CHIMIE - Les industries chimiques


CHIMIE - Les industries chimiques
CHIMIE - Les industries chimiques

Parmi les industries de transformation, certaines, comme les industries mécaniques ou textiles, procèdent à des transformations portant essentiellement sur la forme; les industries chimiques, au contraire, procèdent à des changements de composition sur la nature des produits mis en jeu.

La chimie industrielle peut être considérée comme le domaine industriel ayant pour objet la préparation des produits chimiques répondant, d’une façon économiquement satisfaisante, à un besoin.

À cette définition logique et rationnelle on a substitué des définitions variables d’un pays à l’autre, qui ont toutes un caractère restrictif et écartent généralement des industries chimiques la métallurgie, la verrerie, les cimenteries, la céramique, les cokeries, la sucrerie.

Il est bien certain qu’à l’intérieur de l’industrie chimique, prise au sens large, certaines branches, telles que la sidérurgie (avec ses hauts fourneaux, ses fours Bessemer, Thomas ou Martin), les verreries ou les fabriques de ciment ont certains caractères particuliers. Les facteurs du prix de revient notamment y ont des importances relatives variables, mais des différences comparables sont décelables, à l’intérieur de ce qu’on appelle «l’industrie chimique» (au sens restreint), entre, par exemple, la fabrication de l’acide sulfurique, les synthèses pharmaceutiques ou l’extraction d’huiles essentielles. N’est-il pas, d’autre part, critiquable de séparer certaines fabrications métallurgiques de l’industrie chimique, alors qu’elles s’opèrent au sein même de celle-ci: fabrication du sodium, par exemple, du titane ou du zirconium? Pourquoi le traitement des goudrons relève-t-il de la chimie alors que leur fabrication, c’est-à-dire la cokéfaction, en est rejetée? Quant à la fabrication des ciments, n’est-elle pas une opération chimique, alors que des cimenteries de plus en plus nombreuses obtiennent, en même temps que le clinker , des gaz contenant de l’anhydride sulfureux, qui sont envoyés à un atelier de contact pour la fabrication de l’acide sulfurique?

Pourquoi, dès lors, accepter ces définitions? Parce qu’à une époque où l’on ne saurait nier l’importance des statistiques on est amené à parler de chiffre d’affaires, de main-d’œuvre, d’investissements, de pourcentage consacré à la recherche dans l’industrie chimique et que seules sont comparables des statistiques qui se réfèrent aux mêmes entités. Afin d’éviter des erreurs, nous recommandons les travaux de l’Organisation de coopération et de développement économiques (O.C.D.E.), qui, pour les pays adhérents, fournit des statistiques homogènes.

L’O.C.D.E. a retenu comme industries chimiques celles qui se proposent d’obtenir les produits classés dans la nomenclature 35:

– 3511. Industrie chimique de base, à l’exception des engrais.

– 3512. Fabrication d’engrais et de pesticides.

– 3513. Fabrication des résines synthétiques, matières plastiques et fibres artificielles, à l’exclusion du verre.

– 3521. Fabrication de peintures, vernis et laques.

– 3522. Fabrication de produits pharmaceutiques et de médicaments.

– 3523. Fabrication de savons et de produits de nettoyage, de parfums, de produits de beauté et autres préparations pour la toilette.

– 3529. Fabrication de produits chimiques non classés ailleurs.

– 3530. Raffineries de pétrole.

– 3540. Fabrication de divers dérivés du pétrole et du charbon.

– 3551. Industries des pneumatiques et chambres à air.

– 3559. Fabrication d’ouvrages en caoutchouc non classés ailleurs.

– 3560. Fabrication d’ouvrages en matière plastique non classés ailleurs.

De cette liste, nous ne retiendrons pas la rubrique 3530 (cf. PÉTROLE – Le raffinage).

En France, les différentes industries chimiques répondant à la nomenclature de l’O.C.D.E. indiquée précédemment sont rattachées: à l’Union des industries chimiques, au Syndicat national du caoutchouc, des plastiques et des industries qui s’y rattachent et à l’Union des industries textiles.

1. Développement des industries chimiques

Des origines au XIXe siècle

De nombreuses branches de l’industrie chimique remontent aux plus anciennes civilisations: l’exploitation des salines, l’extraction des corps gras, la fabrication des parfums, des colorants, certaines industries agricoles de fermentation, l’extraction de nombreux métaux; car, si quelques produits chimiques seulement sont préparés à la fin du XVIIIe siècle (acide sulfurique et divers «vitriols», dont l’alun, le sel ammoniac, quelques acétates, la céruse, le salpêtre), de nombreux métaux sont, eux, utilisés depuis l’Antiquité, qu’ils existent à l’état natif (or, argent, cuivre) ou que leurs oxydes soient aisément réductibles (cuivre [bronze], fer). On prépare depuis très longtemps des liants, des briques, des céramiques, des cuirs tannés, des verres, du papier. Jusqu’au XVIIIe siècle, ces industries ont un caractère artisanal ou familial et il faut attendre cette époque pour voir apparaître plusieurs faits importants: création par Colbert des Manufactures royales, fabrication de l’acide sulfurique, substitution du coke de houille au charbon de bois pour l’élaboration des métaux, et obtention du fer puddlé (en Grande-Bretagne).

C’est au XIXe siècle que, grâce au charbon et à la vapeur, commence la révolution industrielle, mais la grande industrie chimique est née, en 1791, avec la mise au point du procédé Leblanc, proposé pour fabriquer, à partir du sel marin, le carbonate de sodium qui devait remplacer les «soudes naturelles», extraites des cendres des végétaux. Il a donné lieu à la première manifestation du phénomène d’intégration, et son expansion a contribué d’une façon particulièrement efficace au développement et à la mécanisation de l’appareillage chimique, en même temps qu’à la diminution des prix de revient des produits de base.

À côté de la soudière proprement dite, dans laquelle on transforme le sel marin en sulfate de sodium, puis en sulfure et en carbonate, sont bientôt apparus d’une part une vitriolerie qui produit l’acide sulfurique nécessaire, d’autre part un atelier de chlorures décolorants: la fabrication de ces produits, découverte par Berthollet, permet, en utilisant l’acide chlorhydrique résiduaire, non seulement de diminuer le prix de revient, mais aussi de résoudre le problème que posait le déversement de cet acide dans l’atmosphère.

L’industrie chimique est déjà devenue très importante quand, en 1872, le démarrage du procédé à l’ammoniac, dit procédé Solvay, entraîne le déclin du procédé Leblanc en France: la dernière soudière Leblanc a cessé de fonctionner en 1914.

L’électrolyse, apparue à la fin du siècle, fournit non seulement de la soude, mais le chlore, qui était jusque-là, en quelque sorte, le sous-produit du procédé Leblanc.

Au XIXe siècle était née une autre branche industrielle importante, celle des engrais. Leur intérêt avait été démontré par les travaux de J. von Liebig, de J. B. Dumas, de G. Ville, de J. B. Boussingault. La pratique de la culture intensive les rendait indispensables. Ammoniac des usines à gaz transformé en sulfate, nitrates du Chili, phosphates, puis superphosphates, sels potassiques extraits des eaux mères des marais salants, puis du gisement de Stassfurt sont successivement introduits sur le marché des engrais. La crainte de l’épuisement des gisements de nitrate pose le problème de la fixation de l’azote de l’air, qui est lié aussi à la fabrication des explosifs.

Après la mise au point industrielle de méthodes passant notamment par la cyanamide (dont la préparation avait été rendue possible grâce au four à arc, inventé par H. Moissan), puis du procédé norvégien (C. Birkeland et Eyde) au monoxyde d’azote, la solution définitive était apportée par F. Haber et C. Bosch qui, en 1913, obtenaient industriellement la première réaction sous pression en réalisant la synthèse directe de l’ammoniac à partir de l’azote de l’air et de l’hydrogène du gaz à l’eau, obtenu grâce au charbon.

En fait, la carbochimie était née dès le début du XIXe siècle, lorsque les idées de Philippe Lebon donnèrent naissance à l’industrie du gaz, d’abord en Grande-Bretagne, puis en France vers 1820; la carbonisation de la houille fournit simultanément du coke et des goudrons, lesquels devaient constituer pendant plus d’un siècle la seule source de carbures aromatiques, matière première initiale des synthèses de composés carbonés. Mais cette production de goudrons ne devait devenir vraiment importante qu’à la fin du XIXe siècle, lorsqu’en France, puis en Allemagne, la substitution du coke métallurgique au charbon de bois, dans les hauts fourneaux, pratiquée depuis 1850 environ, conduisit à monter les fours à coke, permettant la récupération des sous-produits, qui jusque-là étaient déversés dans l’atmosphère.

Le XXe siècle

Mettant alors à profit les travaux de synthèses poursuivis tant en France qu’en Grande-Bretagne et en Allemagne, l’industrie allemande prend, au début du XXe siècle, un essor remarquable, grâce à la synthèse de colorants, de produits pharmaceutiques et de parfums qui se substituent aux produits naturels.

La Première Guerre mondiale a entraîné le développement de l’industrie chimique dans la plupart des pays, mais surtout aux États-Unis, qui jusque-là importaient beaucoup de produits chimiques, ainsi qu’en France. Les industries de synthèse étaient pratiquement inexistantes, et la grande industrie minérale peu développée en France, en 1914. Le benzène, le toluène et le phénol nécessaires à la fabrication des explosifs étaient importés en grande partie d’Allemagne. L’industrie française dut improviser pour répondre aux besoins de la défense nationale. Elle dut réaliser la synthèse de nombreux colorants et de produits pharmaceutiques, monter des ateliers de contact produisant suffisamment d’acide sulfurique, accroître considérablement la production d’ammoniac par le procédé à la cyanamide.

Pour répondre à l’utilisation de gaz asphyxiants par les Allemands, l’industrie du chlore, jusqu’alors très limitée, fut développée et la fabrication du brome reprise.

Le premier conflit mondial avait montré l’importance stratégique des carburants; la paix revenue, on a cherché non seulement à accroître la production de pétrole par une prospection plus intense, et celle des essences par la pratique du craquage, mais aussi à obtenir celles-ci par synthèse, à partir du charbon. La mise au point des procédés Bergius, par hydrogénation du charbon (1928), et Tropsch et Fischer (1934), à partir du gaz à l’eau, allait notamment permettre à l’Allemagne de pallier l’insuffisance de son ravitaillement en carburants durant la Seconde Guerre mondiale.

C’est aussi le charbon qui, dans les années vingt et trente, est à la base de la synthèse de l’ammoniac, qui se développe un peu partout, notamment dans les nouveaux États soucieux d’assurer leur indépendance économique et leur défense nationale. Le charbon est également la matière première du méthanol, à partir duquel on prépare le formol, nécessaire à la fabrication des premières matières plastiques, les Bakélites, et de diverses synthèses qui sont réalisées à partir de l’acétylène.

La synthèse du Nylon (1932), industrialisée dès 1938, constitue un beau succès de la carbochimie; mais peu à peu les débouchés du chlore se multiplient; divers produits chlorés constituent des matières intermédiaires de produits carbonés importants tels le phénol, l’oxyde d’éthylène, le glycol, la glycérine, tandis que d’autres sont des produits finis dont la demande s’accroît énormément: plastiques (chlorure de vinyle et chlorure de vinylidène), mousses d’uréthane, résines polycarbonées, élastomères (chloroprène), pesticides (D.D.T., hexachlorocyclohexane, chlordane, etc.), herbicides (acide 2,4-D), agents frigorigènes et propulseurs (carbures fluorochlorés, dits Fréons, flugènes ou foranes), huiles de transformateurs, lubrifiants, cires (chlorodiphényles), etc.

Cette importance du chlore, qui apparaît aux États-Unis durant la Seconde Guerre mondiale, se manifeste un peu partout après 1945, notamment en France, où, après quatre ans de stagnation, l’industrie chimique prend un nouvel essor. Ce développement de la chimie du chlore qui, dans la grande industrie chimique, abat les cloisonnements entre chimie minérale et chimie organique pose alors de nouveaux problèmes. Alors que l’électrolyse produit une mole de chlore pour une mole de soude, le développement de la consommation du chlore est double de celui de la soude caustique. Plusieurs méthodes ont donc été proposées pour diminuer les excédents de soude: la carbonatation directe dite «carbonatation sauvage» d’une lessive, de façon à avoir du carbonate (cette voie est peu rentable), l’utilisation de la lessive provenant des cellules à diaphragme dans le cycle Solvay, l’électrolyse de l’acide chlorhydrique et surtout des oxychlorations permettant de récupérer le chlore du chlorure d’hydrogène résiduaire, provenant en particulier de la chloration d’hydrocarbures.

Une transformation plus profonde encore marque l’évolution de l’industrie chimique: le recul de la carbochimie devant la pétrochimie. Apparue aux États-Unis entre les deux guerres, avec la préparation de l’acétone au départ du propène extrait des gaz de craquage, la pétrochimie a conquis l’Europe après 1945 et s’est encore développée avec l’emploi de plus en plus fréquent du gaz naturel comme source d’hydrogène pour les synthèses de l’ammoniac et du méthanol.

Autres manifestations de cette évolution: l’acétylène ex-carbure, après avoir connu la concurrence de l’acétylène ex-méthane, tend à être remplacé, dans de nombreuses synthèses, par l’éthylène, produit dans les installations de craquage à la vapeur des essences légères, qui se multiplient, ou même par ces essences dont l’oxydation directe fournit l’acide acétique et ses homologues. La cokéfaction de la houille, encore indispensable pour la production du coke métallurgique, fournit déjà moins d’aromatiques que les procédés de craquage. L’industrie du pétrole sera peut-être à même de remédier à la pénurie du soufre; ce produit conserve en effet une grande importance et l’hydrodésulfuration des pétroles, qui doit se développer dans le but d’éviter la pollution de l’atmosphère résultant de la combustion des fuels, en est une source importante.

2. Les industries chimiques dans l’économie actuelle

Le développement des années 1960-1970

Les industries chimiques ont connu un développement très rapide dans les pays industrialisés au cours des années 1960 à 1970. Trois facteurs essentiels ont permis une expansion sans précédent:

– le progrès technologique;

– les matières premières à bon marché;

– de bons résultats financiers.

Le progrès technologique est dû à des résultats de recherche concernant aussi bien des procédés originaux que de nouveaux produits. Ces résultats ont pu être transposés du laboratoire à des unités industrielles grâce au développement d’une science nouvelle, certains disent d’un art nouveau: le génie chimique . La rapidité de cette évolution est due au fait que, très vite, s’imposent deux modèles: le reforming du gaz naturel pour la chimie du méthane et le craquage de fractions légères pour la fabrication des oléfines. Ces deux modèles se développent partout à travers le monde et ne cessent de se perfectionner à chaque nouvelle construction. Le reforming du gaz naturel et le craquage des fractions légères peuvent se résumer dans les figures 1 a et b.

Ces deux modèles joueront, durant cette période 1960-1970, un rôle capital pour le développement de la plupart des industries chimiques, mais ils n’ont pu se mettre en place que grâce à l’abondance des matières premières.

Les États-Unis ont profité dès 1955 du développement d’un gaz naturel à bon marché à 0,10 dollar le million de british thermic unit ($M.B.T.U.), soit 0,24 centime la thermie (cours du dollar pris en janvier 1982), prix qui était valable non seulement pour le méthane mais également pour l’éthane, le propane et le butane, les producteurs américains prenant à leur charge la séparation pour augmenter leur vente de gaz. En Europe, l’Italie a connu également une période prospère avec les découvertes de la région du Pô ainsi que la France avec le développement de Lacq. Puis les fractions légères d’hydrocarbures deviennent bon marché lorsque les ressources d’Afrique du Nord, du Sahara et de Libye commencent à être exploitées. Elles se négocient à un prix inférieur de 20 p. 100 à celui du brut à 75 francs la tonne en 1966 soit 0,75 centime la thermie, période où le raffineur de pétrole pleurait pour se débarrasser de son essence et encourageait l’industrie à la brûler dans ses chaudières. L’Europe profite de cette situation exceptionnelle et développe les vapocraqueurs sur essence qui conduiront à une pétrochimie plus complète que celle fondée sur l’éthane ou le propane. La fabrication du butadiène et d’aromatiques, dans la même opération industrielle qui donne éthylène et propylène, permet la création d’un ensemble compétitif qui inquiète dès 1970 les Américains. Inquiétude qui sera de courte durée, car l’abondance d’essence disparaît à la veille du premier choc pétrolier et son prix se relève au-dessus de celui du brut.

Le troisième facteur qui a permis cette expansion extraordinaire des industries chimiques au cours de la période 1960-1970 est la rentabilité des entreprises. Les bons résultats financiers entraînent la satisfaction des actionnaires, donc leur confiance dans de nouveaux investissements, l’évolution constante de l’outil de travail, avec des gains importants de productivité et un effort soutenu de la recherche. Cette situation favorable est, d’une part, la conséquence du développement des marchés, donc du maintien d’un prix de vente à un niveau raisonnable par rapport au prix de revient, et, d’autre part, le faible coût de l’argent et sa disponibilité. Dans la pétrochimie, la matière première compte alors pour 20 p. 100 du prix de revient, le travail pour 8 p. 100, le capital pour plus de 50 p. 100.

La reprise de la croissance depuis 1980

Après la période de récession du début des années 1980, l’industrie chimique redémarre en 1982 et continue à progresser au cours des années suivantes (fig. 2). Cette croissance a été stimulée par la conjoncture très favorable enregistrée par la plupart des grands secteurs clients de la chimie. 1989 reste une bonne année, malgré des signes de fléchissement au cours du dernier trimestre.

La production de certaines branches d’activité plafonne dans la plupart des pays industrialisés, au profit des pays en voie de développement disposant de matières premières. On peut citer:

– L’industrie chimique minérale de base (production française en 1989: soufre, 1,5 Mt/an; acide sulfurique, 4,1 Mt/an; acide chlorhydrique, 0,68 Mt/an; soude caustique, 1,53 Mt/an; chlore, 1,45 Mt/an).

– Les engrais (production française en 1989: ammoniac, 1,5 Mt/an d’azote; phosphates, 1,55 Mt/an).

Le textile connaît depuis plusieurs années une situation difficile (fig. 3 et tabl. 1). Deux facteurs négatifs se sont conjugués: la diminution de la consommation textile des ménages et l’accroissement de la concurrence en provenance des pays du Sud-Est asiatique. La dégradation des conditions du marché en France – un article textile consommé sur deux est d’origine étrangère – ne favorise pas l’engagement d’investissements nécessaires et les entreprises de ce secteur ont été amenées à réduire le nombre des emplois.

En revanche, la pétrochimie continue à se développer ainsi que les matières plastiques (pour la France, en 1989: éthylène, 2,5 Mt/an; propylène, 1,6 Mt/an; butadiène, 0,32 Mt/an; benzène, 0,67 Mt/an; polyéthylènes, 1,1 Mt/an; polypropylène, 0,77 Mt/an; polystyrène, 0,6 Mt/an; polychlorure de vinyle, 1 Mt/an).

Dans le secteur des caoutchoucs synthétiques, l’activité a connu une sensible amélioration, compte tenu de la forte demande des industries utilisatrices, notamment l’automobile, avec 0,6 Mt/an.

Le marché des peintures, émaux, vernis et encres d’imprimerie a progressé dans un environnement économique favorable. Cette évolution positive a été surtout marquée dans le domaine du bâtiment, avec des ventes aux peintres professionnels, et dans celui des peintures industrielles, avec des ventes de produits destinés à assurer la protection et la décoration des objets manufacturés.

La production de colle et d’adhésifs augmente régulièrement chaque année, grâce aux progrès techniques, à la qualité des nouvelles colles synthétiques et à l’accès à de nouvelles applications.

Le chiffre d’affaires de l’industrie des produits désinfectants et d’entretien continue de croître. Certains marchés, tels que ceux des désodorisants, des détartrants et des produits pour l’automobile, connaissent une progression nettement supérieure à la moyenne.

Dans le domaine de la parfumerie, le chiffre d’affaires a progressé de 15 p. 100 en 1988 par rapport en 1987.

L’industrie pharmaceutique a connu une forte croissance, de l’ordre de 13 p. 100. Le chiffre d’affaires (marché intérieur et exportations), réalisé en grande partie par les médicaments pour la médecine humaine, a atteint 74,1 milliards de francs. La branche vétérinaire intervenant pour 3 milliards.

Les activités concernant la protection des plantes ont représenté, en 1988, 13,7 milliards de francs, soit une hausse de 7,3 p. 100 par rapport à 1987. Ce pourcentage représente une augmentation en volume, les prix étant restés stables au cours de cette période. La douceur et la forte humidité de l’hiver de 1987-1988 ont favorisé le développement des parasites des cultures et entraîné un accroissement du nombre des traitements. Au fil des années, on constate que les pertes relatives des herbicides et des insecticides s’accompagnent d’une progression marquée de la part des fongicides. Pour conclure, il faut souligner que la chimie continue à se développer dans les différents pays industrialisés (tabl. 2) et à occuper une place prépondérante dans l’économie. En France, elle regroupe environ 1 500 entreprises, 500 000 salariés et présente un chiffre d’affaires global de 320 milliards de francs en 1988.

3. Structure des industries chimiques

La concentration et l’attraction du marché américain

Les vingt-cinq premières sociétés de produits chimiques en 1988 dans le monde par le chiffre d’affaires consolidé sont listées par ordre d’importance dans le tableau 3, avec des données annuelles qui s’échelonnent entre 136 et 35 milliards de francs. Elles sont réparties ainsi: huit pour les États-Unis, trois pour la R.F.A., les Pays-Bas et le Japon, deux pour la Grande-Bretagne, la France et la Suisse et une pour la Belgique et l’Italie.

Aux États-Unis, onze firmes se partagent 50 p. 100 du chiffre de l’ensemble de l’industrie chimique, en R.F.A. quatre sociétés en regroupent 75 p. 100 et, en Grande-Bretagne, deux sociétés, 50 p. 100.

Mais, à côté de ces grandes entreprises, il existe une place pour les moyennes et petites firmes pour fabriquer, conditionner les produits destinés au grand public et apporter un service à l’utilisation.

En France (fig. 4 et 5), l’industrie chimique est essentiellement représentée par cinq sociétés, qui assurent 70 p. 100 du marché. Compte tenu du rôle primordial joué par cette industrie dans l’économie nationale, le gouvernement français a été conduit à nationaliser en 1982 deux firmes importantes, Rhône-Poulenc et Pechiney-Ugine-Kuhlmann, qui connaissaient une période d’adaptation difficile aux nouvelles conditions économiques. L’État, avec sa position dans Elf Aquitaine, Total et les Charbonnages de France, contrôlait donc, après les nationalisations, plus de 85 p. 100 de la chimie française de base. De ce fait, le gouvernement a pu réorganiser ce secteur dont l’État avait le contrôle autour de deux pôles: Rhône-Poulenc et Elf Aquitaine, permettant à ces sociétés de rejoindre par leur importance et leurs moyens les géants mondiaux.

L’intégration

L’intégration de l’industrie chimique a suivi deux directions essentielles : un mouvement vers l’amont, les matières premières, et un mouvement de concentration horizontale.

L’intégration vers l’amont s’est faite de deux façons. Les pétroliers se sont intéressés à la pétrochimie et aux industries situées en aval : C.F.P. (Compagnie française des pétroles), S.N.E.A. (Société nationale Elf-Aquitaine), Esso, Shell, Mobil, E.N.I. (Ente Nazionale Idrocarburi), Veba, B.P. (British Petroleum)... Les chimistes se sont intéressés aux sources d’hydrocarbures : Dupont avec Conoco, B.A.S.F. avec Wintershall, Monsanto avec Lion Oil Company, Montedison, Norsk Hydro, Canada Development Corporation.

Comme dans les autres industries, les concentrations horizontales ont pour objectifs principaux les possibilités de diminution des frais généraux, une meilleure valorisation de la recherche, la complémentarité de certaines activités, un meilleur contrôle du marché, bref un accroissement de la puissance sur les plans intérieur et international.

Le domaine le plus important des intégrations est la pétrochimie avec le développement des deux modèles précédemment indiqués: la fabrication du méthanol et de l’ammoniac à partir de gaz naturel et la fabrication des oléfines à partir de fractions légères d’hydrocarbures.

Le développement des multinationales

Le marché des produits chimiques est vite devenu un marché international, la seule façon de rester compétitif est de produire avec des unités de très grande capacité et de valoriser rapidement les résultats des recherches sur un vaste marché.

Les sociétés américaines ont installé des filiales de production dès 1955 en Europe et au Japon. Ce mouvement s’est accentué en 1970 lorsque l’on a cru, pendant un temps, que l’Europe et le Japon deviendraient des régions privilégiées du point de vue de la matière première grâce à un meilleur équilibre raffinage-essence pour la chimie.

Les sociétés européennes sont attirées par l’Amérique et cherchent à valoriser leurs travaux de recherche en prenant position sur le vaste marché des États-Unis, les Allemands et les Bâlois en sont de bons exemples.

Deux sociétés françaises, Rhône-Poulenc et Elf Aquitaine, ont cherché à étendre leurs activités à travers le monde: Rhône-Poulenc a renforcé sa position outre-Atlantique dans les secteurs de l’agrochimie, de la chimie minérale et des vaccins en rachetant respectivement pour ces branches les spécialités d’Union Carbide (États-Unis), de Stauffert (États-Unis) et de Connaught (Canada). Elle a signé en avril 1990 un accord avec l’entreprise allemande Rorer pour les produits pharmaceutiques. Elf Aquitaine, avec sa filiale Atochem, déjà implantée aux États-Unis depuis 1978 avec l’acquisition de M & T (spécialisé dans les additifs pour plastiques), a pris entre autres le contrôle des sociétés américaines Texas Gulf (matières premières) en 1981 et Pennwalt (chimie du chlore) en 1989.

Les Japonais créent leur société de vente et mesurent dans leur activité commerciale les besoins d’une clientèle à l’échelon mondial. Cette politique leur permet de développer avec agressivité et d’une manière unique des produits nouveaux fabriqués dès leur création pour répondre aux besoins mondiaux, à des prix de revient difficiles à égaler.

La tentation des pays producteurs

Après le premier choc pétrolier, qui avait montré aux sociétés des pays industrialisés la fragilité de leur système d’approvisionnement, certains grands groupes tentent de s’installer près des sources de matières premières disponibles dans le golfe Arabo-Persique.

Les producteurs de pétrole se montrent très favorables à cette politique d’industrialisation qui leur permettra à terme de tirer une valeur ajoutée supérieure de leurs ressources naturelles.

Cette politique, amorcée dès le début de 1974, commence à donner lieu à certaines réalisations dans les Émirats arabes et en Arabie Saoudite. Les problèmes rencontrés ont été nombreux, en raison du manque d’infrastructure dans les pays concernés, de leur isolement technologique, de la difficulté à y attirer des gens de qualité ainsi que de l’insuffisance de formation du personnel recruté localement.

Certaines unités sont entrées en production et disposent de matières premières à des conditions avantageuses. Une concurrence nouvelle s’est établie et a pénétré les marchés mondiaux en profitant de l’accroissement important de la demande.

4. La recherche du prix de revient minimal

La nécessité d’un prix de revient minimal a entraîné de profondes transformations économiques et techniques tendant à: rechercher les matières premières à bon marché et augmenter les rendements de transformation; utiliser au mieux l’énergie et effectuer les récupérations de calories, diminuer les frais généraux par une gestion prudente, protéger l’outil de travail en pratiquant un entretien adapté, travailler tout en protégeant l’environnement, limiter les stocks afin de limiter les charges de trésorerie et gérer l’installation en fonction de la demande.

L’importance relative de ces facteurs diffère d’une fabrication à l’autre, mais on peut mettre en évidence certaines analogies: le rôle de plus en plus important des matières premières, de l’énergie et de l’environnement, le poids des investissements et des charges financières, le coût relativement faible de la main-d’œuvre malgré des besoins en personnel de plus en plus qualifié.

Matières premières

Les matières premières de l’industrie chimique sont très variées et comportent soit des produits naturels: d’origine minérale (eau, air, houille, pétrole, gaz naturel, calcaire, argile, soufre, pyrites, sulfates, phosphates...); d’origine végétale (bois, betteraves, canne à sucre, caoutchouc, huile...); d’origine animale (graisse, cuir, urine de juments gravides...); soit des produits fabriqués: sel marin, sel ignigène, acides, bases, coke, fractions pétrolières, acétylène, éthylène, propylène, benzène, que l’on nomme produits de base ou grands intermédiaires.

La tendance est à l’augmentation du prix de la plupart des matières premières à un niveau supérieur à celui de l’inflation monétaire, par suite de leur disponibilité en quantités limitées sur la planète, ou tout simplement de l’accroissement constant du coût de l’énergie nécessaire à leur production. Le tableau 4 donne une idée de la variation de prix de certaines matières premières de 1972 à 1990.

Les utilités

On entend par utilités non seulement les combustibles et l’énergie électrique nécessaire à la marche des installations, mais aussi l’eau de réfrigération, l’air comprimé, etc. Avec les matières premières, les utilités constituent un facteur important du prix de revient.

Avant 1960, la plupart des industries fonctionnaient au charbon, puis, avec le développement du gaz naturel et du pétrole, elles ont converti leur chaufferie au fuel lourd et au gaz. Depuis 1979, le charbon est devenu compétitif dans certaines industries grosses consommatrices d’énergie, telles les cimenteries. On a ainsi assisté à un retour du charbon, qui s’est maintenu malgré la baisse des produits pétroliers. Avec le développement des centrales nucléaires et l’obtention d’un courant relativement à bon marché, il faut s’attendre à une pénétration importante de l’électricité. Le souci d’économiser l’énergie s’est manifesté depuis toujours dans l’industrie chimique non seulement par l’emploi de procédés plus performants mais également par la préoccupation de récupérer les calories au même titre que la récupération des sous-produits; par exemple, la production de l’acide sulfurique ou la synthèse de l’ammoniac.

L’environnement

La chimie a acquis une mauvaise réputation d’industrie polluante et bruyante. Elle a posé très tôt des problèmes d’épuration de fumées et de purification d’eau, de transformation de déchets et d’insonorisation. Les solutions rendues nécessaires pour protéger l’environnement, apportées à ces problèmes, ont entraîné des dépenses d’investissement élevées et une augmentation du prix de revient.

La protection de l’air ambiant a conduit à la création de réseaux de surveillance de zones industrielles, avec une répartition de capteurs judicieusement placés au-dessus des différentes usines, tous ces capteurs étant reliés à une salle de contrôle. Ainsi à tout moment peut-on identifier un pollueur éventuel et l’avertir de l’incident le concernant.

L’eau pose dans les industries chimiques deux problèmes: celui de sa qualité, celui des quantités utilisées. Si en France la pénurie d’eau ne se fait pas sentir, il n’en est pas de même dans certaines régions industrialisées des États-Unis, montagnes Rocheuses ou Texas, ou dans les pays du golfe Arabe où la construction d’usines de dessalage d’eau de mer est indispensable pour fournir l’eau aux complexes industriels. Le traitement des eaux résiduaires est réglementé. En France, la loi du 16 décembre 1964 détermine d’une façon très stricte le rejet des eaux usées. Les décharges de résidus de fabrication sont particulièrement surveillées. Le problème atteint parfois des dimensions internationales comme c’est le cas avec le sel résiduaire rejeté par les usines des Potasses d’Alsace.

Le bruit est suivi scientifiquement et des protections sont de plus en plus demandées pour maintenir le niveau sonore dans des limites acceptables.

Le problème de l’environnement, de plus en plus important, va modifier les grands flux économiques de la chimie. L’exemple le plus frappant est le développement du carburant sans plomb non polluant, qui va perturber profondément l’équilibre raffinage-pétrochimie.

L’introduction de l’informatique

La définition des installations et le dimensionnement des appareils sont établis par les sociétés d’engineering par programme informatique très élaboré. Le contrôle des unités se fait de plus en plus par ordinateur. L’administration commerciale, depuis la réception des commandes jusqu’à la relance du client pour le règlement, est suivie sur machine. La paye l’est intégralement. L’informatique a conduit à une amélioration des rendements, aux économies d’énergie, à un meilleur suivi de la gestion. Les informations relatives à un mois donné sont appréhendées dès le 6 ou 7 du mois suivant et le tableau de bord de l’entreprise peut paraître dès le 10 ou le 12.

Les investissements

De nombreux secteurs qui étaient suréquipés dans les années 1980, tels que la pétrochimie, les matières plastiques et les caoutchoucs, ont travaillé à 96 p. 100 de leur capacité en 1989. D’autres domaines, comme la chimie fine, sont encore en pleine expansion. Dans l’un ou l’autre cas se posent néanmoins des problèmes d’investissements soit pour améliorer l’outil existant, soit pour créer des ateliers nouveaux.

Le taux d’intérêt élevé de l’argent ne favorise pas le développement de nouveaux projets car les entrepreneurs redoutent le poids de charges financières très élevées. Seules sont prises en considération les activités extrêmement rentables et ne mettant pas en cause des sommes d’argent considérables.

Cette situation a conduit à un certain immobilisme, très préjudiciable à l’adaptation de l’outil industriel aux nouvelles conditions économiques.

Le personnel

Le personnel devient de plus en plus qualifié. La formation continue permet de compléter les connaissances générales données dans les établissements d’enseignement par des cours pratiques relatifs aux industries considérées. Les postes de travail sont définis avec soin et comportent des responsabilités élargies tenant compte de la valeur croissante de l’outil de travail. La difficulté principale reste le problème d’organiser la vie des agents postés, obligés de suivre des horaires différents de ceux suivis par la majorité du monde du travail. La bonne marche des industries chimiques est définitivement liée à la qualité du personnel qui les opère. Le tableau 5 donne une idée de l’importance du personnel employé dans l’industrie chimique.

5. Caractère international du marché des produits chimiques

Le commerce international joue un rôle prépondérant dans tous les pays de l’O.C.D.E.: le négoce de produits intermédiaires comme le benzène, l’éthylène et le propylène s’est développé et on a pu noté l’importance croissante de la chimie fine.

Pour la définition de la chimie fine, nous nous référerons aux travaux de M. Courtemanche, rapporteur d’une étude spéciale effectuée par la D.G.R.S.T. (Délégation générale à la recherche scientifique et technique) en 1980. Il s’agit de produits qui ne se différencient pas fondamentalement par leur nature des autres produits chimiques, mais bien plus par leur niveau d’élaboration. Il faut prendre en considération dans ce niveau d’élaboration non seulement la complexité de la molécule mais également les notions de pureté chimique, d’organisation cristalline. Pour préciser les idées, on peut citer de façon non limitative quelques grands marchés pour les produits chimiques fins:

– pharmacie humaine, pharmacie vétérinaire, phytopharmacie y compris les matières actives et les intermédiaires spécifiques; – parachimie avec la détergence, les lubrifiants, les produits d’entretien, la parfumerie, la cosmétologie, la savonnerie, l’huilerie, les encres, peintures et vernis;

– industrie de l’information, de la communication et de la culture avec l’électronique, l’optique, la photographie, la radio, la télévision, le téléphone, les disques, la bande magnétique et la reprographie;

– industries agroalimentaires avec les auxiliaires et additifs pour l’alimentation humaine ou animale;

– autres industries comme le bâtiment, la construction mécanique et automobile, l’aérospatiale, le textile, les cuirs, l’énergie nucléaire et l’énergie solaire.

On retiendra donc que la notion de chimie fine est précisée par celle de produits chimiques élaborés dits «fins» par opposition aux produits chimiques de base à grande diffusion dits «lourds». Sur le plan pratique et par souci de simplification nous avons situé la limite entre les deux types de produits à 50 F/kg.

Les chocs pétroliers des années 1970 ont touché particulièrement le domaine des grands intermédiaires qui ont été confrontés sur les marchés mondiaux avec la production de pays proches d’énergie ou de matières premières. Les pays industrialisés ont été tout naturellement tentés de développer des productions de matériaux élaborés faisant appel à des techniques très avancées.

6. Évolution des procédés

L’évolution des procédés est commandée par le prix des matières premières; elle est liée aux progrès techniques.

Les matières premières

Toute l’histoire de la chimie est marquée par le problème de la disponibilité en matières premières. Ainsi le carbonate de sodium a été initialement extrait des cendres de végétaux. Par la suite, il a été préparé par transformation, d’abord par le procédé Leblanc à partir de sel et d’acide sulfurique, puis par le procédé Solvay à partir de sel et d’ammoniac. Il est aussi fabriqué depuis 1960 par carbonatation de la soude électrolytique.

L’ammoniac, d’abord extrait des eaux vannes, puis des eaux ammoniacales d’usines à gaz, a été ensuite préparé à partir du carbure de calcium. Maintenant, il est obtenu par synthèse directe à partir d’hydrogène d’origine pétrolière, et d’azote atmosphérique.

L’acétone, extraite autrefois du pyroligneux résultant de la carbonisation du bois, a été ensuite un produit dérivé de l’acide acétique. En 1950, elle a été fabriquée par déshydrogénation de l’isopropanol et en 1954 comme sous-produit de la fabrication du phénol à partir du cumène.

L’acrylonitrile a été synthétisé initialement par réaction de l’acide cyanhydrique sur l’acétylène, mais aujourd’hui il est fait par ammoxydation du propylène. Le chlorure de vinyle a pris naissance par l’addition de l’acide chlorhydrique sur l’acétylène puis s’est développé quand la chloration directe de l’éthylène a été mise au point. Ces exemples sont indicatifs; il serait facile d’en rappeler d’autres.

Les grands intermédiaires fabriqués par craquage de fractions légères d’hydrocarbures reviennent à des prix élevés et l’on commence à s’interroger sérieusement sur l’utilisation d’autres matières premières. Contrairement à la période écoulée, où l’abondance du pétrole permettait la construction d’une industrie de base identique quelle que soit la zone géographique considérée, il semblerait que l’on s’oriente vers des schémas spécialisés en fonction des disponibilités en ressources propres à chaque région: hydrogène nucléaire pour la France, charbon pour les États-Unis et biomasse au Brésil. Avant d’atteindre cette étape, une période intermédiaire pourrait s’instaurer avec relance de la chimie du gaz naturel. À ce sujet, trois découvertes importantes risquent de modifier les années à venir:

– La carbonylation du méthanol en acide acétique: le procédé Monsanto. Cette synthèse est bien connue et a atteint le stade industriel dès 1970. Elle est utilisée en France par Rhône-Poulenc dans le complexe de Pardiès à l’échelle de 225 000 tonnes.

– La transformation du méthanol en hydrocarbures: les procédés Mobil et I.F.P. (Institut français du pétrole) par exemple. Elle est maintenant bien connue en laboratoire. Une usine a été construite en Australie pour fabriquer de l’essence. Toutefois, si l’on tient compte des rendements supérieurs à 90 p. 100 de la récupération des calories et des investissements relativement moins élevés que dans le vapocraqueur, on peut dire que ce procédé ouvre des voies très encourageantes pour l’obtention d’éthylène, de propylène et d’aromatiques.

Les synthèses

Bien des progrès ont été faits dans l’amélioration des catalyseurs et le contrôle de leurs qualités. La période 1960-1970 a été marquée par le développement des réactions d’oxydation, d’oxychloration et d’ammoxydation. Les techniques de polymérisation radicalaires ou employant des catalyseurs stéréospécifiques ont permis la création de nouveaux matériaux conduisant à la gamme des caoutchoucs et plastiques modernes.

La mise au point de zéolithes appropriés permet de réaliser des synthèses spécifiques et le procédé Mobil peut fournir éthylène, propylène et benzène en modifiant les dimensions de la maille cristalline du catalyseur.

Beaucoup d’espoir repose sur la catalyse enzymatique et d’une manière générale sur les biotechnologies. Plus de mille enzymes différentes sont actuellement connues et plus de cent cinquante d’entre elles ont été cristallisées. Les produits naturels, même les plus élaborés, résultent d’enchaînements complexes de réactions chimiques qui ont toutes lieu au voisinage de la température ambiante et qui sont chacune catalysées par une enzyme particulière et hautement spécifique.

Ces réactions enzymatiques sont déjà utilisées industriellement pour:

– la fabrication de fructose à partir de glucose;

– l’hydrolyse du lactose;

– la saccharification des amidons.

Les opérations de génie chimique

De constantes modifications sont apportées aux unités utilisées.

Les techniques de séparation ont fait de gros progrès:

– les colonnes de distillation utilisent de plus en plus les pompes à chaleur pour récupérer la chaleur du condenseur et fournir les calories nécessaires au rebouilleur;

– les séparations sur tamis moléculaires ont donné lieu à des réalisations spectaculaires à l’échelon industriel pour la séparation des aromatiques;

– la chromatographie préparative dépasse le stade de l’analyse pour permettre la création de petites unités de séparation de capacité de 1 tonne par jour utilisées dans la fabrication de parfums et l’industrie pharmaceutique.

– les membranes semi-perméables sont employées dans l’électrolyse chlore-soude. Des procédés industriels de dessalage d’eau de mer les utilisent.

Ces exemples sont donnés à titre indicatif pour montrer l’importance du progrès technique dans ce domaine, progrès visant les économies d’énergie et une meilleure qualité des produits obtenus. Ils ne sont pas limitatifs.

7. La recherche scientifique. Développement du génie chimique

Avancement de la recherche

L’effort général de recherche continue de s’accroître. En effet, la stratégie industrielle adoptée par la plupart des groupes depuis quelques années a consisté à s’orienter vers des activités à plus forte valeur ajoutée, demandant des efforts de recherche accrus: ainsi, dans les secteurs traditionnels, on a amélioré les propriétés de produits comme les plastiques de haute technicité; dans la chimie fine, on a développé des activités situées en aval: santé, parfumerie. Par ailleurs, les variations de prix des matières premières conventionnelles obligent les industries à rechercher de nouveaux schémas de fabrication à partir des fractions lourdes de pétrole, du charbon, du gaz naturel, de l’électricité et de la biomasse.

Il faut souligner que l’importance du budget de recherche en valeur absolue est un atout décisif pour la réussite des programmes engagés; en effet, la mise au point d’un nouveau produit comporte des travaux de laboratoire, des mises au point à l’échelle pilote, des études d’engineering et des frais de lancement commercial. L’ensemble d’un projet demande du temps, entre cinq et dix ans, et des sommes importantes.

Les grands axes de la recherche des années 1990

La recherche technique a pour but l’amélioration des conditions de vie naturelle et n’a besoin pour ce faire que d’un nombre restreint de matières premières, essentiellement des produits carbonés et des matières minérales. De nombreuses transformations conduisent alors à des produits de notre usage quotidien (matériaux plastiques, agents de protection, colorants), des médicaments destinés à lutter contre les maladies humaines, animales et végétales ainsi qu’à des composants de base de l’informatique moderne (fig. 6).

La biotechnologie gagne en importance. On utilise ici la capacité de la nature de produire des substances de structure très complexe. Le principe de la transformation est toujours le même; on nourrit des micro-organismes avec un aliment particulier et ils fournissent alors les substances souhaitées. L’art du chercheur consiste à sélectionner les processus possibles, à modifier les micro-organismes pour qu’ils produisent bien les réactions souhaitées aboutissant ainsi aux produits possédant les propriétés voulues.

Les innovations continuent également dans la fabrication de matériaux composites. Les propriétés exigées des matériaux chimiques modernes ne sont pas seulement déterminées par leur structure mais de plus en plus par les caractéristiques physiques des mélanges. On recherche des matériaux résistant à l’usure dans des conditions de pression et de température élargies.

L’utilisation optimale de produits de base, carbonés ou minéraux, est devenue une préoccupation constante. Avec l’augmentation des coûts de matières premières, leur part dans le prix de revient est passée de 20 p. 100 à 50 p. 100. On s’efforce donc de développer des catalyseurs plus efficaces ou des procédés économiques d’énergies en vue d’obtenir une meilleure utilisation des ressources disponibles.

Il faut citer également les études sur la corrosion pour l’entretien de l’outil industriel et tous les travaux effectués pour la protection de l’environnement...

L’industrie chimique connaît un développement extraordinaire au cours du XXe siècle grâce à la découverte de matières premières abondantes et faciles à utiliser.

D’une manière plus générale, la chimie contribue de façon déterminante à la croissance des autres secteurs industriels. Elle est liée, en amont, aux fournisseurs de ses principales matières premières, notamment le pétrole et le gaz naturel. En aval, elle fournit des matières premières à de nombreux secteurs: industries mécanique, électrique et électronique, agro-alimentaire, textile et industrie du bâtiment.

La chimie intervient également dans des branches aussi diverses que l’alimentation, l’habitat, la santé, l’hygiène, les transports, la culture, les sports, les loisirs, la communication.

Après les chocs pétroliers des années 1970, qui ont conduit à un essoufflement passager de ce secteur devant les incertitudes d’approvisionnement en matières premières et la fluctuation du prix de l’énergie, on assiste depuis 1988 à une croissance de l’activité de l’industrie chimique à l’échelon mondial et à un développement des investissements.

Encyclopédie Universelle. 2012.

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