Le blog d'histoire des sciences

"Des épais goudrons noirs de la houille, indésirables résidus des cokeries, tirer le mauve, le fuchsia, le rouge Magenta, le bleu de Prusse, le jaune auramine, le vert acide, l'indigo…, toutes les couleurs qui égayent les trottoirs des grands boulevards, tel est le grand œuvre des chimistes du XIXème siècle." (Bernadette Bensaude-Vincent, Isabelle Stengers, Histoire de la chimie, La Découverte1993)

Le merveilleux goudron.

Lors d'une conférence "Sur les matières colorantes artificielles", faite en 1876 devant l'Association Française pour l'Avancement des Sciences, le médecin et chimiste français Charles Adolphe Wurtz (1817-1884), ne disait pas autre chose :

"Je me propose de vous entretenir d'une des plus belles conquêtes que la chimie ait faites dans ces derniers temps, d'une série de découvertes où se révèle d'une manière éclatante l'influence de la science pure sur les progrès des arts pratiques. Il s'agit de la formation artificielle de matières colorantes qui rivalisent en éclat avec les couleurs les plus belles que nous offre la nature et qui par un effort merveilleux de la science sont toutes tirées d'une seule matière, le goudron.

Quel contraste entre ce produit noir, poisseux, infect, et les matériaux purs qu'on peut en tirer et qu'on parvient à transformer diversement de façon à les convertir en une pléiade de matières colorantes qui possèdent, à l'état sec un éclat irisé, rappelant celui des feuilles de cantharides, et, à l'état de dissolution, les teintes les plus riches de l'arc-en-ciel".

Bloc de houille de 100kg et produits extraits par la distillation, d'après des échantillons apportés par Wurtz pour sa conférence : 1-bloc de houille, 2-goudron, 3-huile légère, 4-huile lourde, 5-graisse verte, 6-Benzine, 7-toluène, 8-phénol, 9-naphtaline, 10-anthracène (La Nature, 1876)

Depuis Lavoisier, les techniques de purification des corps ainsi que l'analyse chimique se sont perfectionnées. Wurtz dénombre 43 composés différents dans le goudron. En priorité il cite la Benzine, un corps qui, depuis, en France est devenu le Benzène.

Le corps tire son nom du benjoin, un encens importé d'Asie contenant un acide qualifié de benzoïque. En 1833, en distillant cet acide végétal avec de la chaux, le chimiste allemand Mitscherlich (1794-1863) obtenait un liquide odorant auquel il donna le nom de Benzin. Ce même corps a ensuite été retrouvé en distillant la houille et le pétrole.

Sa formule C₆H₆ pose un problème aux chimistes qui s'interrogent sur la forme de sa molécule jusqu'à ce que le chimiste allemand Friedrich August Kekulé (1829-1896) propose, en 1865, une formule plane hexagonale dans laquelle des liaisons doubles et simples entre carbones alterneraient le long de la chaîne carbonée.

Structure du benzène d'après Kekulé (1865) (la formule a évolué vers une liaison benzénique liant les 6 atomes au lieu des trois liaisons doubles)

Dans le goudron, les chimistes trouvent aussi du Toluène dont Wurtz nous dit que le chimiste Sainte-Claire Deville l'aurait "rencontré autrefois parmi les produits de la distillation du baume de Tolu". Important également, le phénol, un antiseptique puissant et surtout l'aniline "matière première la plus précieuse pour la fabrication des couleurs artificielles".

L'aniline tire son nom d'une plante, l'Indigofera anil, utilisée pour la teinture indigo. On peut aussi la préparer à partir du benzène. Les chimistes ont déjà élaboré une série de réactions de "substitution" qui permettent de remplacer un atome d'hydrogène du benzène par différents groupements. Dans le cas de l'aniline il s'agit d'un atome d'azote lié à deux atomes d'hydrogène (-NH₂).

Sur la base de l'aniline, il était possible également de fabriquer la fuchsine, un colorant pourpre découvert en 1862 par le chimiste lyonnais Renard (fuchs en allemand signifiant renard).

Corps extraits du goudron de houille (La Nature, 1876)

Le bleu de Lyon, le violet Hofmann, le violet de Paris, le vert-lumière, le noir d'aniline, la safranine, la fluorescéine, l'éosine… tels sont les colorants issus du benzène ou de l'aniline cités par Wurtz dans sa conférence.

"Mais voici le triomphe de la science dans cette voie pleine de surprises et de merveilles" ajoute-t-il pour conclure son exposé. "On est parvenu à former artificiellement la matière colorante rouge de la garance que Robiquet a découverte et désignée sous le nom d'alizarine".

L'affaire de la garance.

La "garance des teinturiers" est une plante originaire d'Asie utilisée depuis l'Antiquité pour la teinture rouge extraite de ses racines. Sa culture en France a pris un grand développement quand Charles X, en 1829, décida de faire colorer en rouge le pantalon et le képi des hommes de troupe de l'armée française. La plante était essentiellement cultivée dans le Vaucluse qui devint le centre de la production mondiale.

Le 10 mai 1860, Jean-Henri Fabre "Docteur ès Sciences - professeur de physique et de chimie et aux écoles municipales d'Avignon (Vaucluse)" déposait le brevet d'un "Procédé par lequel on transforme la fane de Garance en une matière tinctoriale identique à celle de la racine de la même plante". La méthode devrait permettre d'augmenter le rendement en alizarine qui est le produit actif de la plante.

Moins de dix ans plus tard, le 25 juin 1869, les chimistes Caro, Graebe et Libermann, de la Badische Anilin und Soda fabrik (BASF), entreprise allemande traitant la soude et l'aniline, déposaient un brevet pour la synthèse de l'alizarine à partir de l'anthracène extrait du goudron de houille. Le produit, peu cher, inondait rapidement le marché. Malgré des mesures protectionnistes du gouvernement français la culture de la garance était rapidement abandonnée. Seuls les uniformes des soldats français continueront à l'utiliser jusqu'en 1914. Pendant ce temps l'industrie chimique allemande montait en puissance et se lançait à la conquête des marchés. Bientôt un nouveau colorant allait conforter sa suprématie.

La conquête de l'indigo.

La couleur indigo est intermédiaire entre le bleu et le violet. Newton, pour des considérations de nature ésotérique liées au nombre 7, en a fait la septième couleur de l'arc-en-ciel. Le colorant qui porte ce nom est extrait de l'indigotier plante de l'Inde. A la fin du 19^ème siècle l'Angleterre en est la principale productrice et importatrice.

Adolphe von Baeyer (1835-1917) est un ancien élève de Kekulé et le successeur de Liebig en tant que professeur de chimie à l'université de Munich. Après la découverte de la structure du benzène, il entreprend des travaux sur l'indigo. La molécule résiste et il faut attendre 1897 avant qu'un indigo synthétique soit commercialisé par la BASF. L'entreprise allemande, confiante en son produit a d'ailleurs consacré plusieurs millions de marks à la construction d'immenses bâtiments où sera produit l'indigo "artificiel". Les importateurs britanniques, qui se souviennent du sort de la garance, font d'importants efforts pour améliorer le rendement de leur filière mais, eux aussi, devront rapidement jeter l'éponge. Surtout après que de nouveaux procédés plus économes sont mis au point après 1900. La réussite, aussi bien académique qu'industrielle, sera récompensée par un Prix Nobel de chimie attribué à Baeyer en 1905.

Quand commence la guerre de 1914-18, l'Allemagne produit 85% des colorants utilisés dans le monde.

La suprématie allemande.

La guerre est déclarée depuis un an quand la revue La Nature publie, en novembre 1915, un article sur "La fabrication des matières colorantes pendant la guerre". La description qui y est faite de la puissance de l'industrie chimique allemande ne peut qu'étonner à un moment où le conflit est dans une phase active, en particulier avec le début de l'usage des gaz asphyxiants mis au point par l'industrie chimique allemande. Il est vrai que cet article ne parle que des colorants et qu'il parle de stratégie commerciale et non de stratégie guerrière :

"Depuis plus de trente ans, on peut dire que l'Allemagne a en quelque sorte accaparé la fabrication des matières colorantes dérivées du goudron de houille. En se référant à la simple statistique, on y compte vingt-deux usines ; mais ce nombre, qui a priori semble peu élevé, représente une force considérable pour qui veut bien considérer la puissance de ces fabriques, toutes supérieurement outillées, autour desquelles gravitent des milliers d'ouvriers et d'employés, dotées de laboratoires où travaillent des nuées de chimistes tous pourvus de diplômes de l'enseignement supérieur.

Ce qu'il faut en outre retenir dans cet ensemble manufacturier, c'est son organisation commerciale : dans toutes les régions industrielles du monde entier, en effet, d'intelligents dépositaires de colorants allemands, autant que possible nationaux de chaque pays, ont été installés, chargés de faire visiter ou de visiter eux-mêmes la clientèle des contrées qu'ils habitent ; en outre, un service de publicité dont on n'a pas idée, fait connaître partout, à l'aide d'envois de cartes d'échantillons et souvent par la publication de véritables volumes distribués gratuitement et écrits dans la langue du pays, les nouveautés produites et les résultats obtenus dans les laboratoires. Enfin des filiales des maisons-mères allemandes ont été ostensiblement établies dans divers pays, en France notamment, dans les parties du territoire les mieux désignées pour l'emploi de certaines spécialités.

Que peuvent opposer à cette formidable organisation les autres pays producteurs ? La France possède onze fabriques, dont il faut défalquer la moitié qui sont des maisons allemandes, l'Angleterre en a également onze en activité paraissant être soutenues par des capitaux anglais, les Etats-Unis neuf, l'Autriche et la Suisse chacune quatre. En dehors de cela, on en compte deux en Hollande, deux en Russie, une en Bulgarie, une en Grèce et en Italie".

Conclusion des rédacteurs de l'article ? La guerre doit être l'occasion de relancer l'industrie chimique dans tous ces pays qui ont laissé le monopole à l'Allemagne d'ailleurs, aux USA, les industriels ont commencé à "extraire de leurs pétroles bruts le benzol et le toluol, et non plus comme auparavant des résidus des usines à gaz et des fours à coke, et c'est là une innovation d'où peut certainement résulter pour eux une plus grande activité dans leur fabrication nationale de matières colorantes".

L'industrie chimique, celle des USA en particulier, sera la principale bénéficiaire de la guerre. Sans ce conflit, concernant l'ensemble des pays industrialisés du monde, les énormes moyens en hommes, en matières premières et en capitaux nécessaires à son développement n'auraient pas été rassemblés. Bientôt la pétrochimie remplacera la carbochimie. Des groupes comme IG Farben, Rhône-Poulenc, Du Pont de Nemours deviendront de véritables empires qui commenceront à inonder la planète de leurs produits.

Une industrie "précieuse pendant la guerre".

Introduction d'un article de La Nature de janvier 1916 :

"S'il est une industrie également précieuse pendant la guerre et pendant la paix, c'est bien l'industrie des goudrons et des benzols. En temps de paix, elle permet à nos élégantes de revêtir des costumes aux couleurs brillantes et de s'entourer de parfums souvent délicats ; en temps de guerre, elle fournit à nos automobiles un substituant précieux des pétroles exotiques, et surtout elle sert de base à la fabrication des explosifs les plus puissants : mélinite, trotyl, schneidérite, etc."

Phrase terrible. Sur un des plateaux de la balance les robes colorées et les parfums des élégantes. Sur l'autre 9 millions de morts de la guerre, 20 millions de blessés, des pays ravagés. L'industrie chimique, "industrie précieuse", n'aurait-elle vraiment le choix qu'entre futilité et destruction ?

Voir aussi :

Carbone et CO2. De l'origine de la vie au dérèglement climatique. Toute une histoire.