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RÉSUMÉ
La chimie analytique est maintenant indissociable de la chimie verte. D'une part, elle permet d'évaluer la durabilité d'un processus chimique et le côté écocompatible d'un produit ou d'un procédé et, d'autre part, elle s'inspire des principes de la chimie verte afin de réduire son propre impact sur l'environnement. En conséquence, la chimie analytique développe de nouvelles techniques et méthodes afin de réduire notamment les volumes d'échantillon, de solvants et de réactifs consommés, la quantité de déchets produits, la consommation d'énergie. Cet article présente ainsi, pour chaque étape d'une analyse, les évolutions actuelles et futures de la chimie analytique dans ce cadre de la protection de la santé et de l'environnement.
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Frédéric CHARTIER : Chef de Projets Sciences Analytiques au CEA Saclay, France
INTRODUCTION
La chimie connaît un essor considérable pour réduire, à la source, l'impact des procédés et des produits chimiques sur la santé et l'environnement. La prise en compte de façon préventive des effets de la chimie sur son environnement a conduit au développement du concept de chimie verte. Dans ce cadre, la chimie analytique fournit les outils et méthodes permettant d'évaluer et de quantifier, de façon rapide et économique, la compatibilité environnementale d'une technologie ou d'un produit.
Par ailleurs, l'omniprésence de la chimie analytique dans la recherche et l'industrie entraîne une augmentation considérable de la consommation de produits chimiques toxiques et de la production de déchets dangereux, dans l'ensemble des étapes de la chaîne analytique. Des volumes d'effluents plus importants, souvent plus nocifs que l'échantillon d'origine, sont ainsi produits lors de chaque analyse. Pour ces raisons, de nombreux efforts sont réalisés par la communauté analytique pour adhérer, comme les chimistes, à des pratiques plus écoresponsables répondant à une forte demande sociétale. Différentes stratégies complémentaires sont ainsi développées depuis quelques années pour rendre la chimie analytique plus respectueuse de l'environnement, donnant naissance à la chimie analytique verte. Dans ce cadre, des efforts importants sont réalisés pour développer de nouvelles techniques et méthodes d'analyse afin de réduire, remplacer ou supprimer l'utilisation de solvants et réactifs toxiques, minimiser la consommation d'énergie ainsi que les quantités de déchets et rejets, tout en conservant le même niveau de performances analytiques. La prise en compte de tels critères pour une chimie analytique plus verte a également souvent pour avantage l'amélioration des performances analytiques par la réduction des étapes mises en œuvre. Un autre avantage fondamental est la diminution des coûts engendrée par l'augmentation des cadences d'analyse, la diminution des consommations d'eau, de réactifs et d'énergie ainsi que des volumes de déchets à traiter. Cet avantage économique est une composante non négligeable du développement de la chimie analytique verte.
Cet article présente ainsi les principales techniques et développements récents pour une chimie analytique durable, depuis le prétraitement de l'échantillon et la séparation des espèces d'intérêt jusqu'au traitement des effluents de laboratoire en passant par les techniques d'analyse directe de l'échantillon, sur site et en laboratoire, les techniques d'analyse en ligne, les capteurs, la miniaturisation des techniques, etc.
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MOTS-CLÉS
miniaturisation spectrométrie traitement de l'échantillon environnement chimie analytique verte techniques analytique technique d'analyse sur site
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2. Méthodologies vertes pour le traitement de l'échantillon
Malgré le développement de techniques d'analyse de plus en plus sélectives, le traitement préalable des échantillons reste, dans la plupart des cas, une étape indispensable pour adapter l'échantillon à la technique de mesure et pour obtenir des résultats d'analyse fiables. Ce traitement consiste, généralement, à séparer l'analyte recherché d'éventuels interférents ou de la matrice elle-même et/ou de le concentrer afin de faciliter sa détection. Cette étape, préliminaire à la mesure, structure l'analyse dans ses coûts et ses impacts car elle est souvent laborieuse, consommatrice de temps et génératrice de quantités importantes de déchets. En outre, elle nécessite fréquemment l'utilisation de réactifs ou solvants toxiques. C'est la raison pour laquelle ce domaine du traitement de l'échantillon est activement étudié pour apporter des améliorations et a vu l'apparition de nouvelles méthodes et procédés plus verts afin de remplacer et réduire, voire supprimer, les solvants utilisés. Les principales innovations vertes ont porté sur la réduction des quantités de solvant grâce aux techniques d'extraction miniaturisées, l'utilisation de solvants alternatifs aux solvants organiques classiques, la suppression des solvants grâce aux nouvelles techniques d'extraction sur support solide et enfin sur les techniques d'extraction assistées, en particulier par micro-ondes et ultrasons.
2.1 Techniques d'extraction avec réduction de solvants
L'extraction liquide-liquide est la méthode la plus ancienne pour préconcentrer ou purifier les analytes. Elle repose sur le partage de l'analyte entre l'échantillon en phase aqueuse et un solvant d'extraction non miscible. Sous sa forme traditionnelle, elle présente l'inconvénient d'utiliser des quantités importantes de solvants organiques (souvent plusieurs dizaines de millilitres), parfois toxiques, et d'être très consommatrice en temps.
Les améliorations apportées ces dernières années aux techniques d'extraction liquide-liquide, ont permis de fortement réduire leur consommation en solvants, tout en les rendant plus rapides et plus efficaces. En particulier, l'émergence de la micro-extraction liquide-liquide (LPME pour Liquid Phase MicroExtraction) et de ses nombreuses variantes a permis de rendre cette étape plus compatible avec la préservation de l'environnement ...
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Méthodologies vertes pour le traitement de l'échantillon
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ANASTAS (P.T.), WARNER (J.C.) - Green chemistry : theory and practice - . Edition Oxford University Press New-York (1998).
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(4) - SARRADE (S.) - Quelles sont les ressources de la chimie verte ? - EDP Sciences (2008).
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(6) - BENDICHO (C.), LAVILLA (I.), PENA-PEREIRA (F.), ROMERO (V.) - Green chemistry in...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Chimie et développement durable : Vers une chimie organique écocompatible.
-
Rôle de la physico-chimie analytique pour l'application du règlement REACH.
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Extraction sur phase solide pour l'analyse de composés organiques.
-
Spectrométries laser en analyse et caractérisation.
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Capteurs chimiques.
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...
ANNEXES
NEMI (National Environmental Methods) : Base de données comportant plusieurs centaines de méthodes analytiques à caractère « environnemental ». Index http://www.nemi.gov/
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REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals)
RÈGLEMENT (CE) N˚ 1907/2006 du parlement européen et du conseil du 18 décembre 2006 concernant l'enregistrement, l'évaluation et l'autorisation des substances chimiques, ainsi que les restrictions applicables à ces substances (REACH)
http://www.developpement-durable.gouv.fr/REACH,30375.html
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![[conférence] Intensification des procédés au service de la chimie durable](https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/wp-content/uploads/2015/10/green-1024x300.jpg)
