Une Révolution En Marche - Le MAG Cultures

Dans les années 80, les chercheurs d’iBM s’amusaient à dessiner le sigle de leur société en assemblant des atomes d’or un par un avec un microscope à effet tunnel. ce que l'on n'appelait pas encore la nanotechnologie semblait alors relever du jeu plus que de l’application industrielle. on en est aujourd’hui très loin. après la révolution NTIC, qui a vu s’imposer les technologies de l’information et de la communication dans tous les domaines, voici la révolution NBIC (nano, bio, info, cogno). Joël de Rosnay (voir interview page 23) annonce un « nouvel âge d’or » qui verra la convergence des nanotechnologies avec les biotechnologies. Ces deux secteurs de la recherche font partie des dix priorités définies par la commission européenne dans le septième programme-cadre de recherche et développement technologique : plus de cinquante milliards de dollars seront investis en sept ans (2007-2013).

Dès 1959, le prix nobel de Physique Richard Feynman le résumait dans cette phrase visionnaire : « Je suis pratiquement sûr que lorsque nous aurons une certaine maîtrise de la façon dont les choses s'organisent à petite échelle nous disposerons d’une gamme infiniment plus grande de propriétés potentielles ». Presque tout est dit : quand on descend dans l’échelle des grandeurs, on arrive à obtenir des propriétés autrement inaccessibles. Plus tard, c’est un Japonais, Norio Taniguchi, à qui l’on attribue la première utilisation du mot nanotechnologie, qu’il définissait comme « un processus de réorganisation de la matière atome par atome ou molécule par molécule. » le préfixe « nano », qui signifie « nain » en grec, est utilisé pour désigner la milliardième partie. Un nanomètre est un milliardième de mètre et nanotechnologies signifie donc technologies à l’échelle du nanomètre. c’est déjà une grande différence avec ce que l’on appelle les microtechnologies, notamment basées sur les circuits intégrés au silicium, qui sont, elles, à l’échelle du micron (millionième de mètre). Dans les microtechnologies, on ne fait que reproduire en tout petit ce que nous faisons à notre échelle humaine. On creuse, fore, on traite chimiquement, etc. En revanche, quand on divise encore la taille par mille, dans les nanotechnologies, le changement est non-linéaire : les lois de la physique à l’échelle moléculaire ne sont plus les mêmes puisque l’on commence à observer des effets quantiques (propres à l’infiniment petit). On peut même envisager d’utiliser des phénomènes d’auto-organisation que l’on ne voyait pas jusqu’à présent dans le monde artificiel.

Cette distinction est importante : aujourd’hui, les nanotechnologies et la manne budgétaire qu’elles suscitent attirent beaucoup de chercheurs, qui essayent de plaquer le mot « nano » sur leur projet « micro ». Un expert américain a été jusqu’à ironiser en expliquant que « nano » est un minuscule préfixe introduit dans les demandes de fonds afin d’exploiter la générosité inhabituelle des fonds scientifiques affectés à l’échelle nanométrique. Il est vrai que l’on qualifie parfois un peu abusivement de nanotechnologiques certaines applications actuelles, comme l’ajout de particules de césium au carburant diesel pour favoriser la destruction des particules polluantes ou l’inclusion de nanoparticules d’oxyde de titane dans les crèmes solaires pour arrêter les rayons ultraviolets. Mais ces applications, qui utilisent certaines des particularités de la matière à l’échelle nanométrique, ne sont que très périphériques par rapport aux efforts actuellement entrepris qui visent à comprendre comment la matière s’organise à l’échelle quantique et à fabriquer des matériaux et des systèmes dérivés de cette étude. Les scientifiques estiment généralement que les nanosciences et les nanotechnologies sont encore dans le champ de la recherche et qu’elles ne déboucheront pas avant dix ou quinze ans. L’essentiel de la révolution des nanotechnologies reste donc à venir. N'empêche qu'on peut déjà rêver en voyant les applications qui existent.

Selon Mark Modzelewski, directeur exécutif de l’association professionnelle américaine nanoBusiness alliance, « le domaine le plus probable par lequel les nanotechnologies vont entrer dans l’industrie de l’agriculture est le monde de l’analyse et de la détection, avec par exemple les bio-senseurs permettant de tester la qualité des produits agricoles ». Alors que l’on ne faisait des mesures que sur un prélèvement, c’est maintenant la totalité des produits qui pourra être testée, du producteur jusqu’à l’entrepôt. Dans les laboratoires, on prépare aussi des nanosenseurs permettant de détecter le stress hydrique de façon individualisée. Chaque plant ou chaque parcelle recevrait ainsi la quantité d’eau exacte dont elle a besoin. les sociétés Bayer et Durether produisent, elles, un plastique révolutionnaire pour améliorer l’étanchéité à l’air de l’emballage des aliments, permettant de garder la nourriture fraîche plus longtemps. Pour fabriquer leur Durethan, ils ajoutent au polyamide classique des nanoparticules de silicates. Grâce à la nanotechnologie, ces plaquettes longues d'un micron mais épaisses de quelques nanomètres seulement se répartissent uniformément dans le polyamide, sans s’agréger. Pour traverser le plastique, les molécules d’oxygène doivent donc parcourir un chemin beaucoup plus long. Du coup, les aliments emballés sont touchés plus tard par l’air et se dégradent moins vite. à Marseille, le microbiologiste de l’inRa Marcel asther travaille sur la fabrication de nano-outils enzymatiques dédiés à la déstructuration plus efficace de la cellulose, pour l’industrie papetière ou pour la transformation de la biomasse (biocarburants de deuxième génération). Des recherches qui intéressent l’institut français du pétrole et le cnRS. aux états-Unis, l’industrie du coton joue à fond la carte des nanotechnologies pour réduire les pertes lors du traitement mécanique de la fibre de coton, actuellement estimées à plus de 25 %. Margaret Frey a ainsi développé une technique d’électrofilage permettant de réaliser des nanofibres à partir de la cellulose contenue dans ces pertes. Non seulement on récupère des matériaux autrement inutilisables pour le tissage, mais la fibre est aussi de meilleure qualité, d’un diamètre mille fois plus fin que celui des fibres traditionnelles. à nantes, également pour le compte de l’inRa, Bernard cathala étudie l’organisation nanométrique dans les matériaux composites naturels, dans le but de parvenir à des matériaux composites artificiels. « J’essaye d’imiter puis j’imagine de nouveaux matériaux à partir de polymères d’origine agricole en utilisant les outils des nanosciences. » En associant nanostructures naturelles et artificielles, on peut envisager beaucoup de potentiel : « l’idée est de se servir de molécules biologiques ayant à la fois des capacités d’autoorganisation et d’interaction pour fonctionnaliser des molécules non-biologiques (qui ont déjà des propriétés intéressantes) et leur conférer des propriétés nouvelles. ce sont les hybrides ». On peut ainsi utiliser certaines macromolécules biologiques (par exemple, aDn, protéines, hélices d’amylose, fragment de l’amidon) qui peuvent s’entourer autour de nanotubes de carbone et facilitent ensuite leur tri.

Le marché des nanotechnologies est incontestablement en train d’exploser. Déjà en 2005, on estime que les biens contenant des nanomatériaux représentaient 32 milliards de dollars de chiffre d’affaires. Selon le cabinet conseil américain lux Research, ce chiffre devrait atteindre 2 600 milliards en 2014. On retrouve cette croissance dans le secteur agro-alimentaire : 860 millions de dollars en 2004 contre 150 millions en 2002. Et le consultant helmut Kaiser, dans un rapport réalisé pour la Royal Society britannique, estime que ce chiffre atteindra 20 milliards en 2010 rien que pour ce secteur ! les grandes sociétés mondiales du secteur en sont toutes convaincues : les nanotechnologies sont incontournables. cinq des dix plus grosses (nestlé, Kraft Foods, heinz, Unilever et altria) sont impliquées dans la R&D sur les nanotechnologies. On l’a dit, il s’agit d’une révolution qui touchera aussi bien l’agriculture que l’agro-alimentaire. Les applications potentielles sont innombrables : systèmes de contrôle de fourniture des intrants, application intelligente de pesticides, pilules intelligentes pour les animaux, nanosenseurs pour le contrôle de l’interaction agricultureenvironnement, etc. Mais il semble tout de même que c’est le secteur agro-alimentaire qui en profitera en premier. les chercheurs Jennifer Kuzma et Peter Verhage, de l’Université du Minnesota, grand état céréalier américain, ont constitué une base de données de 160 projets de recherche dans le secteur nanotechnologique liés au secteur agro-alimentaire, principalement aux états-Unis. Ils estiment que trente de ces projets devraient déboucher sur une application commerciale dans les cinq années à venir, alors que la majorité d’entre eux (55 %) sont des projets à moyen terme de recherche appliquée, appelés à déboucher dans cinq à quinze ans. Les nanoproduits les plus vendus sur le marché actuel sont les nano-composants destinés à la protection des aliments. Mais la majorité des projets de recherche concernent les nanobiosenseurs et le traitement biologique des aliments. notons enfin que la majorité de ces projets (47 %) concernent le stade post-récolte, les applications dédiées au consommateur (39 %) ou au commerce (27 %), mais il en existe tout de même un bon quart qui affectent la période pré-récolte (le total est supérieur à 100 en raison des projets couvrant plusieurs secteurs). Les nanotechnologies sont donc mûres. et s’il fallait s’en convaincre, l’autorité européenne de sécurité alimentaire (EFSA) a décidé récemment de s’intéresser à la régulation de ce secteur.