Que sont les pigments et colorants industriels ?
Les pigments et colorants industriels sont les substances qui confèrent une couleur aux matériaux. Les pigments sont insolubles dans le milieu d'application (peinture, plastique, encre) et opèrent par dispersion fine, tandis que les colorants sont solubles. On distingue les pigments minéraux (oxydes métalliques majoritairement) des pigments organiques (molécules de synthèse). Le marché global est dominé par le dioxyde de titane (TiO₂) qui représente plus de 50 % du tonnage mondial des pigments blancs.
La filière française produit environ 120 000 tonnes par an de pigments et colorants pour 950 millions d'euros de chiffre d'affaires en 2024. Les acteurs majeurs sont BASF Pigments France (formulation et distribution, sites Saint-Aubin-lès-Elbeuf et Boulogne-sur-Mer), Lanxess France (oxydes de fer Bayferrox®), Heubach (anciens Clariant Pigments, organiques Carmine®, Pigment Yellow), Cromex (préparations colorées dispersions) et Adeka Palmarole pour les masterbatches PVC.
Spécifications techniques et procédés de production
Chaque famille de pigment est sélectionnée selon le pouvoir colorant, la résistance UV, la stabilité thermique, la compatibilité chimique avec le milieu et la conformité réglementaire (alimentaire, jouets, cosmétique).
Familles de produits et caractéristiques
| Pigment / colorant | Composition chimique | Application principale |
|---|---|---|
| Dioxyde de titane TiO₂ | Anatase ou rutile (procédé sulfate ou chlorure) | Peintures blanches, plastiques, papier |
| Oxyde de fer rouge | Fe₂O₃ (procédé Penniman) | Bétons colorés, peintures bâtiment |
| Oxyde de fer jaune | FeOOH α (goethite) | Construction, plastiques, cosmétique |
| Oxyde de fer noir | Fe₃O₄ magnétite | Encres laser, plastiques, asphalte |
| Bleu phthalocyanine PB15 | Phthalocyanine de cuivre β | Peintures, encres offset, plastiques |
| Vert phthalocyanine PG7 | Phthalocyanine de cuivre chloré | Encres, plastiques, textiles |
| Pigments azoïques (jaunes, oranges, rouges) | Diazoniums + couplage aromatique | Encres flexo, peintures, cosmétique |
| Ultramarine bleu | Aluminosilicate de Na soufré | Peintures, plastiques, cosmétique |
Grades et conditionnements commerciaux
- Poudres micronisées : sacs 25 kg, particules 0,2-1 µm pour peintures et encres
- Pâtes pigmentaires aqueuses : 50-70 % matière sèche pour peintures eau et impression
- Pâtes pigmentaires solvant : pour peintures alkydes, polyuréthanes, époxy
- Granulés pour plastiques : préparations colorées 30-60 % sur PE/PP carrier
- Encres offset prêtes : conditionnement boîtes 2,5 kg pour rotatives
- Pigments cosmétique grade : oxydes de fer enrobés Cosmetic Grade pour fond de teint, fards
Normes et réglementations
Les pigments et colorants sont strictement encadrés par REACH, contact alimentaire, jouets, cosmétique et restrictions sectorielles.
- REACH (CE 1907/2006) : enregistrement obligatoire, restrictions plomb, cadmium, chrome VI
- CLP (CE 1272/2008) : classification dangers (TiO₂ poudre H351 cancer cat 2 par inhalation, restriction décembre 2024)
- Règlement UE 10/2011 : matériaux contact alimentaire (TiO₂, oxydes Fe, phthalocyanines autorisés sous conditions)
- Règlement Cosmétiques 1223/2009 : annexe IV liste positive (TiO₂ E171 interdit alimentaire 2022, autorisé cosmétique)
- Directive Jouets 2009/48/CE : limites migration plomb 2 mg/kg, cadmium 1,3 mg/kg, chrome VI 0,02 mg/kg
- EN 71-3 : 2019 : migration métaux lourds dans jouets
- FDA 21 CFR 73, 74, 81 : pigments autorisés alimentation et cosmétique aux USA
- DIN 6164 : codification couleurs RAL standard pour bâtiment et industrie
Procédés industriels détaillés
La production de pigments combine la chimie inorganique (procédés sulfate/chlorure pour TiO₂, précipitation pour oxydes de fer) et la chimie organique fine (synthèse multi-étapes des phthalocyanines et azoïques).
1. Procédé sulfate pour TiO₂ (procédé historique)
L'ilménite (FeTiO₃) est dissoute dans l'acide sulfurique concentré à 150-180 °C. Après hydrolyse contrôlée, le titanyle d'hydroxyde précipite et est calciné à 850-1000 °C pour donner le TiO₂ anatase ou rutile. Le procédé génère 6-8 t de gypse par tonne de TiO₂. Producteurs européens : Tronox (USA-Pays-Bas-Allemagne), Venator (UK), Kronos (Allemagne).
2. Procédé chlorure pour TiO₂ (procédé moderne)
Le rutile naturel ou le slag (sous-produit fonte titane) est chloré à 1000 °C par Cl₂ et coke pour donner le TiCl₄. Après distillation purifiée, le TiCl₄ est oxydé par O₂ à 1200-1400 °C pour donner le TiO₂ rutile haute pureté + Cl₂ recyclé. Procédé moins polluant (pas de gypse), réservé aux grades premium peintures et plastiques. Producteurs : Chemours (Ti-Pure®), Tronox, Venator.
3. Synthèse oxydes de fer (procédé Penniman)
Une solution de sulfate ferreux est précipitée par soude pour donner l'hydroxyde Fe(OH)₂, puis oxydée par air contrôlé en goethite (FeOOH α jaune) ou hématite (Fe₂O₃ rouge). Le ratio Fe²⁺/Fe³⁺ et la température définissent la taille des particules (0,1 à 1 µm) et donc la nuance. Production sur sites Lanxess Krefeld (Allemagne, capacité 350 kt/an de Bayferrox®), Cathay Industries (Chine).
4. Synthèse des phthalocyanines (PB15, PG7)
Le bleu phthalocyanine de cuivre est synthétisé par condensation de 4 molécules de phtalonitrile (ou anhydride phtalique + urée + chlorure de cuivre) à 200 °C dans un solvant aromatique. Le pigment brut est purifié, broyé et conditionné selon les variétés cristallines (α, β, ε). Producteurs : Heubach (Hostaperm®), Sun Chemical (Performance Pigments), Clariant historique.
5. Synthèse des pigments azoïques (mono- et disazoïques)
Un amine aromatique primaire est diazoté par HNO₂ à 0-5 °C en sel de diazonium, puis couplé à un copulant aromatique (β-naphtol, acétoacétanilides, dérivés). Le pigment est précipité, lavé, séché et finement broyé. Cette voie produit les jaunes (Pigment Yellow PY1, PY3, PY12), oranges (PO5, PO13), rouges (PR2, PR4, PR48). Production majoritaire en Asie (Chine, Inde, Corée).
Le marché français
La France produit environ 120 000 tonnes de pigments et colorants pour 950 millions d'euros de chiffre d'affaires en 2024. Le marché est dominé par BASF Pigments France (formulation et distribution Heliogen®, Sicotrans®, Paliogen®, sites Saint-Aubin-lès-Elbeuf et Saint-Denis), Lanxess France (oxydes de fer Bayferrox®, principalement importés depuis Krefeld), Heubach Group (anciens Clariant Pigments, gammes Hostaperm®, Hostatint®, Carmine®), Cromex / Allnex / IMCD pour la formulation et distribution, et Adeka Palmarole pour les masterbatches plastiques.
Les débouchés se répartissent en cinq grands marchés : peintures et revêtements bâtiment et industriel (40 %, leader TiO₂ Cromology, Akzo, Tollens), plastiques et masterbatches (25 %, automobile, packaging), encres d'imprimerie (15 %, presse, packaging, sécurité), construction (10 %, bétons colorés, bardages, tuiles), cosmétique et personal care (5 %, fond de teint, fards, vernis), textiles (5 %, teinture, impression). La consommation française annuelle est d'environ 200 000 tonnes (production + imports), portée par le bâtiment-rénovation et l'automobile.
La filière connaît trois transformations. La réglementation impose la classification CMR du TiO₂ poudre (H351 inhalation, applicable décembre 2024), l'interdiction du E171 dans l'alimentaire (effective 2022), et la restriction continue des pigments contenant plomb, cadmium ou chrome VI. La concentration du marché s'accélère : le rachat de Clariant Pigments par Heubach (2022), la vente de Venator à Sequana (2023), la consolidation chinoise. Enfin, le verdissement émerge : pigments naturels (carmin issu cochenille, terres ocres traditionnelles), oxydes de fer obtenus par hydrométallurgie, et alternatives biosourcées en cosmétique (mais coût 5 à 20× supérieur).
Applications et débouchés industriels
Les pigments et colorants français équipent l'ensemble des industries graphiques, peintures, plastiques et cosmétiques nationales.
- Peintures bâtiment (Akzo Nobel, Cromology, Tollens, PPG) : TiO₂ rutile pour peintures intérieures et façades
- Carrosserie automobile (Renault, Stellantis, Mercedes) : pigments métalliques aluminium, micas, perles ; pigments noirs (PBl7)
- Plastiques packaging (Plastiblends, Tosaf) : masterbatches concentrés 30-50 % pour bouteilles PET, films PE/PP
- Bétons colorés (Lafarge, Holcim, Vicat) : oxydes de fer Bayferrox® pour pavés, dalles, tuiles béton
- Encres offset journaux et packaging (Sun Chemical, Hubergroup) : phthalocyanines, jaunes azoïques
- Cosmétique (L'Oréal, Chanel, Clarins) : oxydes de fer cosmetic grade enrobés silice, micas perlés, ultramarines
- Textiles (haute couture, technique) : colorants réactifs cellulose, dispersés pour polyester
- Sécurité (billets de banque, passeports) : pigments OVI® (optically variable inks) Sicpa Suisse, intaglio
Questions fréquentes
Pourquoi le TiO₂ a-t-il été interdit dans l'alimentation (E171) en 2022 ?
L'EFSA (Agence européenne de sécurité des aliments) a publié en mai 2021 un avis estimant que la toxicité du TiO₂ par voie orale ne pouvait plus être considérée comme sûre, en raison d'une possible génotoxicité et accumulation des nanoparticules. La Commission européenne a interdit le E171 dans tous les aliments à compter d'août 2022 (règlement UE 2022/63). Le TiO₂ reste autorisé en cosmétique, médicaments et matériaux de contact alimentaire (films plastiques) car la voie d'exposition orale est considérée différente. La France avait précédemment interdit le E171 dès 2020 (loi EGalim).
Pourquoi le TiO₂ poudre est-il classé H351 (cancer suspecté) ?
Le règlement délégué UE 2020/217 a classé le TiO₂ sous forme pulvérulente (>1 % de particules <10 µm) en cancer suspecté catégorie 2 par inhalation (mention H351), applicable à partir du 1er octobre 2021 (pour les mélanges) et 9 septembre 2022 pour les substances. Cette classification a été annulée par le Tribunal UE en novembre 2022 (jugement T-279/20), qui a considéré l'évaluation insuffisante. La Commission a fait appel et la Cour de Justice (CJUE) a confirmé l'annulation en décembre 2023. Néanmoins, l'industrie continue de manipuler le TiO₂ poudre avec EPI respiratoire et confinement par précaution.
Existe-t-il des pigments biosourcés ou naturels pour peintures et plastiques ?
Oui, plusieurs pigments d'origine naturelle existent et progressent : carmin (cochenille, E120 cosmétique), curcumine (rhizome de curcuma, E100 alimentaire), chlorophylles (végétaux, E141), oxydes de fer issus de terres naturelles (ocre Roussillon, sienne brûlée, ombre), charbon végétal (E153 alimentaire, plastiques noirs). Les pigments naturels ont des limitations en pouvoir colorant (5-10× inférieur), résistance UV (jaunissement rapide pour les jaunes turmeric), thermostabilité (carmin se dégrade au-delà de 200 °C). Le marché reste niché (cosmétique premium, alimentaire bio, peintures écologiques).
Quelle différence entre pigment et colorant dans la pratique ?
Un pigment est insoluble dans le milieu d'application : il est dispersé sous forme de particules fines (0,1-1 µm) qui réfléchissent ou absorbent la lumière. Le pouvoir opacifiant (caché) est élevé. Exemples : TiO₂, oxydes de fer, phthalocyanines, pigments azoïques. Un colorant est soluble dans le milieu : il colore en solution moléculaire transparente. Les colorants sont utilisés en textile (réactifs sur cellulose, dispersés sur polyester), encres translucides, alimentaire (E102, E110), cosmétique. Les pigments sont préférés quand l'opacité ou la résistance UV/chimique est requise.
Combien coûte un pigment au kilo en France ?
Les prix varient énormément selon le type. À titre indicatif (2024) : TiO₂ rutile peinture : 2,5-4 €/kg ; oxydes de fer (rouge, jaune, noir) : 1,5-3 €/kg ; phthalocyanines bleus PB15 : 8-15 €/kg ; phthalocyanines verts PG7 : 12-22 €/kg ; pigments azoïques jaunes/rouges : 8-25 €/kg ; ultramarines : 4-8 €/kg ; oxydes de chrome verts : 8-15 €/kg ; cobalt bleu : 30-60 €/kg ; carmin naturel : 200-400 €/kg ; pigments cosmétique grade : 15-50 €/kg. Les masterbatches plastiques sont vendus 5-30 €/kg selon principe actif.
Comment référencer mon usine de pigments ou colorants ?
Le référencement sur Usine de France est gratuit pour toutes les usines françaises de production de pigments ou colorants conformes au règlement REACH, et titulaires des autorisations ICPE applicables. Cliquez sur le bouton « Référencer mon usine », complétez le formulaire en 2 minutes, validation sous 48 h ouvrées.