Peinture, vernis, encres : la nouvelle génération de solvants verts à la loupe

Le chiffre a de quoi faire réfléchir : l’industrie mondiale utilise chaque année plus de 25 millions de tonnes de solvants organiques (source : Grand View Research, 2023). Les classiques — toluène, xylène, acétone — sont efficaces, mais problématiques sur trois points majeurs :

• Toxicité pour la santé humaine (convulsions, pathologies chroniques, CMR* potentiels).
• Émissions élevées de COV avec leur cortège d’effets locaux (pic d’ozone, odeurs, smog en ville).
• Dépendance au pétrole, mettant les utilisateurs à la merci de la spéculation ou de tensions géopolitiques.

*CMR : Cancérogène, Mutagène ou Reprotoxique.

Depuis les années 2000, deux impulsions reconfigurent le paysage :

• Des normes resserrées (REACH en Europe, US EPA Clean Air Act aux États-Unis).
• Des avancées de la chimie biosourcée, du recyclage et de la catalyse verte.

Que trouve-t-on dans la mallette des chimistes de demain ? Voici sept candidats très sérieux.

Issus de matières premières renouvelables — huiles végétales (colza, soja, lin), sucres, amidon —, les esters biosourcés sont devenus les mascottes de la chimie verte. Leur légèreté observée sur la biodiversité et le climat leur ouvre massivement la porte des peintures et vernis industriels pour remplacer des solvants comme le white spirit ou l’acétate d’éthyle.

• Points forts : biodégradabilité élevée, faible toxicité, émissions de COV nettement réduites.
• Performances : utilisés en formulation pour peintures acryliques, alkydes ou époxys, ils offrent de bonnes propriétés tensioactives.
• Exemple marquant : Acadie™ (Arkema), acétate d’éthylhexyle biosourcé, remplaçant avantageusement certains phtalates.

Attention : un solvant “à base de colza” n’implique pas que son empreinte carbone soit nulle, notamment si sa production implique des transports lointains ou une concurrence avec l’alimentation.

Ce composé aromatique présent naturellement dans les écorces d’agrumes n’est pas seulement un parfum d’orange à l’usage des produits ménagers : il s’impose en formulation industrielle, y compris dans certains décapants ou encres rotogravures nécessitant un fort pouvoir dissolvant.

• Issu de la valorisation des déchets d’agrumes, le D-Limonène bénéficie d’une double étiquette : biosourcé et exemplaire en économie circulaire.
• Son point d’ébullition (175 °C) et sa volatilité modérée limitent les émissions rapides de COV.
• Sa subtilité : il reste légèrement inflammable et, comme tous les terpéniques, peut générer des allergies de contact (source : European Chemicals Agency).

Une alternative appréciée pour les décapages, mais pas pour tous les usages sensibles où il peut jaunir à la lumière.

Les éthers de glycol classiques ont longtemps été les “superstar” des solvants industriels. Problème : leur toxicité reprotoxique avérée les a fait bannir de nombreuses applications, notamment en Europe. Des versions “vertes” font leur apparition : produites à partir de dérivés biosourcés, dotées de chaînes latérales modifiées pour maximiser la sécurité.

• Les carbonates de propylène ou d’éthylène issus de la chimie du glucose ou du CO₂ sont les nouveaux venus prometteurs.
• La gamme Ecodis™ de Solvay, par exemple, vise les encres jet d’encre et l’industrie graphique.

Leur effet sur la santé doit s’évaluer au cas par cas, mais la traçabilité de la filière et les études de toxicologie à long terme sont désormais la règle (source : rapport INRS 2022).

Qu’ils soient issus de la biomasse (fermentation du sucre ou du maïs), ou synthétisés à partir de gaz carbonique recyclé, les alcools biosourcés forcent l’entrée dans les formulations à la fois pour dissoudre, stabiliser ou réguler la viscosité.

• Bioéthanol, isopropanol vert… On les retrouve couramment dans les encres d’imprimerie, les apprêts et certaines formulations “à l’eau”, notamment pour accélérer le séchage.
• Leur pouvoir solubilisant est remarquable pour les pigments, ce qui leur confère une place de choix dans les encres flexographiques ou offset.
• Un enjeu majeur : la consommation de sols agricoles dédiés, plus ou moins maîtrisée selon la politique nationale (controverse du “fuel vs food” aux États-Unis, source : FAO).

Le procédé de bioéthanol cellulosique, développé par LanzaTech ou Clariant, permet de limiter la concurrence avec l’agriculture vivrière.

Il fallait oser s’attaquer à un composant aussi “inertiel” que le dioxyde de carbone : plusieurs projets industriels l’utilisent désormais comme brique de base pour générer des carbonates organiques respectueux de l’environnement.

• Les carbonates de diméthyle ou d’éthylène présentent un profil de toxicité faible, une grande biodégradabilité et remplacent avantageusement les acétates ou certains solvants aromatiques.
• Un exemple européen : le projet Dream Carbonate (SynCatO2, Allemagne), qui capte le CO₂ industriel pour fabriquer du carbonate de propylène utilisé dans les vernis ou les liants d’encres (Chemicals-Technology).
• L’inconvénient actuel : un coût de production supérieur au pétrole. Un surcoût, toutefois, qui tend à s’amenuiser avec la taxe carbone et l’essor du recyclage du CO₂.

Les solvants lactates sont issus de la fermentation du sucre ou de l’amidon (maïs, betterave), transformés en acide lactique, puis estérifiés. Résultat : un solvant doux, agréablement odorant, doté d’une biodégradabilité exemplaire.

• Leur volatilité très faible les classe parmi les “Low VOC” par excellence (ex. : lactate d’éthyle ou de méthyle).
• Ils s’imposent dans la formulation de vernis bois, encres écologiques et peintures de signalisation routière.
• Leur talon d’Achille : ils sont parfois un peu trop “lents”, exigeant une adaptation des procédés en usine (source : formulation Degussa®).

Petit clin d’œil : cette famille fut développée massivement lors du boom du bioéthanol pour carburants, recyclant le savoir-faire vers les secteurs non-énergie.

Terminons le tour d’horizon avec une catégorie “hybride” : les solvants issus soit de coproduits industriels, soit bâtis sur des architectures inédites, fruits de la catalyse ou de la biotechnologie.

• Les “Deep Eutectic Solvents” : mélanges d’un acide organique et d’une base faible qui, combinés, acquièrent des propriétés inédites de solubilisation.
• Des solvants innovants issus de la valorisation de la glycérine (coproduit du biodiesel) : par exemple, la gamme Bio-Sol™ (Vertec Biosolvents), à fort pouvoir dissolvant et quasiment “zéro COV”.
• Des architectures mixtes, mêlant partie “hydro” et partie “lyophile”, selon le type de liant ou de polymère visé.

Leur efficacité est déjà surveillée de près par les majors de la peinture, dont PPG, AkzoNobel et Sherwin-Williams, tous signataires de la “Charte Responsible Care” du secteur (Responsible Care).

Pour s’y retrouver, voici un tableau croisant les principales familles de solvants verts avec leurs avantages, limites et domaines d’application privilégiés.

Dernier détour, presque philosophique : la ruée sur les solvants verts ne doit pas occulter une question de fond. Un produit “issu de la biomasse”, mais cultivé au Brésil puis expédié en Europe, reste-t-il “vert” si son empreinte carbone explose en logistique ? De même, un solvant synthétique établi à partir du CO₂ industriel pourra-t-il être certifié 100% durabilité si le procédé consomme plus d’énergie fossile ?

La green chemistry n’est pas un blanc-seing, c’est un mouvement complexe, fait de compromis, d’innovation… et de vigilance : évaluer les cycles de vie, intégrer les réparations des “dommages collatéraux” potentiels, tout en améliorant la sécurité et la santé. C’est ce qui rend passionnante cette transition : la recherche progresse, mais la vigilance reste de mise, portée par une veille scientifique internationale constante (source : American Chemical Society, rapports ECHA).

Si l’on devait résumer cette bascule : la formulation de peintures, encres et vernis industriels s’écrit désormais au pluriel de la chimie verte. La diversité des besoins, l’innovation industrielle et la pression réglementaire garantissent que le solvant idéal n’existe pas… mais que des réponses adaptées émergent chaque année. Les choix techniques de demain dépendront autant des avancées scientifiques que de la capacité collective à repenser le lien entre industrie, société et environnement.

Il n’y a pas de solution toute faite : la “bonne” chimie est celle qui s’ajuste, se réinvente, et qui sait aussi poser la question du sens autant que celle de la formule. Voilà un défi à la mesure de la créativité chimique et de notre avenir industriel.