylène, puis un traitement selon le procédé « oxo » conduisant à l’obtention d’un mélange statistique de composés carboxyliques est nécessaire). Leurs propriétés anti-friction naturelles élevées, leur polarité due à leur structure moléculaire amphiphile les rendent en particulier directement utilisables, ou presque, dans différents secteurs tels que celui des lubrifiants, des solvants et des agents de surface. Deux secteurs de valorisation des huiles végétales : lubrifiants et solvants Suite au rapport de Philippe Desmarescaux [16] sur « les stratégies de développement des productions agricoles non alimentaires » (décembre 1998), cinq axes prioritaires concernant la filière oléagineuse ont été identifiés1 : biolubrifiants, tensioactifs et autres produits détergents, solvants et intermédiaires chimiques, acides aminés et biocarburants. Ces secteurs se développent aujourd’hui significativement en Europe et de nombreux produits performants sont présents sur les marchés, en particulier dans les domaines des biolubrifiants et des biosolvants. 1 Ces axes ont été retenus sur la base de critères de sélection portant sur la rentabilité économique, l’importance des surfaces agricoles concernées, et le caractère positif des bilans énergétiques et environnementaux. Les lubrifiants Les lubrifiants sont fabriqués à partir d’huiles d’origine minérale ou végétale, additivées à hauteur d’au moins 3 % d’additifs. Les huiles végétales, après transformation chimique, peuvent être employées soit comme huiles de base soit comme additifs. Parmi les 40 Mt de lubrifiants consommés au niveau mondial – États-Unis 13 Mt, Europe 10,1 Mt et Asie 13,2 Mt – seulement 1 Mt d’huiles végétales est utilisé. Le marché reste donc ouvert étant donné le contexte réglementaire rappelé précédemment. À niveau de performances identiques, les aspects de biodégradabilité deviennent déterminants. Ces éléments favorisent le développement des huiles végétales seules ou en mélange (mixte végétal/minéral). Au niveau européen, la consommation de lubrifiants a représenté en 2000 un total de 5 millions de tonnes dont 50 % pour le secteur automobile et 35 % pour l’industrie (métallurgie, huiles hydrauliques, fluides caloporteurs). Pour des raisons d’ordre économique (disponibilité, rapport performances/prix intéressants pour les applications actuelles), 90 % du marché est dominé par des lubrifiants sur base minérale, mélange d’un grand nombre de molécules de type paraffines, naphténiques et aromatiques composés peu favorables au respect de l’environnement [4]. À ce jour, plus de la moitié des quantités utilisées n’est pas récupéré et, de ce fait, constitue une source de pollution préoccupante (épandage accidentel ou non, combustion sauvage, lessivage par les eaux de pluie, évaporation). Au niveau français, la consommation des lubrifiants s’est élevée en 2001 à environ 860 000 tonnes réparties entre les lubrifiants automobiles (455 000 tonnes), les lubrifiants pour les industries (295 000 tonnes) et les huiles de procédés (109 000 tonnes). Parmi les huiles multigrades, les qualités les plus fluides représentent près de 96 %. Pour répondre à une demande croissante et pour des raisons d’économie de consommation, les formulateurs orientent leurs choix vers des bases synthétiques peu visqueuses et présentant une certaine onctuosité tels que les esters (éventuellement combinés avec des modificateurs de frottement) permettant de garantir un critère dit de « Fuel economy » tout au long de la durée d’utilisation du lubrifiant [5]. La part du marché européen des lubrifiants d’origine végétale avoisine 2 %, soit 100 000 tonnes, et inclut principalement les formules à partir d’huiles de tournesol et de colza [6]. Dans de nombreux secteurs d’activité à travers toute l’Europe se sont multipliés des exemples réussis d’utilisation de biolubrifiants d’origine végétale : – pour l’exploitation forestière, les pays Scandinaves utilisent déjà largement des bases végétales pour les huiles de scie et pour les huiles hydrauliques, – pour le uploads/Industriel/ lipochimie-et-innovations.pdf