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Philip Jessop
Philip Jessop

Chimie

Queen's University

Prix John-C.-Polanyi du CRSNG de 2008

Les réactions chimiques de nos jours ne sont pas celles de l'époque de nos grands-pères. En effet, pour les chimistes d'aujourd'hui, les mots à la mode sont « proprement et économiquement », ce qui a incité Philip Jessop, de la Queen's University, à apporter des contributions de classe mondiale à la chimie écologique.

M. Jessop recherche des utilisations pratiques pour le dioxyde de carbone (CO2), lequel est disponible en grande quantité et à un coût minime ou nul, à une époque où davantage d'industries tentent de capter et de stocker ce gaz à effet de serre. Ce chercheur a découvert un procédé chimique simple qui non seulement active le CO2, mais qui pourrait aussi réduire énormément l'utilisation de divers solvants et d'autres produits chimiques essentiels à de nombreux procédés de fabrication et de raffinage. Ses travaux lui ont valu le Prix John-C.-Polanyi du CRSNG de 2008.

Les procédés industriels allant du raffinage du pétrole à la fabrication de produits pharmaceutiques comportent plusieurs étapes, chacune faisant appel à un type de produit chimique différent pour fonctionner. La plupart du temps, on doit retirer ces produits chimiques coûteux avant de pouvoir passer à l'étape suivante, ce qui exige de l'énergie et du temps et produit une grande quantité de résidus, dont une bonne partie sont toxiques. Ce sont les produits pharmaceutiques et les produits chimiques fins qui en génèrent le plus, soit de 50 kg à une quantité renversante de 16 000 kg de résidus pour chaque kilogramme de produit fini.

Les nouveaux procédés mis au point par M. Jessop et son équipe de recherche pourraient mettre fin à certaines de ces pratiques de gaspillage en utilisant plutôt des produits chimiques qui non seulement sont plus faciles à séparer, mais peuvent aussi être réutilisés indéfiniment. Le principe repose sur la capacité d'activer et de désactiver certaines propriétés à volonté, ce que M. Jessop a réussi à faire pour la première fois avec des solvants en 2005 et qu'il a depuis appliqué à d'autres produits chimiques.

Le procédé est d'une simplicité déconcertante. Dans la fabrication de l'huile de soya, par exemple, un solvant « commutable » extrait l'huile des fèves. Après filtration des solides de la solution huile-solvant, le solvant est « désactivé », ce qui relâche son lien avec l'huile, laquelle peut ensuite être séparée facilement en préparation de la prochaine étape du raffinage.

Qui plus est, le procédé révolutionnaire de M. Jessop utilise comme « activateur » le CO2, une substance abondante, non toxique, et dont le meilleur attribut est sa gratuité. Une fois que le solvant et le produit sont séparés, le solvant est réactivé par simple exposition à l'azote, à l'argon ou simplement à l'air; il est alors prêt à être utilisé de nouveau dans la prochaine cuvée.

M. Jessop mentionne qu'il avait envisagé d'autres façons de « commuter » les solvants, mais qu'elles nécessitaient toutes d'utiliser une grande quantité d'autres produits chimiques. « Toutes ces méthodes fonctionneraient probablement, mais elles généreraient tellement de résidus qu'elles iraient à l'encontre de l'objectif visé, a indiqué le chercheur. Nous avons pensé que la seule façon d'y arriver sans détruire en même temps l'environnement consistait à trouver un « déclencheur » incroyablement bon marché et inoffensif. »

Le plus gros obstacle que M. Jessop devait franchir pour réaliser cet exploit chimique que ses pairs ont qualifié de « brillant » et « hors du commun » était un blocage psychologique – il lui fallait d'abord passer outre une conviction fermement ancrée dans le milieu scientifique selon laquelle les propriétés des solvants ne changent pas. « Il s'agissait d'envisager une hypothèse que nous faisions tous et de se dire : "Un instant! je pense que je n'y crois plus." Nous avons tous dans notre esprit des hypothèses, et le fait d'y croire est notre plus grand handicap. Pour arriver à quelque chose de nouveau, il faut envisager une hypothèse et la rejeter. »

En tant que champion de la chimie écologique, M. Jessop est habitué à mettre en doute des hypothèses. Depuis qu'il est devenu un adepte de cette forme de chimie, soit au milieu des années 1990 alors qu'il travaillait au Japon avec le prix Nobel Ryoji Noyori, il a vu l'objet principal de la protection de l'environnement passer de l'assainissement à la prévention de la pollution. « Les gens supposaient que la pollution était un élément essentiel de l'activité économique. Mais cela ne suffit pas », a souligné le chercheur.

La prochaine étape des recherches de M. Jessop consiste notamment à explorer davantage des secteurs où les produits chimiques commutables pourraient être avantageux et à mettre à l'échelle les méthodes mises au point afin de les appliquer à l'échelle industrielle. Plus les produits chimiques qu'il mettra au point seront nombreux, plus grande sera la probabilité que les concepteurs de procédés de fabrication chimiques en trouvent un qui réponde à leurs besoins particuliers.

PARTEQ, l'organisme de commercialisation de la Queen's University, aide à faire le pont entre le laboratoire et la mise en marché. On mettra d'abord l'accent sur les industries où M. Jessop s'attend à ce que la transition soit plus facile, notamment l'industrie du raffinage du pétrole, l'industrie des plastiques et l'agro-industrie. Toutefois, les possibilités sont infinies – presque tous les procédés qui utilisent à une étape des produits chimiques qui doivent être retirés à l'étape suivante pourraient faire intervenir des composés commutables.

« Ces travaux me tiendront occupé pendant un certain temps », a fait remarquer M. Jessop.