Éviter les risques associés au stockage de produits chimiques comme ceux qui ont dévasté Beyrouth, la capitale libanaise, en 2020, n’est qu’une des raisons pour lesquelles Stephen Newman est si enthousiaste à propos du travail de son équipe dans le domaine de la chimie verte.
« En fabrication écologique, nous nous assurons que tout est le plus petit possible, explique-t-il. Plutôt que de conserver des produits chimiques en grandes quantités, nous sommes en mesure de provoquer des réactions en n’utilisant que de petits volumes. Nous consommons également moins de chaleur, nous avons besoin de moins d’espace et nous produisons moins de déchets. »
Stephen Newman est titulaire de la Chaire de recherche du Canada en catalyse durable. Il est professeur au Département de chimie et sciences biomoléculaires et membre du Centre de recherche et d’innovation en catalyse. Il dirige également le laboratoire Newman, où, avec son équipe, il met au point de nouvelles méthodes plus durables pour produire les substances chimiques que nous utilisons tous les jours, notamment en agriculture et dans la fabrication de médicaments.
« Notre technologie préférée est ce que nous appelons la chimie des écoulements, poursuit le chercheur. On utilise déjà cette technique dans le secteur pétrolier et gazier. Essentiellement, il s’agit d’introduire le pétrole brut à une extrémité du processus et à expulser le carburant à l’autre extrémité, comme si c’était un cours d’eau. En pharmaceutique et en agrochimie, on continue toutefois de fabriquer des médicaments, des pesticides et des engrais en grande quantité, un peu comme on le fait pour la sauce à spaghetti. Mais à mesure que l’on augmente la production, cette méthode devient extrêmement inefficace. »
L’équipe du professeur Newman étudie l’utilisation de la chimie des écoulements dans la fabrication des produits agrochimiques et pharmaceutiques pour pouvoir les transformer de manière plus écologique et efficace. Grâce à la chimie des écoulements, les sous-produits chimiques se recyclent, et on peut réduire la taille des réacteurs chimiques jusqu’à cent fois.
Malheureusement, il est rare que les entreprises veuillent sortir des sentiers battus, surtout parce qu’il faut beaucoup de temps et d’argent pour évaluer la façon d’adapter de nouvelles technologies à leurs besoins. C’est précisément là qu’intervient l’équipe de Stephen Newman, pour mener des études préliminaires sur des innovations données, pour le compte des entreprises.
« Tout comme la volonté de vivre plus écologiquement ne cesse de prendre de l’ampleur, notre capacité de créer de nouvelles technologies plus écologiques s’accroît elle aussi. En dernier ressort, nos recherches visent à tester la faisabilité et les avantages de ces nouvelles technologies, afin que l’industrie puisse les adopter », explique le chercheur.
L’équipe étudie également la possibilité d’utiliser des métaux comme catalyseurs, domaine qui a été le premier à attirer le professeur Newman vers la chimie durable. Les catalyseurs sont des produits chimiques qui provoquent une réaction, mais qui ne sont pas utilisés dans la réaction.
Stephen Newman a fait son doctorat dans le domaine de la catalyse des métaux de transition : il a alors découvert que les métaux pouvaient faire toutes sortes de choses, notamment transformer des molécules organiques en conservant leur état d’origine. C’est un énorme atout pour le développement durable : il faut généralement un élément de départ pour créer une réaction chimique; si cet élément est un catalyseur qui peut être utilisé à maintes reprises, on réduit au minimum la quantité de produits chimiques nécessaires et les déchets générés.
Sa vision pour l’avenir? Faire progresser les technologies informatiques en chimie des écoulements, non seulement par souci d’automatisation, mais aussi pour permettre à l’intelligence artificielle de surveiller les processus et d’apporter des améliorations continues en cours de route.
« Notre rêve serait d’avoir quelque chose qui s’apparenterait à la robotique pour remplacer le travail plus fastidieux des chimistes, pour que ceux-ci puissent s’engager davantage dans le volet intellectuel du travail et se concentrer sur des avancées environnementales encore plus grandes. »
La chimie, pour fabriquer des médicaments moins chers
Apotex est le premier fabricant canadien de médicaments génériques. La société produit plus de 300 médicaments et exporte vers au-delà d’une centaine de pays. La concurrence internationale est l’un des défis que doit relever l’entreprise. En effet, les médicaments génériques sont souvent fabriqués à un prix inférieur dans d’autres pays où la main-d'œuvre est moins chère et la réglementation environnementale, moins rigoureuse.
En 2017, Apotex a contacté l’équipe de Stephen Newman dans l’espoir d’accroître sa rentabilité. La pharmaceutique avait peu d’expérience de la chimie des écoulements ou des technologies d’automatisation, mais elle était consciente que ces procédés utilisent moins de ressources que le procédé traditionnel par lots et peuvent faire baisser les prix.
Le laboratoire Newman a demandé à Apotex de relever les cinq réactions chimiques les plus courantes utilisées dans l’industrie pharmaceutique. L’équipe a ensuite examiné comment ces cinq réactions pouvaient être exécutées en écoulement continu et a montré à l’entreprise comment y parvenir.
La pharmaceutique est désormais en mesure d’exploiter la chimie des écoulements pour fabriquer des médicaments à moindre coût, selon un processus plus sûr, plus durable et produisant moins de déchets. « Ce type d’innovation est essentiel à notre réussite, affirme Allan Rey, directeur principal, Recherche, Technologie et Propriété intellectuelle chez Apotex. La collaboration avec le laboratoire Newman nous a fourni des idées et des méthodologies qui nous aident dans notre mission : fabriquer des médicaments abordables dans l’intérêt des patients. »