La chimie contemporaine se confronte à une double exigence : répondre à des besoins industriels toujours croissants et limiter son impact environnemental. Ce tournant vers une pratique plus respectueuse de l’environnement s’accompagne d’une remise en cause de l’histoire de la chimie organique, toujours dépendante de dérivés pétroliers. Le silicium, élément chimique plus simple à exploiter, ouvrirait les voies d’une pratique scientifique et industrielle plus vertueuse.
Rencontre avec Vincent Corcé*, chimiste au Collège de France.
L’idée d’une « chimie plus durable » s’impose aujourd’hui comme un impératif transversal, au croisement des politiques scientifiques, des injonctions environnementales et des attentes sociales. Pour le chimiste Vincent Corcé, il s’agit de « réaliser des transformations chimiques avec des moyens plus écocompatibles, plus respectueux de l’environnement ». Ce projet passe d’abord par une critique des fondements historiques de la chimie organique, longtemps dépendante des dérivés pétroliers, tant comme matières premières que comme solvants ou réactifs. À cette dépendance s’ajoute celle des métaux nobles (ruthénium, palladium, iridium), omniprésents dans les processus chimiques, mais coûteux, rares et écologiquement problématiques. Dès lors, l’exploration d’alternatives se fait urgente. « Nous essayons de sortir de cette logique, de partir de cette rareté et de trouver des alternatives », affirme Vincent Corcé.
Même les métaux de transition plus abondants (nickel, cuivre, cobalt) demeurent difficiles à extraire à grande échelle sans impacts environnementaux lourds. De plus, les tensions sur le commerce international rendent leur approvisionnement plus délicat.
Le chercheur souligne l’importance de cette inflexion pour la discipline : « La chimie organique a encore l’image d’un domaine très polluant, il est crucial de changer les pratiques pour modifier la perception du grand public ». Dans ce contexte, le défi d’une chimie durable réside non seulement dans la substitution de ces ressources, mais aussi dans un changement de perspective. « Ce que nous cherchons à faire, ce n’est plus seulement de produire des molécules, mais de développer des moyens de valoriser des déchets, de recycler ou d’inactiver des composés nocifs ». Certains éléments, comme le silicium, offrent des caractéristiques chimiques à même de relever les défis de demain.
La chimie alternative du silicium
Dans cette reconfiguration, le silicium constitue une piste stratégique. Abondant sur Terre – notamment dans le sable –, relativement peu coûteux et chimiquement polyvalent, il présente plusieurs propriétés qui en font un substitut potentiel à certaines fonctions traditionnellement assurées par des métaux rares. Comme le rappelle Vincent Corcé, « le silicium se trouve juste en dessous du carbone dans le tableau périodique, avec des similitudes, car ils appartiennent au même groupe, mais aussi des différences notables ». Ce potentiel est mis à profit dans le développement de catalyseurs dits silylés, dont l’objectif est d’induire des réactions chimiques sélectives par activation de liaisons. À la différence des catalyseurs très réactifs, manipulables uniquement dans des conditions particulières (atmosphère inerte, cryogénie), les structures développées par Vincent Corcé visent à être opérationnelles dans des conditions plus douces, plus robustes et donc plus compatibles avec une mise en œuvre industrielle.
Son affinité électronique avec des éléments comme l’oxygène ou le fluor le rend particulièrement adapté à l’activation de certaines liaisons chimiques stables. « Nos dérivés silylés remplissent cette fonction, ce qui nous permet d’activer, par exemple, une liaison stable comme la liaison carbone-oxygène ou même très stable comme la liaison carbone-fluor », précise le chercheur. Une propriété salutaire à un moment où la question des polluants éternels inquiète de plus en plus.
Le défi environnemental des PFAS
L’un des enjeux majeurs auxquels se confronte aujourd’hui la chimie est la gestion des perfluoroalkylées, plus connues sous l’acronyme de PFAS, substances extrêmement stables et omniprésentes dans l’environnement. Utilisées pour leurs propriétés hydrophobes et leur résistance thermique dans des textiles, les emballages alimentaires, ou les mousses anti-incendie, ces molécules persistent dans les milieux naturels et présentent une toxicité croissante. « Le problème est que les PFAS ne se dégradent pas. Dans la nature, ils s’accumulent partout, même dans l’eau potable de certaines régions. Les taux dépassent les seuils réglementaires », alerte Vincent Corcé. Leur omniprésence dans les eaux, les sols, et jusqu’au corps humain, en fait un enjeu sanitaire et environnemental majeur.
Face à l’inefficacité des méthodes de traitement conventionnelles – la pyrolyse des PFAS nécessitant des températures supérieures à 1000 °C –, l’équipe dans laquelle travaille le chercheur développe une approche alternative fondée sur la catalyse au silicium. L’objectif est d’activer la liaison carbone-fluor, l’une des plus stables de la chimie organique, pour permettre sa rupture dans des conditions contrôlées. « Si nous arrivons à arracher les fluors qui constituent les PFAS, alors nous pouvons créer quelque chose de beaucoup moins dangereux et beaucoup plus traitable », explique-t-il. Ce basculement d’une substance persistante vers une molécule recyclable s’inscrit dans une logique de circularité. « L’idée n’est pas de les détruire, mais de les recycler. Ces éléments restent une source de carbone qui peut être valorisée », tient-il à préciser.
Ce travail ouvre des perspectives d’ampleur. Il atteste également d’un basculement dans les finalités mêmes de la chimie. Non plus seulement produire, mais réparer, recycler, rendre compatible la transformation de la matière avec les exigences de soutenabilité. La chimie du silicium, dans la perspective esquissée par Vincent Corcé, ne se contente pas de proposer un substitut ponctuel à des pratiques existantes, elle engage un véritable redéploiement du champ disciplinaire, où la catalyse devient un outil de gestion environnementale et la transformation moléculaire un levier de durabilité. En se focalisant sur des problématiques telles que le traitement des PFAS, ces recherches donnent à voir une chimie soucieuse de ses conséquences. La catalyse par le silicium, dans cette optique, apparaît comme un outil d’un nouvel horizon scientifique.
*Vincent Corcé est chercheur en chimie sur la chaire Activations en chimie moléculaire du Pr Louis Fensterbank. Le projet de recherche Silylated Lewis SuperAcids: from carbon-fluorine bond activation to PFAS recycling est financé par l’initiative Avenir Commun Durable.
