les teintures et l’industrialisation de la couleur : Recréer les couleurs de la nature
écrit le: 9 mai 2012 par admin
La plante de la garance (Rubia tinctorum), source de la teinture rouge cramoisi qui servait de pigment à la laque de garance, fut probablement cultivée pour la première fois en Inde. La garance était très répandue en Asie et en Extrême-Orient dans l’Antiquité, et on en trouve des traces dans la Grèce classique. La teinture se répandit en Europe après les croisades, et les champs de garance prospérèrent en Italie et dans la France médiévale. Quoiqu’il semble peu probable que les chimistes fussent capables de produire de bons pigments de laque de garance avant le XVIIe siècle, l’extrait était très apprécié comme teinture donnant un rouge foncé et durable. Elle était employée essentiellement dans la teinture du coton sous le nom de « rouge turc », c’était une opération complexe utilisant des mordants à base de métal qui produisait des résultats relativement bons.
En 1820, deux chimistes français, Jean-Jacques Colin et Pierre Robiquet, isolèrent un composé rouge à partir de la racine de garance qu’ils identifièrent comme le principal constituant de la teinture. Ils l’appelèrent glizarine, d’après le mot dérivé arabe pour la garance, que l’on utilise dans la région orientale de la Méditerranée: alizari. L’extrait de racine contient aussi un autre composé connexe qu’ils baptisèrent purpurine, qui donne en dépit de son nom une teinte légèrement orangée dans sa teinte naturelle. Vers 1850, une formule chimique fut assignée à l’alizarine (peut-être incorrectement, suggérant une relation apparente avec le naphtalène extrait du goudron de houille], et l’on se mit à la recherche d’une synthèse qui puisse offrir cette teinture importante à un coût moindre que celui de la variété cultivée.
Un léger progrès fut fait en 1868, lorsque les chimistes allemands Cari Graebe et Cari Liebermann trouvèrent la formule exacte: C14H804. Graebe et Liebermann travaillaient à l’institut Gewerbe de Berlin sous la direction d’Adolf Bayer, un des spécialistes de chimie organique les plus compétents de l’époque. Comme le Royal College de Chimie à Londres, cet établissement insistait beaucoup sur les teintures et l’opération de teinte, et les deux jeunes Allemands vinrent tous deux chez Bayer avec une expérience pratique de l’industrie de la teinturerie.
Une structure à quatorze atomes de carbone indiquait une parenté avec l’anthracène et non pas avec le naphtalène. Durant l’été 1868, les efforts persistants de Graebe et de Liebermann débouchèrent sur un itinéraire synthétique en trente étapes de l’anthracène à l’alizarine. La synthèse dut suivre un long chemin pour être industriellement viable, notamment parce qu’elle réclamait du brome qui est coûteux; mais Graebe et Liebermann furent néanmoins capables de vendre les droits à la société de teinture badoise, désormais rebaptisée BASF.
Considérons un instant ce que cette synthèse représente. Le mauve et le magenta étaient des teintes synthétiques, des composés qui n’existaient pas dans la nature, et qui furent découverts par hasard. L’alizarine, d’un autre côté, était un produit naturel, une molécule organique complexe trouvée dans un organisme vivant, et sa fabrication à partir de matériaux bruts facilement disponibles était une question de planning et de démarche rationnelle. Ainsi, on pourrait soutenir que la création de l’alizarine synthétique, une molécule identique au produit nature) mais fabriquée par des moyens artificiels, a constitué une étape plus significative que l’invention des teintures d’aniline. Cela montrait que les chimistes organiques étaient devenus les égaux de la nature, et que les teintures naturelles, qui avaient été les piliers de la coloration des textiles depuis l’Antiquité, ne nécessitaient plus pour être fabriquées plusieurs milliers de fois leur poids de matière animale ou végétale. Le naturel et l’artificiel s’étaient rejoints.
Mais un procédé meilleur que celui de Graebe et Liebermann était nécessaire pour que l’alizarine synthétique puisse être commercialisée. Ce ne fut pas long à arriver: la solution était de se servir d’acide sulfurique à la place de brome. Étant donné l’énorme marché pour l’alizarine, et les intérêts désormais attachés à sa synthèse, il n’est pas surprenant que cette solution fût trouvée, en 1869, par trois groupes chacun de leur côté. Ferdinand Riese, un chimiste de Hoechst, était l’un d’eux; et Graebe lui- même en était un autre. Il avait travaillé avec le chimiste en chef de BASF, Henri Caro, l’un des chimistes industriels les plus créatifs d’Allemagne. Et, en Grande-Bretagne, c’est William Perkin lui-même qui arriva à la même conclusion, donnant un coup de fouet, par là même, à sa société en difficulté de Greenford Green. BASF et Perkin déposèrent un brevet à un jour de différence seulement et, pour éviter les conflits, décidèrent de se partager le marché entre eux deux: Perkin vendrait son alizarine synthétique seulement en Grande-Bretagne, et BASF seulement sur le continent européen.
Cependant, en raison des conséquences de la guerre franco- prussienne, Perkin fut durant une courte période le seul producteur d’alizarine synthétique au monde. « En 1870, nous en produisions 40 tonnes, raconta-t-il plus tard. En 1871, 220 tonnes; en 1872, 300 tonnes; et, en 1873, 435 tonnes. » Puis, en 1873, fortune faite à trente-cinq ans, il vendit Perkin et Fils à Brooke, Simpson et Spiller, anciennement Simpson, Maule et Nicholson. La compétition croissante, et les variations d’un commerce toujours hasardeux laissèrent à Perkin l’opinion que « la prospérité de l’alizarine était du passé ». Il retourna aux délices de la recherche pure, et laissa les années le recouvrir d’une sorte de gloire timide.
- Sommaire:
- 1 Nouveaux horizons
- 1.1 Des bleus fanés
- 2 Vidéo : les teintures et l’industrialisation de la couleur : Recréer les couleurs de la nature
Nouveaux horizons
L’alizarine synthétique était à la fois plus brillante et moins chère que sa version naturelle. Comme les teinturiers et les imprimeurs en vinrent (non sans résistance] à l’accepter dans les années 1870, l’alizarine devint la couleur de la décade, rendant obsolètes les teintures d’aniline. La culture de la garance fut brusquement surabondante et, dans les dix années suivantes, devint moribonde. En moins d’une décade, la fabrication de l’alizarine fut quasiment multipliée par cent: 12 000 tonnes furent produites en 1880. Cela renforçait la position de l’industrie de la teinture comme l’une des principales de l’époque, et l’Allemagne dominait le marché : vers 1878, elle produisait environ 60 % de la teinture vendue dans le monde.
La synthèse de l’alizarine indiquait, s’il en était besoin, que la compétition réclamait aux sociétés de teinture de soutenir activement la recherche en chimie. Elles ne pouvaient plus longtemps fonctionner avec des coloristes prospectant au petit bonheur; le développement de nouvelles teintures était maintenant un sujet de recherche théorique pour les chimistes. Les fondations de la recherche industrielle moderne peu- vent être situées dans la décade qui suivit le triomphe de Graebe et de Liebermann.
Les chimistes académiques continuèrent à jouer un rôle vital pour l’industrie. Autrefois, la perspicacité d’un Hofmann ou d’un Kekulé suffisait à répondre aux questions difficiles sur la structure chimique; maintenant, la connaissance était essentielle pour le praticien de la chimie. Ce fut Hofmann qui découvrit la structure de l’éosine, une substance rose vif fabriquée à partir du dérivé du goudron de houille, la fluorescéine qui était commercialisée par BASF depuis 1874. Et, en 1866, Kekulé clarifia l’architecture moléculaire d’une autre catégorie importante de teintures appelée les colorants azoïques.
Ces composés furent découverts à la fin des années 1850, par un chimiste allemand du nom de Peter Griess, qui vint au Royal College de Chimie en 1858 pour travailler avec Hofmann. Son apparence était, à ce que l’on dit, bizarre et ne dénotait pas vraiment un esprit accoutumé à la chimie des couleurs. Le concierge du College refusa l’entrée à ce personnage portant « un pardessus rouge-marron surmontant un pantalon vert marine indescriptible, un cache-nez tricoté rouge vif et un immense chapeau d’une taille et d’une forme rarement vues dans Oxford Street jus- que-là ». Le chimiste, entre-temps, s’écria simplement: « Mon nom est Griess, et je m’arrête ici », jusqu’à ce que Hofmann vint régler l’affaire.
Le premier colorant azoïque découvert fut un jaune brillant, appelé aniline jaune, fabriqué par une réaction de l’aniline avec de l’acide nitreux. Cette teinture azoïque et d’autres furent commercialisées par Simpson, Maule et Nicholson en 1863. En 1876, le chimiste allemand Otto Witt, qui travaillait à Londres, dirigea la chimie des teintures vers d’autres rivages. Son étude attentive de la relation entre les structures et les couleurs des colorants azoïques lui permit de prédire avec succès la couleur d’une nouvelle teinture orange avant qu’elle ne soit synthétisée. Pour la première fois, la recherche chimique démontrait qu’elle n’était pas seulement un outil permettant de comprendre après coup ce qui commandait le processus de la synthèse, mais pouvait devenir un instrument de prédiction. La couleur pouvait — au moins, fallait-il l’espérer — être fabriquée sur commande.
Comme ils gagnaient en habileté chimique, les laboratoires de l’industrie chimique commencèrent à se diversifier. Dans les années 1870, l’aniline et d’autres aromates furent étudiés en vue d’un usage médical. Les propriétés analgésiques d’un extrait d’écorce de saule étaient connues depuis longtemps dans la médecine traditionnelle et, en 1860, le chimiste allemand Hermann Kolbe démontra que .son composé, appelé acide salicylique, pouvait être synthétisé à partir du phénol. Un dérivé plus agréable au goût fut commercialisé par Bayer, en 1897, sous le nom d’aspirine. Hoechst commença à se diriger vers le marché pharmaceutique dans les années 1880.
Mais le concept de chimiothérapie, l’usage de composés chimiques comme remèdes, a ses origines en grande partie dans les applications biologiques des teintures de goudron de houille menées par l’Allemand Paul Ehrlich. Dans les années 1870, Ehrlich se servit des teintures synthétiques pour teindre des cellules, ce qui les rendait plus faciles à étudier au microscope. [Les chromosomes, les porteurs de gènes, tiennent leur nom — « corps colorés » — de leur tendance à absorber les colorants.] Ehrlich fit l’hypothèse que des facteurs similaires étaient en jeu ici, déterminant la capacité des teintures à adhérer aux fibres textiles. Lorsqu’il observa que certaines teintures tuaient les microorganismes qui les absorbent, Ehrlich commença à entrevoir des possibilités thérapeutiques. Il synthétisa des composés colorés pour les tester comme remèdes et, dans cette direction, trouva, en 1909, une teinture contenant de l’arsenic qui détruisait les microorganismes sirochètes responsables de la syphilis. Ce remède, sous le nom de Saivarsan, offrait le premier soulagement de cette maladie mortelle depuis l’usage médiéval du mercure.
Vers le début du XXe siècle, plusieurs teintures de goudron de houille firent leur chemin dans l’activité pharmaceutique: le rouge Congo qui était utilisé pour traiter les rhumatismes et la diphtérie; le jaune d’acridine, le rouge prontosil et le violet de gentiane qui devinrent des agents antibactériens; la teinture de fluroscéine, le mercurochrome, employé comme désinfectant. Le Manchester Guardian écrivait en 1917 que « tout ce qui sert les teinturiers modernes sert directement la santé nationale ».
Les produits de la chimie du goudron de houille eurent un tel impact sur la vie quotidienne qu’ils devinrent célèbres même dans la presse populaire. Punch chante leurs louanges: À aucune autre époque, la demande de couleur n’a autant alimenté le progrès scientifique que dans la dernière décade du xixe siècle. ‘ Selon l’historien de la technique Antony Travis, « une fois que la fabrication de teintures s’est développée en une activité basée sur la science, l’industrie chimique moderne était née ». Outre les pourpres éclatants et les rouges chatoyants, les roses choquants et les jaunes brillants, le meilleur et le pire émergèrent dans la plus éveillée des technologies modernes: remèdes contre les maladies dévastatrices, matériaux bon marché et légers, gaz moutarde et Zyklon B, assez d’explosifs pour alimenter deux guerres mondiales et plus, cristaux liquides et trous d’ozone. Les temps modernes, en d’autres termes.
Des bleus fanés
Mais il y avait un défi de plus à relever avant que la nuit ne tombe sur le xixe siècle et que le modernisme n’arrive avec son charme et ses horreurs. Même dans les années 1880, une des principales teintures dans le monde était toujours un extrait naturel. Il provenait des Indes, sous les auspices coloniaux de la Grande-Bretagne, pour laquelle l’industrie de l’indigo était la plus lucrative de ses activités asiatiques.
En 1870, il y avait 2 800 fabriques d’indigo en Inde. Utilisée en énormes quantités pour des articles de masse comme les uniformes militaires, constituant le colorant de base en Chine, la teinture bleue était une affaire universelle. Et le marché était dominé par les Anglais au grand dam des fabricants suisses et allemands. Une synthèse de l’indigo briserait cette dépendance.
À partir de 1876, Adolf Bayer commença à collaborer avec Heinrich Caro de BASF pour fabriquer de l’indigo. Bayer conclut que le composé indole était la « substance mère » de l’indigo, dans le même sens que l’anthracène est la « mère » de l’alizarine. Mais l’anthracène vient tel quel du goudron de houille, alors que l’indole n’a pas de source commode. La structure elle-même doit être construite. Cela faisait de la synthèse de l’indigo un défi d’un ordre différent.
Bayer y parvint en 1877, en se servant du toluène comme matériau de départ — c’est un composé dont le prix élevé interdit l’exploitation industrielle. Hoechst sponsorisait Bayer et ce n’est que trois ans plus tard qu’il identifia une voie plus pratique. Celle-ci et d’autres stratégies de synthèse furent brevetées dans les années qui suivirent, mais elles n’étaient toujours pas exploitables commercialement. Bayer était en partie handicapé par le problème de la connaissance de la structure moléculaire de sa cible, qu’il ne résolut qu’en 1883. Ce travail si éminemment appliqué brisa tellement de barrières en chimie organique qu’elle valut à Bayer le prix Nobel en 1905.
Il fallut attendre 1890 pour que soit trouvée une bonne méthode de fabrication de l’indigo sur une large échelle et, finalement, ce fut Karl Heumann du Swiss Fédéral Polytechnic de Zurich, et non pas Bayer, qui trouva la solution. Heumann établit deux chemins menant à l’indigo à partir de composés d’hydrocarbures. Un de ceux-ci partait du naphtalène, qui était d’abord converti en anhydride phtalique. La clef pour rendre viable cette synthèse de l’indigo était l’accélération de la réaction avec un catalyseur de sulfate de mercure. Dans l’un des nombreux hasards bénis du ciel à travers lesquels l’industrie de la teinture a progressé, ce catalyseur fut découvert, en Allemagne, lorsqu’un thermomètre au mercure se brisa durant la production d’anhydride phtalique et que le mercure réagit avec l’acide sulfurique dans la cuve.
Le fait que la production de l’indigo synthétique prit plus de sept ans à aboutir est un indice de la difficulté du problème et de la ténacité des sociétés de teintures. Quoique le coût fût d’abord légèrement plus élevé que celui de l’indigo naturel, BASF fut capable de fabriquer, vers 1897, de l’indigo synthétique au prix compétitif de 16 marks le kilo. Dans les sept années qui suivirent, le prix baissa de plus de la moitié. Un millier de tonnes d’indigo artificiel fut fabriqué en Allemagne durant le premier semestre 1900, et la culture de l’indigo en Inde commença à péricliter.
Les économies locales indiennes basées sur la culture de l’indigo tombèrent ainsi totalement à la merci des développements technologiques survenant dans la lointaine Europe. Lorsque les exportations vers l’Ouest baissèrent, l’industrie indienne se retrouva impitoyablement laissée à l’abandon. C’est l’ironie de la situation quand on se souvient que l’Europe avait appris la technique du calicot imprimé des artisans indiens. Il ne faut pas oublier que la culture de l’indigo était incroyablement dévastatrice pour les ressources de la terre. En octobre 1900, le directeur de BASF, Heinrich Brunck, proposa que la terre de l’Inde cultivée d’indigo soit reconvertie pour la culture alimentaire — un objectif plutôt louable, sauf que l’économie de la teinture était bâtie sur l’exportation.
Les implications de l’indigo synthétique étaient douloureusement apparentes en Grande-Bretagne. Un rapport de 1899 expose que « d’un point de vue scientifique, la production d’indigo artificiel est indubitablement une grande réussite, mais s’il peut être produit en grandes quantités à un prix tel qu’il rend la plantation d’indigo non rentable, cela peut être considéré comme une calamité nationale. »
Pour prévenir une telle crise, le gouvernement britannique décréta que tous les uniformes militaires ne seraient teints qu’avec de l’indigo naturel, et non pas avec celui produit synthétiquement par les Allemands. Mais c’était se raccrocher à un fétu de paille: au début de la Grande Guerre, plus de 90 % du marché européen de l’indigo naturel avait disparu et, avec lui, une quantité équivalente de terres cultivées en Inde. L’industrie chimique avait gagné.
Cependant, la Grande-Bretagne ne commença pas à fabriquer son propre indigo avant 1916, toujours sous la contrainte de teindre les uniformes militaires. Même alors, c’est la technologie allemande qui fournit les moyens. La société de teinture Meister et Lucius, à laquelle s’ajouta un troisième partenaire, Brüning, installa une usine à Ellesmere Port, près De Manchester, en 1909, pour produire de l’indigo à destination du marché britannique, en échappant au droit allemand de la propriété industrielle. L’usine fut réquisitionnée durant la guerre et attribuée à la société de teintures d’Ivan Levinstein de Manchester.
Après la guerre, la fusion de Levinstein avec la British Dyes Ltd donna naissance à la British Dyestuffs Corporation qui, à son tour, fusionna avec d’autres sociétés pour devenir en 1926 l’impérial Chemical Industries [ICI], Cette opération était en partie une tentative de concurrencer les géants allemands, qui avaient suivi le même processus. En 1916, un ensemble de fabricants de teintures groupés autour de la société Hoechst fusionna avec un consortium formé de Bayer, BASF et du berlinois Aktiengesellshaft für Anilinfabrikation AGFA) pour devenir la puissante Interessengememenshaft Farbenindustrie AG, ou IG Farben. Étonnante mais néanmoins révélatrice du pouvoir que ce cartel exerça durant la première moitié du xxesiècle, est la thèse selon laquelle, dans son roman L’Arc-en-ciel de la gravité, Thomas Pynchon (probablement le romancier le plus chimiquement littéraire après Primo Levi] présente IG Farben comme le super-pouvoir organisant dans l’ombre le déroulement de la Seconde Guerre mondiale. Un fantasme, mais presque plausible.
Vidéo : les teintures et l’industrialisation de la couleur : Recréer les couleurs de la nature
Vidéo démonstrative pour tout savoir sur : les teintures et l’industrialisation de la couleur : Recréer les couleurs de la nature