Introduction

Pour satisfaire les besoins du monde de demain, les entreprises ont besoin aujourd’hui de nouvelles innovations pour répondre aux besoins les plus critiques en produits tels que (les médicaments, les produits alimentaires, les produits agricoles et leurs dérivés, les matériaux de construction, matériaux et pièces entrant dans la fabrication dans le secteur de l’automobile, l’aéronautique, l’industrie naval, la nanotechnologie  etc…. La conception de ces différents produits passe obligatoirement par la formulation. En effet, La formulation est une étape critique dans le développement d’un produit. Il s’agit d’un processus complexe. Chaque secteur de l’activité industrielle  des formulations à ses propres problèmes spécifiques.  Si chaque secteur d’activités de formulation à ces propres défis, néanmoins, il existe des défis communs à tous les secteurs que nous essayerons de mettre en exergue dans cet article.

Défi 1 – Gestion de la rareté des matières premières

Bois, métaux, plastique, verre, Aluminium, Cobalt, Lithium, huiles, matières  grasses, monomères, tensioactifs, engrais… Aucune matière première n’est épargnée par la crise globale entraînée par de nombreuses pénuries.

L’industrie automobile manque de composants électroniques, l’industrie du bâtiment d’acier, l’industrie papetière de bois, l’industrie des peintures et des colles manquent de monomères, l’agriculture d’engrais et de pesticides. Cette problématique  englobe  une diversité de problématiques propres à chaque industrie. Au-delà des impacts de la pandémie de Covid-19, suivie par une guerre féroce en Ukraine, et une sécheresse qui a frappé plusieurs régions de monde, les industriels font actuellement face à une crise d’approvisionnement multifactorielle qui met en lumière certaines failles dans le fonctionnement de l’industrie chimique due à la mondialisation. Dès le début de l’année 2020, la baisse de l’activité économique dans les entreprises s’est traduite par une optimisation dans la gestion rationnelle des stocks. Face à cette situation, les formulateurs doivent bien optimiser leurs formules et trouver des solutions de substitution pour les matériaux en cours d’extinction.

Défi 2 : Formulation et développement durable

Pour l’industrie de formulation, La durabilité est un sujet brûlant et  l’un des enjeux majeurs est lié aux matières premières. La consommation excessive de certaines matières  et leurs déficiences  sont des éléments que les formulateurs des produits  doivent prendre en compte. L’industrie de recyclage doit prendre place pour remédier à cette problématique. Un autre élément lié au respect de l’environnement est la gestion des déchets. La plupart des industries de formulation  produisent une grande quantité de déchets, tant dans la phase initiale d’approvisionnement en matières premières que dans la phase de distribution. On peut donner comme exemple la pharmacie et la technologie alimentaire. Les industries de formulation en pharmacie restent les plus polluantes au monde. L’application des principes de la chimie verte instaurés durant les deux dernières décennies ont peu contribué améliorer  à un développement plus durable.

Défi 3 : Exigences réglementaires

La conformité des matières premières  est devenue  un point clé  dans les différents secteurs d’activités de formulation. Les exigences sont importantes et spécifiques à la typologie de la matière première ainsi il est nécessaire de constituer des dossiers robustes sur chaque ingrédient entrant dans les différents types de formulation. Les formulateurs doivent se conformer à la réglementation REACH entrée en vigueur en 2007 et généralisée en 2018.En tant que fabricant des produits cosmétiques, par exemple, les formulateurs doivent  assurer de la conformité de  leurs catalogues et de leurs mises à jours régulières. La composition  des produits formulés doit être étiquetable, les impuretés doivent aussi être indiquées. La formulation des aliments et des boissons devient encore plus compliquée lorsque les formulateurs doivent tenir compte de plusieurs exigences. Il est clair que les équipes de recherches-développement (R&D) peuvent alors être facilement dépassées par toutes ces exigences et avoir du mal à les suivre avec précision et efficacité. Il en est de même pour les autres secteurs d’activité de formulation : les détergents, les pesticides, les peintures, les colles etc…
Les formulateurs doivent être prudents lors de la création de nouvelles recettes ou de nouveaux produits. La première étape consiste à choisir les matières premières qui doivent remplir les exigences de cahier des charges en matière de fonctions principales et secondaires.

Défi 4: Accès à l’information (Formulation plus efficace pour un développement de produit plus rapide)

Les formulateurs sont confrontés à des défis uniques pour trouver les informations dont ils ont besoin. Ils ont besoin de gagner du temps, d’améliorer l’efficacité à chaque étape du processus de développement (de la recherche initiale au nombre d’itérations), de se tenir au courant des nouveaux produits et d’accéder à des connaissances à jour, et d’être sûrs qu’ils commencent le processus de formulation à partir de une ligne de base vraiment claire. Les outils de recherche gérés par l’homme (logiciels, bases de données) suppriment les obstacles pour permettre aux formulateurs de faire ce qu’ils font le mieux et de se concentrer sur l’innovation. Des formulations nouvelles et améliorées peuvent être développées plus efficacement et commercialisées plus rapidement. En investissant dans de tels outils, les entreprises de tous les secteurs de l’industrie peuvent éviter les retards, réduire les coûts associés et accélérer leurs efforts de R&D, ce qui les aide à garder une longueur d’avance sur la concurrence et à obtenir un succès commercial.

 Défi 5: Défis technologiques et énergétiques des procédés

En relation avec les contraintes environnementales et réglementaires, les  procédés de fabrication n’échappent pas à ces problématiques, les industries de formulation, travaillent sur des procédés éco-compatibles : recherche de procédés moins énergivores avec réduction d’émission de gaz à effet de serre, minimisation de la consommation d’eau et la recherche de sources alternatives d’énergie fossile. Le recours à des énergies vertes tels que le solaire et l’éolien. La tendance à l’utilisation de l’hydrogène vert est d’actualité. L’utilisation de ces nouvelles énergies permettent de hausser les exportations des produits formulés et de se tailler des parts de marchés importantes.

Défi 6 : Qualité des  produits formulés

La qualité des produits formulés est cruciale pour l’existence et la pérennité des entreprises. L’exigence des consommateurs tend vers l’infinie. Les formulateurs doivent faire preuve d’imagination et d’innovation pour mettre en œuvre des formulations sur-mesure pour cibler les aspirations et les tendances de leurs clients. En d’autre terme, il faut maîtriser toutes les étapes cruciales  de la mise en formulation, veiller, contrôler et réajuster les propriétés de produits finis dans le cadre de l’amélioration continue. Pour réussir cette étape de formulation, il faut considérer chaque développement comme un nouveau défi technologique.  Les processus de formulation doivent être maîtrisés qui nécessitent plusieurs allers-retours entre des phases de formulation et de caractérisation pour optimiser finement les propriétés attendues.  

Défi 7 : Respect des normes de sécurité

Pour maintenir la confiance des consommateurs dans les produits formulés, il est crucial que les normes de sécurité dans l’industrie soient respectées. Il faut s’assurer que la production se déroule sans accidents et que la qualité des produits est garantie. Il est également essentiel d’assurer la sécurité de tous ceux qui travaillent dans l’industrie. Pour réussir ce défi, il faut digitaliser les procédures de sécurité et qualité. Par exemple, dans le domaine de la technologie alimentaire, il faut s’assurer que les aliments dans l’assiette d’un consommateur soient sûrs et que les travailleurs soient en sécurité lors de la production de ces aliments. La mise en place des normes HSQE (Hygiène, Sécurité, Qualité, Environnement) s’impose.  La technologie est un acteur majeur de l’avantage concurrentiel et de la croissance de l’industrie alimentaire. Cela va du cloud computing et de la technologie analytique au logiciel HSQE pour suivre la qualité de la production et les incidents d’usine. Les technologies avancées telles que l’IoT, l’IA et l’apprentissage automatique ont également trouvé leur place dans l’industrie de formulation. Ces technologies peuvent effectuer des tâches liées aux analyses de la chaîne d’approvisionnement, à la surveillance de la température, etc.

Défi 8 : Transformation numérique et digitalisation

Les nouvelles  technologies  et l’avènement du numérique sont actuellement au chevet de la formulation pour faire face aux différentes problématiques. Les approches classiques de la formulation sont en train d’être supplantées par l’Intelligence Artificielle (IA) : le machine learning et le deep learning.

L’avènement des nouvelles technologies, l’accumulation des sciences des données et l’émergence de l’intelligence artificielle (IA) ont complétement changé la donne.  L’approche des sciences de la formulation est actuellement en plein métamorphose. La méthodomogie repose sur:  

1-  L’ exploration des données existantes faisant appel à l’historique des formulations , les Big datas et datamining.

2-   L’expérimentation In-Silico : (Simulation numérique)

3- Le criblage des facteurs expérimentaux : Screening experiment

4- La sélection des formules candidates et les évaluer sur le terrain pour validation

Défi 9 : Traçabilité des produits formulés

 L’un des plus grands défis technologiques d’aujourd’hui est la traçabilité. Les consommateurs veulent savoir ce qu’il y a dans leur produit cosmétique, pharmaceutique, nourriture, peinture, encre, insecticides etc… et cela a conduit à un intérêt majeur pour les étiquettes qui contiennent tous les ingrédients. La traçabilité de bout en bout des ingrédients et des matériaux d’emballage est devenue l’une des préoccupations majeures pour les fabricants de différents produits  du monde entier. La traçabilité alimentaire, par exemple,  permet ainsi de fournir davantage d’informations sur les aliments aux consommateurs. Elle  concourt à la  sécurité sanitaire des aliments  car elle permet de procéder au rappel ciblé des produits en cas de risque de contamination. Sa mise en place sert en effet à identifier les risques en matière d’intoxication alimentaire, pour opérer plus facilement des retraits de produits alimentaires, protéger la santé publique et enfin identifier les causes d’un problème en remontant la chaîne alimentaire. Il en est de même pour les autres industries où on peut rappeler des produits pour des raisons de sécurité. Le cas souvent constaté  est le rappel des voitures pour une défaillance dans la formulation d’une pièce donnée.

Défi  10 – Contrôle des coûts

Le coût est un facteur important dans le développement de produits. Ce prix intègre le prix des matières premières et le coût de fabrication. Il est important de développer un produit qui respecte certaines exigences, notamment en termes de prix convenables et à la portée. Souvent, le service marketing d’une entreprise établit un certain prix que les consommateurs sont prêts à payer pour un produit, ce qui, à son tour, détermine le coût de fabrication maximal d’un produit. Il peut être difficile de calculer les coûts directs des matériaux s’il n’y a pas de processus approprié  mis en place pour que toutes les informations soient facilement disponibles. Le recours de plus en plus à des logiciels spécialisés permet de mieux optimiser les coûts tels que logiciel PLM (Product Lifecycle Management).

Conclusion

L’énumération de ces défis n’est pas exhaustif, d’autres défis restent à soulever tels que la main d’œuvre,  les compétences, ainsi que tout l’ecosystème autour des sciences et technologies de la formulation. Les défis relatifs à chaque secteur d’activité de formulation seront évoqués dans des prochains articles.