Que sont les chimie verte et biosourcée ?
La chimie verte et biosourcée désigne l'ensemble des produits chimiques issus de matières premières renouvelables (sucres, amidons, cellulose, huiles végétales, déchets organiques, fermentation microbienne) en remplacement des intermédiaires d'origine pétrochimique. Cette filière émergente couvre les molécules plateformes (acide lactique, succinique, lévulinique, glycolique, FDCA), les bioplastiques (PLA, PHA, PBS, PA11, PEF), les solvants verts (lactate d'éthyle, méthyl-THF, dibasic esters DBE biosourcés), les détergents biosourcés (APG, sophorolipides), les intermédiaires chimiques (isosorbide, glycérine), et les biocarburants 2G (éthanol cellulosique, biokérosène HVO).
La filière française de la chimie verte et biosourcée représente environ 180 000 tonnes par an pour 680 millions d'euros de chiffre d'affaires en 2024. Les acteurs majeurs sont Roquette (Lestrem (62), leader mondial transformation amidonnerie blé/maïs/pomme de terre, gammes Polysorb® isosorbide, Stabisorb®, Reroten® acide lactique, Vivinal®), Avril (Bertel-Sofiprotéol, leader européen huiles végétales colza/tournesol, gammes oleo-chimie, biodiesel, glycérine), Total Corbion PLA (joint venture 50/50 TotalEnergies-Corbion à Rayong Thaïlande pour PLA Luminy® avec sites France pour formulation), Carbios (Saint-Beauzire (63), enzymes pour recyclage PET et biosynthèse, partenariat L'Oréal Nestlé Pepsico), METabolic EXplorer (Saint-Beauzire (63), 1,3-propanediol PDO biosourcé, projet PROBIO3 pour fermentation), Arkema (Marseille pour PA11 Rilsan® biosourcé depuis 1955), Solvay (chimie verte spécialités), Avantium (Pays-Bas, FDCA pour PEF avec partenariat France).
Spécifications techniques et procédés de production
Chaque produit biosourcé est sélectionné selon son taux de matières renouvelables (% C biosourcé certifié ASTM D6866), son empreinte carbone (ACV cradle-to-gate), ses performances équivalentes au pétrochimique, et la conformité réglementaire (REACH, alimentaire, médical).
Familles de produits et caractéristiques
| Produit | Origine biosourcée | Application typique |
|---|---|---|
| Acide lactique | Fermentation glucose maïs/blé | Bioplastique PLA, solvants, alimentaire |
| Acide succinique | Fermentation glucose ou pétrochimie | Bioplastiques PBS, plastifiants verts |
| Isosorbide | Sorbitol issu de glucose blé/maïs | Solvants verts, plastifiants, polymères |
| 1,3-propanediol PDO | Fermentation glycérine ou glucose | Bioplastique PTT, polymères textiles |
| Glycérine biosourcée | Co-produit biodiesel et oléochimie | Cosmétique, pharmacie, polyols PU |
| PLA (acide polylactique) | Polymérisation acide lactique | Emballages compostables, fibres textile |
| PHA (polyhydroxyalcanoates) | Fermentation bactérienne directe | Bioplastiques marins biodégradables |
| PA11 Rilsan | Acide undécylénique d'huile de ricin | Polymère technique automobile, médical |
| PEF (poly-éthylène-furanoate) | FDCA issu fermentation fructose | Alternative biosourcée au PET (en R&D) |
| HVO biokérosène | Hydrogénation huiles usagées et résidus | Aviation décarbonée, jet fuel |
Grades et conditionnements commerciaux
- Pureté technique 95-99 % : usages industriels chimiques et formulations
- Pureté alimentaire E270 acide lactique : conservateur boissons et produits laitiers
- Grades pharmaceutiques USP/EP : excipients médicamenteux, dispositifs médicaux
- Bioplastiques en granulés : sacs 25 kg ou octabins 750 kg pour transformateurs
- Certifications biosourcés : ASTM D6866 (% C biosourcé), TÜV OK Biobased, USDA BioPreferred
- Certifications biodégradables : EN 13432 (compostable), ASTM D6400, OK Compost
Normes et réglementations
Les produits biosourcés sont qualifiés par des standards internationaux mesurant l'origine renouvelable et la performance environnementale.
- ASTM D6866 : mesure du % de carbone biosourcé par datation isotope C14
- EN 16785-1/2 : norme européenne pour produits biosourcés
- EN 13432 + ASTM D6400 : exigences pour emballages compostables industriellement
- OK Biobased TÜV Austria : certification produits biosourcés à 4 niveaux (1-4 étoiles)
- OK Compost TÜV Austria : compostage industriel et domestique
- USDA BioPreferred : certification américaine produits biosourcés
- ISCC PLUS : durabilité et chaîne de garde (mass balance) pour matières renouvelables
- RSPO certifié : huile de palme durable
- REACH (CE 1907/2006) : enregistrement des substances biosourcées
Procédés industriels détaillés
La chimie verte combine fermentation microbienne (bactéries, levures, champignons), catalyse hétérogène pour conversion biomasse, hydrolyse enzymatique de la cellulose, et procédés biotechnologiques en bioréacteurs.
1. Fermentation lactique pour acide lactique (Roquette)
Le glucose issu d'amidon de blé ou maïs (Lestrem Roquette, capacité 1,5 Mt/an) est fermenté par bactéries Lactobacillus à 35-40 °C, pH 5,5 maintenu par neutralisation à la chaux. Le produit est purifié par échange ionique et distillation pour donner acide lactique pur 88-99 %. Producteurs : Corbion-Purac (Pays-Bas, leader mondial), Galactic (Belgique), Cargill, Henan Jindan (Chine). Roquette à Lestrem produit acide lactique en partenariat Corbion.
2. Production isosorbide Polysorb (Roquette Lestrem)
Le sorbitol (issu d'hydrogénation du glucose) subit une double déshydratation acide (H₂SO₄) à 130-150 °C pour donner l'isosorbide cristallin pur >99 %. L'isosorbide est utilisé comme : solvant vert pour peintures aqueuses et cosmétique (Polysorb® ID 37), plastifiant alternatif aux phtalates, intermédiaire pour bioplastiques (PEIT, polyisosorbide). Capacité Roquette : 20 kt/an, leader mondial.
3. Polymérisation PLA (procédé NatureWorks/Total Corbion)
L'acide lactique est dimérisé en lactide cyclique (LLA, DLA selon stéréochimie L ou D), puis polymérisé par ouverture de cycle (ROP) en présence de catalyseur octoate d'étain à 180 °C pour donner le polyacide lactique (PLA). Différents grades cristallins (PLA L pur, PLLA-PDLA stéréocomplexe haute Tm 220 °C). Producteurs : NatureWorks (USA, leader mondial Ingeo® 150 kt/an), Total Corbion PLA (joint venture 75 kt/an Thaïlande Luminy®), Futerro (Belgique).
4. Synthèse PA11 Rilsan biosourcé (Arkema, depuis 1955)
L'huile de ricin (cultivée en Inde, Brésil, Chine) est saponifiée et transformée en acide ricinoléique. La pyrolyse à 600 °C donne l'acide undécylénique C11. Une amination conduit au 11-aminoundécanoïque, monomère du PA11. La polycondensation à 220-260 °C donne le polyamide 11 100 % biosourcé. Production Arkema : Marseille-Saint-Menet (Rilsan® Pharmaceutique, Industriel, BMNO), Singapour (extension 2022). Capacité totale : 50 kt/an.
5. Procédé Carbios pour recyclage enzymatique PET
Carbios a développé une enzyme PET-hydrolase (issue de bactéries dégradant les déchets) optimisée par évolution dirigée pour dépolymériser le PET en monomères purs (acide téréphtalique TPA et MEG mono-éthylène glycol) en 10 heures à 65 °C. Les monomères sont repolymérisés en PET recyclé virgin-grade. Démonstrateur industriel Clermont-Ferrand 2025, partenariat L'Oréal, Nestlé Waters, PepsiCo, Suntory. Permet recyclage PET non recyclable mécaniquement (films multicouches, fibres textiles).
Le marché français
La filière française de la chimie verte et biosourcée produit environ 180 000 tonnes par an pour 680 millions d'euros de chiffre d'affaires en 2024. Les acteurs majeurs sont Roquette (Lestrem (62), 8 000 employés, premier transformateur mondial amidonnerie blé/maïs/pomme de terre/petits pois, 1,5 Mt traitées/an, gammes Polysorb® isosorbide premium, Stabisorb® stabilisants, Reroten® acide lactique, Vivinal® protéines végétales, Beneo isomalt), Avril (groupe Bertel-Sofiprotéol, leader européen filière oléagineux colza/tournesol, oléochimie, biodiesel, glycérine, gammes Saipol pour biodiesel, Lesieur, Puget pour alimentaire), Total Corbion PLA (joint venture 50/50 TotalEnergies-Corbion créée 2017, capacité 75 kt/an PLA Luminy® à Rayong Thaïlande, R&D Mer Chineuvres France), Carbios (Saint-Beauzire (63), startup biotechnologique recyclage enzymatique PET et biosynthèse, partenariat L'Oréal Nestlé Pepsico Suntory, démonstrateur industriel Clermont-Ferrand 2025), METabolic EXplorer (Saint-Beauzire (63), startup 1,3-propanediol PDO biosourcé pour bioplastiques DuPont Sorona®), Arkema (Marseille pour PA11 Rilsan® depuis 1955, leader mondial polyamide biosourcé), Lesaffre (Marcq-en-Barœul, leader mondial levures et fermentations industrielles), Soufflet (céréalier transformateur), Tereos (sucrier-amidonnier), et plusieurs startups (Afyren, Allevo, Algoplus, Algopack).
Les débouchés se répartissent entre bioplastiques (35 %, PLA pour emballages, PHA pour applications biodégradables, PA11 pour technique), oléochimie et biodiesel (25 %, glycérine, esters méthyliques, biocarburants 2G), chimie de spécialité biosourcée (15 %, lactate éthyle, isosorbide, succinique pour spécialités), pharma et cosmétique biosourcés (10 %, glycérine pharma, vitamines fermentées, peptides, acide hyaluronique fermenté), agroalimentaire (10 %, ingrédients fermentés, additifs naturels, protéines végétales), biocarburants aviation (5 %, HVO Sustainable Aviation Fuel SAF de TotalEnergies à La Mède).
La filière connaît une accélération forte portée par la décarbonation industrielle. Les drivers sont : (1) Réglementation - règlement européen Plastic Tax 800€/t (Italie, Espagne, France), interdiction plastiques à usage unique 2021, taxe carbone CBAM, taxonomie verte UE. (2) Demande consommateurs pour produits biosourcés certifiés (cosmétique COSMOS, alimentaire bio, packaging compostable). (3) Stratégies décarbonation des grandes marques - L'Oréal (100 % d'origine renouvelable d'ici 2030 pour formules), Coca-Cola (PlantBottle PEF/PLA), Tetra Pak (cartons biosourcés), Mars (objectif 100 % packaging recyclable ou biosourcé). Les défis sont : compétitivité prix (biosourcé 30-100 % plus cher que pétrochimique), capacité industrielle limitée (filières en développement), conflit ressources alimentaires vs chimiques (1ère génération sucres et huiles), nécessité de filières 2ème génération (cellulose lignocellulosique, déchets, algues). Le marché mondial bioplastiques devrait passer de 2 Mt en 2023 à 8 Mt en 2030 (+25 %/an).
Applications et débouchés industriels
Les produits biosourcés français équipent les filières d'emballages, automobile, cosmétique et agroalimentaire en France et internationalement.
- Emballages alimentaires (Tetra Pak Bio Pure, Vegware) : PLA Total Corbion, PHA Carbios pour gobelets compostables
- Cosmétique premium (L'Oréal, Coty, Estée Lauder) : isosorbide Polysorb pour formulations naturelles, glycérine biosourcée
- Automobile composants intérieur (Renault, Stellantis) : PA11 Rilsan Arkema pour tubes carburant, brake lines
- Textile sportwear (Adidas, Decathlon, Patagonia) : PET recyclé Carbios, PA11 fibres techniques
- Aviation décarbonée (Airbus, Air France-KLM) : SAF Sustainable Aviation Fuel TotalEnergies La Mède (HVO de huiles usagées)
- Agriculture (Bayer, Solvay) : adjuvants phytosanitaires biosourcés, biofertilisants
- Médical et pharmacie (Sanofi, Servier) : excipients pharmaceutiques biosourcés, gaze chirurgicale PLA
- Imprimante 3D (Stratasys, Markforged) : filaments PLA pour fabrication additive grand public
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un produit biosourcé et comment le certifier ?
Un produit biosourcé est issu en tout ou partie de matières premières renouvelables (biomasse végétale, animale, microbienne, déchets organiques) en remplacement des matières fossiles. La proportion biosourcée se mesure par la méthode ASTM D6866 (datation au carbone 14 : le C14 est présent dans la biomasse récente mais absent du pétrole formé il y a >100 millions d'années). Un produit 100 % biosourcé contient 100 % de C14 vs un produit fossile 0 %. Les certifications principales : OK Biobased TÜV Austria (4 niveaux selon % bio : 1 étoile 20-39 %, 2 étoiles 40-59 %, 3 étoiles 60-79 %, 4 étoiles 80-100 %), USDA BioPreferred (US), DIN CERTCO Biobased. La norme française EN 16785 encadre les revendications biosourcées.
Quelle différence entre biosourcé et biodégradable ?
Biosourcé désigne l'origine de la matière (renouvelable agricole vs fossile pétrochimique), mais ne dit rien sur la fin de vie. Un PE biosourcé fait à partir d'éthanol de canne à sucre (Braskem I'm Green™) reste un polyéthylène non biodégradable, recyclable mécaniquement comme un PE fossile. Biodégradable désigne la capacité à être décomposé par des micro-organismes en CO₂, eau et biomasse, sans dire d'où vient la matière. Un polyester pétrochimique (PBAT BASF Ecoflex) peut être biodégradable. La norme EN 13432 certifie un emballage compostable industriellement (90 % décomposition en 6 mois à 58 °C). Les meilleurs produits combinent biosourcé ET biodégradable : PLA, PHA, certains PBS.
Le PLA est-il vraiment écologique pour les emballages alimentaires ?
Le PLA (polyacide lactique) issu de fermentation de glucose maïs/blé est 100 % biosourcé et compostable industriellement (norme EN 13432). Bilan carbone cradle-to-gate : 1,3-2,5 kg CO₂eq/kg PLA, soit -65 % vs PET pétrochimique (5,1 kg CO₂eq/kg). Mais il y a des nuances : (1) la compostabilité requiert un compostage industriel à 58 °C (pas le compost domestique 25-40 °C), donc nécessité d'avoir une filière collecte ; (2) le PLA n'est pas recyclable mécaniquement avec le PET actuel (contamination filières) ; (3) la matière première (maïs/blé) entre en concurrence avec l'alimentation ; (4) les solutions 2G (cellulose) ne sont pas encore industrielles. Le PLA est intéressant pour applications mono-usage (gobelets, films alimentaires) avec collecte spécifique, moins pour bouteilles long usage.
Quand le PEF (alternative biosourcée au PET) sera-t-il disponible ?
Le PEF (poly-éthylène furanoate) est le bioplastique le plus prometteur pour remplacer le PET dans les bouteilles, films et fibres textiles. Il est synthétisé par polymérisation du FDCA (acide furane dicarboxylique, issu de fermentation fructose et déshydratation) avec MEG. Avantages : 100 % biosourcé, propriétés barrière supérieures au PET (×10 vs O₂, ×2 vs CO₂, ×3 vs H₂O), résistance mécanique équivalente, recyclable. Avantium (Pays-Bas) est le leader mondial avec une usine FDCA pilote à Delfzijl (5 kt/an depuis 2024) et un projet commercial en partenariat Coca-Cola, Origin Materials. La production commerciale grande échelle est prévue 2026-2028. Le coût FDCA reste 3-5× plus cher que TPA (acide téréphtalique), mais devrait converger avec les volumes.
Comment Carbios recycle-t-il le PET avec des enzymes ?
Carbios (Saint-Beauzire, Auvergne) a développé un procédé révolutionnaire de recyclage enzymatique du PET. L'entreprise a optimisé une enzyme PET-hydrolase (initialement issue de bactéries dégradant les déchets) par évolution dirigée pour la rendre 10 000× plus efficace. À 65 °C (vs 250 °C pour la dépolymérisation thermique), l'enzyme dépolymérise le PET en 10 heures en monomères purs (acide téréphtalique TPA + mono-éthylène glycol MEG) qui peuvent ensuite être repolymérisés en PET virgin-grade. Avantages vs recyclage mécanique : permet de recycler le PET non recyclable mécaniquement (films multicouches PET-PE, fibres textiles polyester, plateaux thermoformés colorés et opaques). Démonstrateur industriel Clermont-Ferrand 2025 (capacité 50 kt/an), partenariats L'Oréal, Nestlé Waters, PepsiCo, Suntory.
Comment référencer mon usine de chimie verte ou biosourcée ?
Le référencement sur Usine de France est gratuit pour toutes les usines françaises de production de chimie verte et biosourcée conformes au règlement REACH, certifiées ISO 9001 minimum (et ISO 14001 environnement valorisé), avec certifications biosourcés OK Biobased ou ASTM D6866 si applicable, et titulaires des autorisations ICPE applicables. Cliquez sur « Référencer mon usine », validation sous 48 h ouvrées.