Repenser l’enseignement de la chimie

Claude Lafleur Collaboration spéciale
« Il faut qu’on intègre le développement de la chimie à la protection de l’environnement. On ne peut plus prendre la pétrochimie comme source pour fabriquer nos matériaux. Il faut recourir à de la matière qui soit biorenouvelable », affirme Xavier Ottenwaelder.
Photo: Jacques Nadeau Le Devoir « Il faut qu’on intègre le développement de la chimie à la protection de l’environnement. On ne peut plus prendre la pétrochimie comme source pour fabriquer nos matériaux. Il faut recourir à de la matière qui soit biorenouvelable », affirme Xavier Ottenwaelder.

Ce texte fait partie du cahier spécial Recherche avril 2016

La chimie verte, qui cherche à être aussi performante que la nature, s’implante petit à petit. Mais il faudra du temps, précise un spécialiste, de la patience… et même changer la façon dont on enseigne la chimie !

« La chimie verte n’est pas une nouvelle branche de la chimie — telle que la chimie organique ou la chimie analytique —, mais c’est une nouvelle façon de penser, déclare Xavier Ottenwaelder, professeur associé au Département de chimie et de biochimie de l’Université Concordia. En gros, il s’agit de changer la mentalité des acteurs de la chimie, notamment des chercheurs, mais également des industriels ainsi que des politiques et du public. » C’est toutefois une nécessité qui sera difficile à implanter, estime-t-il.

Par exemple, dit-il, les chimistes et les industriels « ne sont pas trop difficiles à convaincre » puisqu’ils réalisent très bien que toute pollution entraîne des coûts considérables tant pour eux que pour la société. Par contre, poursuit le professeur Ottenwaelder, une certaine réticence surgit lorsqu’on songe à remplacer les processus actuels, car cela exige de nouveaux réactifs, de nouvelles infrastructures, de nouvelles chaînes d’approvisionnement, etc. « En fait, cela demande de changer complètement les structures en place… et ça, c’est bien entendu difficile », observe-t-il.

Il s’agirait même à terme de remplacer la chimie basée sur le pétrole — la pétrochimie — par une chimie basée sur de la matière biorenouvelable. Tout un défi, estime ce professeur de chimie de Concordia.

Percer les mécanismes de la nature

D’origine alsacienne, Xavier Ottenwaelder s’est installé chez nous après avoir effectué ses études en France puis aux États-Unis. « Je suis devenu chimiste, car, comme ça arrive souvent, j’ai eu un super prof de chimie, absolument charismatique et génial, lance-t-il. Puis c’est le Canada qui m’a le plus plu et je suis arrivé ici en 2006. »

L’équipe qu’il dirige à Concordia — le Xavier Ottenwaelder Research Group (XoRG) — étudie les réactions d’oxydation. « Nous essayons de comprendre comment la nature procède, explique le chercheur. Nous partons du principe que la nature fait tout mieux que nous, notamment les réactions chimiques qui se passent dans le corps humain et dans tout organisme vivant. »

Son équipe cherche par conséquent à comprendre ces mécanismes et à les reproduire. « Nous nous concentrons principalement sur les métaux de transition — le cuivre, le zinc, le fer, etc. — qui jouent notamment un rôle dans le mécanisme de la respiration, explique M. Ottenwaelder. On cherche en fait à comprendre comment la nature effectue des réactions très difficiles alors que, nous, on n’y parvient pas ! Et qui plus est, la nature fait cela tout simplement dans de l’eau, à température ambiante et de manière très efficace… Nous, nous cherchons à reproduire ces caractéristiques-là. »

C’est dire que ces travaux s’inscrivent tout droit dans la chimie verte puisque les procédés que cherche à mettre au point l’équipe XoRG ne recourent pas à des solvants, « produits chimiques dangereux et coûteux », souligne au passage le professeur Ottenwaelder. « Si on pouvait travailler avec de l’eau comme solvant, ça serait super, dit-il. Et si on pouvait utiliser l’oxygène de l’air comme oxydant, ce serait évidemment plus propre… Bref, tout cela s’inscrit dans les principes de la chimie verte. »

La nature, observe Xavier Ottenwaelder, produit ces réactions au sein d’enzymes, « des centres où tout a été optimisé par l’évolution afin que les réactions se fassent avec la plus grande rapidité possible. On parle ici de catalyse enzymatique ».

Changer les mentalités

Pour Xavier Ottenwaelder, la première étape pour changer notre façon de voir la chimie consiste à délaisser l’idée qu’on se fait du travail des chimistes. « Je crois que la plupart des gens voient la chimie comme une activité de pollution. On a très mauvaise réputation ! constate-t-il. Il nous faut donc démonter le mythe qui veut que la chimie soit sale et polluante [et montrer] que le travail des chimistes, c’est extrêmement utile. »

Ce qu’on oublie souvent, fait-il valoir à titre d’exemple, c’est que les médicaments sont mis au point par des chimistes et fabriqués selon des procédés chimiques. « Et on oublie aussi que sans pesticides ni engrais, il n’y aurait pas grand-chose sur les étals », ajoute-t-il.

Mais les chimistes et l’industrie ont aussi leur part à faire, poursuit-il : « Il faut qu’on intègre le développement de la chimie à la protection de l’environnement. On ne peut plus prendre la pétrochimie comme source pour fabriquer nos matériaux. Il faut recourir à de la matière qui soit biorenouvelable. »

Mais voilà qui nécessitera qu’on repense tout l’arsenal de réactions chimiques en se basant sur de nouvelles sources de matière première. « On ne peut plus partir de la chimie du pétrole, il faut qu’on trouve autre chose. Par exemple, la biomasse extraite des ressources forestières. »

Xavier Ottenwaelder constate d’ailleurs qu’il y a déjà un énorme pan de la chimie industrielle qui se développe. « Mais c’est extrêmement difficile et ça va prendre du temps, dit-il. Et c’est là que ça devient difficile, difficile de réconcilier les visions des politiques à court terme avec la vision des scientifiques à long terme. »

Par contre, fait-il remarquer, le Québec est réputé à travers le monde pour sa chimie liée au développement durable. « Nous avons été l’une des premières sociétés à faire autant d’efforts pour soutenir la chimie verte, indique le chercheur. Entre autres, nous nous sommes dotés d’un Centre en chimie verte et catalyse, un regroupement de chercheurs provenant de toutes les universités et tous les instituts. C’est une force importante. »

Et au Québec comme ailleurs, on forme de plus en plus de jeunes chimistes qui pensent en termes de chimie verte et d’environnement. Il faudra néanmoins changer la façon même selon laquelle on enseigne la chimie, rapporte le chercheur. Or, intégrer ces changements sera un défi de taille qui nécessitera des décennies, prévoit-il.

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