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Collèges : on parie sur l'EPI ?

Les nouveaux programmes des collèges donnent aux enseignants et aux élèves de la 6e à la 3e quelques inquiétudes, mais aussi de nouvelles formes d’approches des connaissances. Au-delà des répartitions d’horaires suivant
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Les nouveaux programmes des collèges donnent aux enseignants et aux élèves de la 6e à la 3e quelques inquiétudes, mais aussi de nouvelles formes d’approches des connaissances. Au-delà des répartitions d’horaires suivant les matières qui peuvent se discuter, s’introduisent les EPI (Enseignements Pratiques Interdisciplinaires) qui seront traités par une équipe de professeurs de plusieurs disciplines sous forme de travaux et rédactions de rapports collectifs pour une classe.

Mediachimie.org est une source riche de données et documents pluridisciplinaires qui conviennent bien à ce genre d’enseignement. Pour vous en convaincre, je voudrais vous donner deux exemples qui s’inspirent des suggestions de croisement entre enseignements qui figurent dans les programmes.

  • Corps, santé, bien-être et sécurité

Dans Médiathèque > Qualité de vie, santé et bien-être > Sport, vous trouvez de nombreuses facettes pour traiter du sujet avec les professeurs de physique-chimie, de SVT, de technologie, de mathématiques et de sport. Par exemple, dans La fabrique des champions (issue de la collection Chimie &… junior) (1) on trouve la molécule d’ATP, les réactions biologiques du corps humain, la mécanique de fonctionnement des muscles, l’analyse mathématique de la progression des records et la saison où ils ont été battus (un clin d’œil à l’histoire ?). Pour travailler autour du thème vous pouvez même aller plus loin avec les matériaux composites (2), les nouveaux tissus (3), et même le dopage (4).

  • Transition écologique et développement durable, sujet d’actualité s’il en est un !

Dans la médiathèque, vous trouvez Nature, agriculture et environnement > Énergies et économie des ressources. Faites visionner à la classe la vidéo (5) « l’hydrogène qui valorise les énergies renouvelables ». On y suit le périple de deux jeunes étudiants qui vont d’abord en Angleterre visiter l’installation de stockage d’énergie d’une maison, puis on les retrouve en France au labo et dans l’usine qui fabrique le package électrolyseur-stockage-pile. Avec le professeur de langue (anglais), de physique-chimie, de technologie et d’économie vous initierez la classe à découvrir l’hydrogène (6), la pile à combustible (7), la batterie (8), et les données économiques du stockage de l’énergie (9).

Ce ne sont que deux exemples qui peuvent structurer deux thèmes d’EPI, mais il y en a des dizaines d’autres que vous pouvez découvrir en équipe pédagogique avec des données d’actualité et des media modernes et parfois ludiques. Lancez-vous dans cette nouvelle aventure, pariez sur l’EPI.

Jean-Claude Bernier
Septembre 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) La fabrique des champions
2) Les matériaux de la performance
3) Les textiles et les vêtements pour le sport
4) Le dopage
5) L’hydrogène qui valorise les énergies renouvelables (vidéo 7 :36)
6) Et revoilà l’hydrogène
7) La pile à combustible, un convertisseur d’énergie d’avenir
8) Piles à combustible et batteries au lithium
9) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique

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Une rentrée « olympique »

Avec la rentrée, professeurs, élèves, lycéens et étudiants, vous renouez ou découvrez avec les programmes, de nouvelles matières à traiter ou à étudier en chimie, matériaux et physique. Vous aurez à créer des fiches, à
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Avec la rentrée, professeurs, élèves, lycéens et étudiants, vous renouez ou découvrez avec les programmes, de nouvelles matières à traiter ou à étudier en chimie, matériaux et physique. Vous aurez à créer des fiches, à écrire des rapports, trouver des références.

Vous avez maintenant un outil entièrement rénové : naviguez et consultez le site Mediachimie.org (donner matière à votre avenir). Vous y trouverez, grâce à une navigation claire, une mine très riche en documents et vidéos sélectionnés et validés par des experts scientifiques. Ces références, écrites ou animées, illustrent les points traités dans les nouveaux programmes officiels et vous seront utiles pour mieux comprendre un point difficile, traiter vos travaux personnels encadrés ou les Enseignements Pratiques Interdisciplinaires, mais aussi voir les débouchés en emplois dans le secteur de la chimie.


Plus de 1000 articles et vidéos constituent le plus grand site français de références en chimie avec de nombreux liens. Dans la médiathèque, six grands thèmes pour vous orienter : Nature, agriculture, environnement – Énergie et économie des ressources – Qualité de vie – Santé et bien-être – Analyse et imagerie – Histoire de la chimie. À côté, deux espaces : dans l’espace enseignants, les enseignants trouvent leur actualité et tous les documents classés par niveaux - collège, lycée, enseignement supérieur-, et dans l’espace métiers, parents, élèves, lycéens peuvent trouver toute l’actualité des emplois et découvrir les métiers de la chimie et des matériaux par niveaux de formation et domaines d’activité.

En cette rentrée 2016, alors que les jeux olympiques de Rio sont à peine refermés et que commencent les jeux paralympiques, ne soyons pas trop nostalgiques, même si certains athlètes français n’ont pas eu trop de réussite, la chimie française était bien présente grâce à quelques entreprises nationales. C’est tout d’abord Aqua Lung, société fondée il y a 70 ans par Cousteau, leader de la plongée de loisirs (1) et basée à Carros (06) qui fournit le nageur vedette Michael Phelps en maillots de bain en deux tissus « exo-foil » et « aqua core » (2), ce dernier en fibres de polyuréthane apportant la compression, notamment le long de l’artère fémorale, ce qui fait venir plus de sang aux muscles (3). De plus, les lunettes (4) aux côtés déformés permettent au compétiteur de mieux surveiller les nageurs concurrents sans tourner la tête. C’est une toute nouvelle entreprise Erpro & Sprint, située à Saint-Leu-La-Forêt (95), qui a fourni aux cyclistes français sur piste des guidons ultra-légers sur mesure et aérodynamiques, fabriqués par technique 3D ou synthèse additive par couches successives d’aluminium (5) fondues par laser. Enfin Gerflor, société basée en région lyonnaise, a installé tous les revêtements des sols de compétition de handball et de basket-ball ainsi que ceux de tennis et de badminton. Ces revêtements sont en général composés de trois couches sur une mousse de polyéthylène souple (6) et un revêtement PVC (7) doté d’un plastifiant d’origine végétale, la décoration et les lignes sont marquées par peinture acrylate aqueuse sans solvant qui donne une qualité de l’air sans COV (composé organique volatil) (8).

Après le rêve de médailles, les réalités de la rentrée sont là : rendez-vous sur Mediachimie.org, c’est le plus grand site pédagogique de la chimie.

Jean-Claude Bernier
Septembre 2016

 

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Comprendre la physico-chimie par la plongée sous- marine. Comprendre la plongée sous-marine par la physico-chimie
2) Les textiles et les vêtements pour le sport
3) Des textiles pour sportifs. Apport de la chimie pour améliorer confort et performances
4) Polyméthacrylate de méthyle / Altuglas ® / Plexiglas ® (produits du jour de la SCF)
5) Les alliages d’aluminium pour l’allègement des structures dans l’aéronautique et la carrosserie automobile
6) Matériaux polymères et développement durable
7) Polyuréthanes (produits du jour SCF)
8) La qualité de l’air intérieur : enjeu de la santé publique

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Vacances et soleil : attention !

Vous profitez de la mer, de la montagne, de l’air pur et… du soleil. Vous allez vous exposer avec précaution car une publication fin juin mettait en garde les consommateurs. C’était en réalité les crèmes et laits solaires
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Vous profitez de la mer, de la montagne, de l’air pur et… du soleil. Vous allez vous exposer avec précaution car une publication fin juin mettait en garde les consommateurs. C’était en réalité les crèmes et laits solaires destinés aux enfants qui étaient visés, certaines compositions n’assurant pas une protection suffisante aux UVA.

Le soleil nous envoie bien la lumière caractérisée par un spectre des longueurs d’onde du visible (1), mais aussi des rayonnements de courte longueur d’onde, les ultraviolets (UV). Les plus dangereux sont arrêtés dès la stratosphère par l’ozone (2), les UVB sont absorbés par la peau et sont responsables des coups de soleil mais ils contribuent à la synthèse de la vitamine D, et les UVA pénètrent le derme et peuvent accélérer le vieillissement de la peau et provoquer des stress oxydants aigus (3), voire des cancers de la peau.

Avant de vous exposer, voyez donc les moyens de vous protéger grâce à l’utilisation de crèmes solaires (4). Consultez les indicateurs figurant sur le tube ou le flacon. Le FPS (Facteur de Protection Solaire, parfois noté IP indice de protection ou SPF en anglais Sunburn Protection Factor) va de 6/10 pour une faible protection à 15/25 pour une protection moyenne, et 30/50 pour une protection forte ou 50+ très forte, en sachant bien qu’on ne peut arrêter tout le rayonnement. Ainsi pour l’indice 10 c’est 1/10 qui sont pourtant transmis, soit 10%, pour 50 c’est 1/50 soit 2%, ceci pour les UVB. Pour les UVA la réglementation européenne demande que la protection soit le 1/3 de celle des UVB ; c’est-à-dire que pour l’indice 30, 10% des UVA sont encore transmis.

On recommande d’appliquer généreusement les crèmes qui comportent des filtres solaires organiques, molécules qui se transforment en absorbant les UVB ou A telles que les methoxidibenzomethane, les methoxiphenylntriazine, ou des filtres minéraux comme les fines particules de TiO2 ou ZnO qui laissent parfois des traces blanches sur la peau et réfléchissent le rayonnement.

De grands progrès ont été faits en dermo-cosmétique pour protéger et soigner la peau (5). Suivant les individus, le taux de mélanine et la pigmentation varient. Une carnation claire, des yeux bleus et cheveux blonds donnent une sensibilité au soleil bien plus forte que pour une peau mate yeux marrons et cheveux noirs (6). Les contrôles en cosmétique sont stricts. L’ingénierie tissulaire permet de mener des essais in vivo sur tous les types de peau (7) et de voir leurs modifications sous UV. La polémique vient des tests in vitro, qui ne mesurent que la quantité d’UV passant à travers une plaque de polymère revêtue de produit solaire.

Quoiqu’il en soit, pour éviter le vieillissement de votre peau, les maîtres-mots sont protection et réparation (8). De plus profitez des vacances pour privilégier une alimentation saine et vitaminée qui aura aussi une influence sur votre beauté (9).

Jean-Claude Bernier
Juillet 2016

 

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Spectre et composition chimique du soleil (animation)
2) Chimie atmosphère et climat
3) L’homéostasie redox de la peau et sa modulation par l’environnement
4) Un exemple de composé chimique bénéfique à la santé de la peau : la crème solaire
5) Soleil, soleil
6) Les enjeux de la cosmétologie
7) Diversité des peaux du monde : de la clinique à la chimie et aux peaux reconstruites
8) L’approche pionnière de la sécurité en cosmétique : contexte, recherche, méthodes, évolution, réglementation et défis
9) La toxicologie alimentaire et la compréhension des effets alimentaires sur l’organisme
 

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Le surmenage guette les sportifs

Juillet et août 2016 vont être très durs pour les sportifs sur canapé ! L’Euro 2016 pour les fans de football, le Tour de France pour les amoureux du vélo, Wimbledon et ses carrés de gazon et les Jeux de Rio pour les
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Juillet et août 2016 vont être très durs pour les sportifs sur canapé ! L’Euro 2016 pour les fans de football, le Tour de France pour les amoureux du vélo, Wimbledon et ses carrés de gazon et les Jeux de Rio pour les passionnés d’athlétisme. Plus de minutes à perdre, le burn-out est proche face aux écrans, mais que de belles occasions de faire de la CHIMIE !

Nous avons déjà montré (1) combien le ballon Beau Jeu était une petite merveille de mathématique et de chimie. Sa surface composée de 6 carrés à côtés courbes en polyuréthane finement quadrillé est propice à faire déferler des milliers de Hourras ! ou de Hooo ! lorsqu’il arrive dans la lucarne des buts adverses ou amis. Il en va de même pour les raquettes des tennismen (2) aux cadres composites et tamis en fibres synthétiques. Les vélos de course du Tour de France bénéficient également des progrès de la chimie des matériaux composites (3). Les « forçats de la route » ne roulent plus comme en 1904 sur des machines de 25 kg en acier mais sur des coursiers de 6 kg hypersophistiqués en fibres de carbone et polyester, avec des pneumatiques fins en polymère (4) et des jantes profilées aux formes issues de la technologie des voiliers de compétition (5). Même en athlétisme, les compétiteurs bénéficient des progrès de la chimie. Les records du saut à la perche ont suivi les matériaux utilisés pour la perche : bambou, aluminium et maintenant résine et fibres de verre ou de carbone (6) qui permettent de culminer à plus de 6 mètres.

Malheureusement, quand on parle chimie et sport, on pense souvent aux molécules dopantes (7). La chimie analytique a beau faire d’immenses progrès, il y va souvent du manque de volonté de certaines fédérations sportives pour lutter contre les tricheurs. Pour le vélo, sur le Tour de France 2016 on lutte contre le « dopage mécanique ». On avait eu des doutes l’an dernier sur la possibilité de dissimuler des micromoteurs électriques (8) dans les tubes et tiges de selles. De nouvelles caméras thermiques très sensibles fournies par le CEA permettent de déceler en course tout moteur en action et complètent les tablettes magnétiques testant les vélos au repos pour détecter éventuellement les aimants de moteurs dissimulés. Mais heureusement la majorité des athlètes comptent d’abord sur l’entraînement qui permet de sécréter la dopamine et la sérotonine (9) pour être en forme physique et mentale (10).

Jean-Claude Bernier
Juillet 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Beau Jeu, un ballon chimique ?
2) Technologie et performance sportive
3) Les matériaux composites dans le sport
4) Les matériaux de la performance
(5) Moins de 80 jours grâce à la chimie ?
(6) De la transformation des matériaux (vidéo, 8:00)
(7) La traque aux molécules dopantes
(8) Un maillot jaune électrique ou chimique ?
(9) Optimisation des performances, complexité des systèmes et confrontation aux limites
(10) La fabrique des champions
 

Ballon de l’Euro 2016
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Beau Jeu, un ballon chimique ?

437 grammes, 69 cm de circonférence, c’est « Beau Jeu » le ballon de l’Euro 2016. C’est le petit frère de « Brazuca », le ballon de la Coupe du monde 2014 au Brésil et de « Albert » à Londres en 2012 (1). Il est composé
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437 grammes, 69 cm de circonférence, c’est « Beau Jeu » le ballon de l’Euro 2016. C’est le petit frère de « Brazuca », le ballon de la Coupe du monde 2014 au Brésil et de « Albert » à Londres en 2012 (1). Il est composé de six pièces de polyuréthane de type Impranil mais avec des nouveautés ;sur les cinq couches successives, l’une est faite d’une mousse avec des millions de sphères apportant une superbe élasticité (2).

Les ingénieurs et techniciens ont réussi à faire un ballon parfaitement rond en juxtaposant par thermosoudure six faces carrées à arêtes courbes en retrouvant le théorème mathématique d’Alexandrov-Pogorelov. C’est pourquoi on parle parfois du « ballon cubique » mais parfaitement sphérique. Cependant, pour avoir des trajectoires maîtrisées, la couche externe du ballon est faite de minuscules croisillons en polyuréthane sur un substrat spécial de polyester-coton (3). Un ballon de football n’adopte pas en général une trajectoire parabolique, mais triangulaire, dite « tartaglia », du nom d’un mathématicien italien Niccolò Fontana, dit Tartaglia (« Le Bègue »), car la frappe moyenne des joueurs internationaux implique une vitesse initiale du ballon de 80 à 90 km/h supérieure à la vitesse de lévitation. Pour éviter que le ballon ne « plane », les minuscules aspérités perturbent la trainée dans l’air et permettent aux joueurs adroits de faire tourner le ballon sur lui-même et d’atteindre la lucarne des buts en trompant les gardiens.

Il n’y a pas que le ballon qui mobilise la chimie (4), les chaussures des joueurs en sont un concentré. Elles doivent être légères et solides. La semelle est en fibre de carbone (5) sur laquelle les crampons sont directement moulés (6). La chaussure elle-même est en fibres de polyisocyanate ou de polyester tissées, montant parfois pour protéger la cheville (7), douce à l’intérieur, légèrement rugueuse à l’extérieur pour pouvoir imprimer au ballon l’effet de rotation voulu par le joueur. Les maillots et short eux-mêmes sont en fibres thermorégulées, certains comportent des parties élastiques qui mettent les muscles en micro-compression (8) en assurant un léger massage anti-fatigue (9). Les prochaines avancées informatiques dont sont déjà munies certaines équipes sont les exploitations de données. Le petit GPS dans le col du maillot et les microcapteurs physiologiques connectés (10) enregistrent en ligne des données (11) sur chaque joueur : déplacements, vitesse, rythme cardiaque, fatigue…

Vive l’euro 2016, chimique et électronique, mais in fine c’est le talent des joueurs qui nous régale.

Jean-Claude Bernier
Juin 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :


(1) L’histoire d’Albert, le ballon de foot des jeux olympiques (vidéo, 8:14)
(2) Le plastique qui recycle le CO2 (vidéo, 6:11)
(3) Les matériaux composites dans le sport
(4) La chimie et le sport autour du monde
(5) Les allotropes du carbone : une grande famille
(6) Technologie et performance sportive
(7) Des textiles pour sportifs. Apport de la chimie pour améliorer confort et performances
(8) L’intelligence textile (vidéo, 7:14)
(9) Un tissu anti- courbature (vidéo, 7:18)
(10) Les polymères se réveillent pour l’électronique ! (vidéo, 31:44)
(11) Chemical World Tour 3 : nos tablettes un condensé de chimie !
 

Granulés et de comprimés de charbon actif
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Un charbon très tendance

Alors que les grands opérateurs d’électricité veulent arrêter les centrales thermiques au charbon et que les États jurent de ne plus les subventionner, le charbon (1) s’ouvre à une nouvelle carrière. Il ne s’agit
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Alors que les grands opérateurs d’électricité veulent arrêter les centrales thermiques au charbon et que les États jurent de ne plus les subventionner, le charbon (1) s’ouvre à une nouvelle carrière. Il ne s’agit évidemment pas du même charbon, mais du charbon actif (2).

Le charbon actif est un carbone presque pur obtenu par carbonisation à haute température de 600 à 800 °C de produits végétaux, comme des coques de noix ou des bambous, et par, une seconde opération, pour ouvrir des pores par oxydation ménagée à la vapeur d’eau ou au CO2.

On trouve le charbon actif sous forme de poudre ou en grains, avec une propriété essentielle : la surface spécifique est très grande de 500 à 1500 m2 par gramme ! Cela lui donne un pouvoir d’absorption étonnant, largement utilisé pour la dépollution et la purification de l’eau (3). Les cartouches de certaines carafes en sont faites ; elles absorbent les ions clhorure Cl- et donnent un meilleur goût à l’eau potable (4).

On connaît aussi son utilisation en pharmacie (5) : le charbon médicinal est du charbon actif en granulés qui fait merveille contre les problèmes intestinaux, maux de ventre, ballonnements et diarrhée. C’est l’une des spécialités pharmaceutiques les plus anciennes (6). Mais aux États-Unis, et bientôt en France, on vante les mérites des cures au charbon. La « charcoal limonade » et les cocktails à la poudre noire font un malheur. Pour détoxifier l’organisme, nettoyer à fond les substances indésirables dans le sang et même éviter la gueule de bois après une soirée trop arrosée, les jus de fruits au charbon et les crèmes de légumes noircies sont très mode. Le pouvoir absorbant et son origine naturelle (7) font débarquer le charbon actif dans la cosmétique (8), il absorbe le sebum et impuretés de la peau. Le gommage au charbon est primeur chez les ados, les savons « charcoal » débarquent en France, préparez-vous en 2016 aux beautés charbonneuses !

Pr Jean-Claude Bernier
Mai 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Charbon (le produit du jour de la SCF)
2) L’obtention de charbons actifs
3) L’eau, sa purification et les micropolluants
4) L’eau du robinet est–elle polluée ?
5) L’utilisation du charbon médicinal
6) Quelques spécialités pharmaceutiques centenaires
7) La nature pour inspirer le chimiste : substances naturelles, phytochimie et chimie médicinale
8) Chimie dermocosmétique et beauté
 


 

Hôtel des Invalides
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J’ai failli voir une course de formule E

Pour une fois qu’une course automobile se déroulait au pied de la Maison de la Chimie, j’ai réagi trop tard. Quinze jours avant le 23 avril, la billetterie des 20 000 places était fermée ! Le circuit dessiné en plein
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Pour une fois qu’une course automobile se déroulait au pied de la Maison de la Chimie, j’ai réagi trop tard. Quinze jours avant le 23 avril, la billetterie des 20 000 places était fermée ! Le circuit dessiné en plein Paris autour des Invalides fait un peu moins de 2 km avec quatorze virages et devait être parcouru 45 fois pour une course de 87 km.

C’est la première fois que la très sérieuse FIA (Fédération Internationale de l’Automobile) organisait à Paris une course automobile qui compte pour le championnat du monde de F E (avec E comme électrique). Elle a rassemblé 18 monoplaces électriques capables de tourner à 225 km/h et qui atteignent 100 km/h en moins de 3 secondes. Plusieurs jours avant, un bitume (1) provisoire avait recouvert les plaques d’égouts et les pavés, et des vibreurs avaient été placés dans les virages. L’an passé, les bolides étaient semblables et fabriqués par une entreprise française : Spark Racing Technology. Cette année, seuls les châssis en aluminium et fibres de carbone (2) de chez Spark étaient communs. Les carrosseries, très profilées en composites classiques (3) et carbone-carbone (4), étaient au choix des écuries. Les moteurs électriques (5) d’une puissance de 230 à 270 cv étaient majoritairement fabriqués par McLaren Applied Technologies mais les motopropulseurs qui peuvent délivrer 150 kW en mode course et 180 kW en cours de « Fan Boost » étaient d’origines diverses. Le pack de batteries performantes (6) capable de stocker de l’ordre de 30 kWh est encore insuffisant pour la totalité du parcours ; aussi, à mi-course, les pilotes changent de monture. Les pneus de 18 pouces sont spécifiques (7), c’est Michelin qui les fournit.

Quatre écuries principales sont en compétitions : deux françaises, Renault et DS, et Venturi (Monaco), Audi Sport (Allemagne). De jeunes coureurs parfois aux noms célèbres conduisent ces bolides. Le podium du grand prix de Paris est :

  • 1er - Lucas di Grassi sur Schaeffler Audi Sport
  • 2e - Jean-Éric Vergne sur DS Virgin Racing
  • 3e - Sébastien Buemi sur Renault

Toutes ces nouvelles voitures de course sont bourrées d’innovation grâce à la chimie (8) et soyons sûrs que nous les retrouverons d’ici quelques année sur nos véhicules électriques.

Pr Jean-Claude Bernier
Mai 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Les infrastructures des transports : les apports de la chimie dans les projets d’avenir
2) Les alliages d’aluminium pour l’allègement des structures dans l’aéronautique et la carrosserie automobile
3) Les matériaux composites dans le sport
4) Les composites carbone/carbone
5) Le moteur électrique comparés aux moteur thermique : enjeux et contraintes
6) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique
7) Le pneumatique : innovation et haute technologie pour faire progresser la mobilité
8) L’industrie chimique au service de l’automobile
 

Biogaz
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Le biogaz, une énergie d’avenir ?

Le biogaz est le produit de la dégradation de matières organiques par des micro-organismes anaérobies (sans oxygène). Le gaz des marais, les produits gazeux de la fermentation des ordures ménagères et le gaz de fumier
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Le biogaz est le produit de la dégradation de matières organiques par des micro-organismes anaérobies (sans oxygène). Le gaz des marais, les produits gazeux de la fermentation des ordures ménagères et le gaz de fumier sont différents exemples de biogaz. Le point commun est la présence de méthane CH4 (1) à des teneurs comprises entre 35% et 75%. On sait aussi que le méthane est un gaz à effet de serre qui a un forçage radiatif 25 fois plus élevé que le gaz carbonique CO2 (2). C’est pourquoi on impose aux décharges d’ordures ménagères fermées et recouvertes d’être munies d’un réseau de captage du gaz, soit brûlé en torchère, soit valorisé pour le chauffage urbain ou pour produire de l’électricité (3). En France il existe 243 installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) dont le potentiel énergétique annuel est estimé à 7 TWh, mais seules 68 valorisent le gaz pour une production inférieure à 4 TWh.

À côté de ces installations existent des méthaniseurs de fermentation industrielle (4). Ils mettent en œuvre la méthanisation des boues des stations d’épuration (STEP) (5), des effluents organiques des industries agro-alimentaires, des effluents et des déchets agricoles. Ces digesteurs industriels utilisent plusieurs types de bactéries, les mésophiles actives entre 30°C et 40°C, les thermophiles qui travaillent entre 50°C et 65°C. Les réactions commencent par la dégradation des sucres, des protéines, des lipides par des enzymes hydrolytiques (6). Elles se poursuivent avec la production d’acides gras et d’acide acétique par les bactéries acidogènes (7). Les bactéries méthanogènes prennent le relais et à partir de CH3-COOH, CO2 et H2 produisent le méthane CH4. Ces réactions sont très fragiles, elles nécessitent un contrôle soigné des intrants car des variations brutales peuvent bloquer la réaction et empêcher sa reprise.

En France, plusieurs freins, souvent économiques, ont été des obstacles à leur développement. Sur 19 500 stations d’épuration, seules 4000 sont de taille suffisante justifiant l’investissement d’un digesteur (8). La purification (9) et l’élimination du CO2, de H2S et des siloxanes (qui sont à l’origine de la formation de SiO2, véritable abrasif catastrophique pour les moteurs et turbines) pour obtenir 98% de méthane plombe la rentabilité. Malgré cela, la nouvelle loi de transition énergétique prévoit la création de 30 usines de méthanisation et 1000 méthaniseurs d’ici 2020 avec les subventions du fonds chaleur et du fonds déchets.

Pr Jean-Claude Bernier
avril 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Méthane (produit du jour de la SCF)
2) Le dioxyde de carbone la molécule-clé de la chimie du développement durable
3) Le biogaz : un avenir pour les déchets ménagers ?
4) Faire du déchet une ressource, un enjeu pour l’industrialisation des filières et territoires en France
5) Biochimie naturelle et traitement de l'eau : de la chimie des écosystèmes et des cocktails…
6) Un exemple de réaction biochimique : les enzymes mènent la danse
7) Étude sur les mycodermes. Rôle de ces plantes dans la fermentation acétique
8) Responsable de production en biotechnologie (vidéo, 2:19)
9) Charbon actif et traitement des eaux

© Pierre JACQUET/CEA
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Les batteries sodium–ion

Des chercheurs français du réseau RS2E qui groupe des laboratoires publics du CNRS et du CEA avec des industriels ont dévoilé fin 2015 les premiers prototypes de batteries sodium-ion sous le format standard 18650 utilisé
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Des chercheurs français du réseau RS2E qui groupe des laboratoires publics du CNRS et du CEA avec des industriels ont dévoilé fin 2015 les premiers prototypes de batteries sodium-ion sous le format standard 18650 utilisé notamment dans les ordinateurs portables. Cette information ne vous dit peut-être rien, mais sachez que dans le monde, de nombreux chercheurs planchent sur cette technologie alternative aux batteries lithium–ion (1). Ces dernières (2), fabriquées sur une invention française au Japon, en Corée et en Chine, à des centaines de millions d’exemplaires ont ce même standard sous la forme d’un cylindre de 1,8 cm de diamètre et de 6,50 cm de longueur.

Les batteries sodium–ion fonctionnent sur le même principe : les ions sodium comme le lithium migrent à travers un électrolyte d’une électrode à l’autre au gré des cycles de charge et de décharge, et s’insèrent en douceur dans les structures cristallines de l’anode et de la cathode (3).

Plusieurs années ont été nécessaires pour innover et miniaturiser les électrodes en films très minces qui s’enroulent les uns sur les autres. Des polyanions ont été essayés, phosphates-titanates ou phosphates-vanadates fluorés. De nouvelles anodes capables d’absorber le maximum de sodium et un nouvel électrolyte polymère (4) qui transporte les ions Na+ ont été trouvés. Les solutions retenues restent évidemment secrètes car la concurrence mondiale est féroce. On sait cependant déjà que la densité d’énergie de ces prototypes est de 90 Wh/kg, comparable à celle de certaines batteries au lithium (5) et que leur durée de vie dépasse 2000 cycles de charge–décharge.

La technologie sodium (6) qui avait été écartée au tout début des années 90, à cause d’une meilleure tension par cellule pour le lithium, qui, de plus, était plus léger, revient en force pour deux raisons :

  • le lithium est relativement rare et ses ressources sont limitées à quelques pays comme la Colombie, le Chili, la Chine, alors que le sodium est abondant dans la croûte terrestre et dans l’eau des océans (NaCl) (7) ;
  • le coût de cette technologie est bien plus faible, le carbonate de sodium est 50 fois moins coûteux que le carbonate de lithium et les batteries sodium ont un créneau superbe celui du stockage statique de l’énergie renouvelable (8).

Espérons que les industriels français et européens (9) sauront saisir l’opportunité, car c’est un marché potentiel de 80 milliards de dollars qui s’offre à eux.

Pr Jean-Claude Bernier
mars 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Meilleurs matériaux pour batterie à ions Li. L’approche déductive et inductive du chimiste
2) Des batteries au lithium plus puissantes (vidéo, 8 :36)
3) La chimie dans les batteries
4) Les polymères se réveillent pour l’électronique !
5) Lithium–ion : de nouvelles batteries antiaériennes ?
6) Le sodium (produit du jour de la société chimique de France)
7) Les ressources minérales du futur sont-elles au fond des océans ?
8) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables
9) Où travaillent les chimistes ?

 

Tractor spray fertilize field pesticide chemical
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Pourquoi tant d’ostracisme ?

Il n’est pas de semestre sans qu’une émission de télévision ne fasse monter la peur des produits chimiques chez nos concitoyens. Récemment « Cash investigation » sur France 2 traitait à charge le sujet des pesticides dans
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Il n’est pas de semestre sans qu’une émission de télévision ne fasse monter la peur des produits chimiques chez nos concitoyens. Récemment « Cash investigation » sur France 2 traitait à charge le sujet des pesticides dans les eaux que nous, consommateurs, buvions, à la merci de « centaines de molécules toxiques provoquant cancers, malformations, troubles… » [sic]. La journaliste (très sympathique par ailleurs) aurait dû interroger d’abord les scientifiques (1) et chimistes analystes (2) qui traquent, analysent et éliminent les molécules pour le bien être de tous. Elle aurait pu savoir ainsi que les progrès des limites de détection dans l’environnement sont passées du milligramme/litre (10-3 g) en 1960 au nanogramme/litre (10– 9 g) en 2010 (équivalent à une goutte de coca dans une piscine de 25m x 10m), ce qui permet maintenant de détecter des centaines de molécules à des concentrations infinitésimales très largement en dessous des normes sanitaires.

Il existe bien sûr un problème dans l’agriculture et l’agrochimie (3). En s’attachant à plus de rigueur, le reportage aurait pu savoir comment le contrôle rigoureux de l’eau potable dose plus de 15 pesticides tous inférieurs à 10 ng sauf l’atrazine à 20 ng (4) et que la majorité des micropolluants aux concentrations 5 à 10 fois plus abondantes sont issus de notre activité humaine, métabolites ou molécules de médicaments que nous consommons (5) (6).

Les eaux de consommation et de l’environnement sont protégées par les chimistes qui s’investissent dans le suivi de la pollution aquatique (7) en France et en Europe. Sous l’égide de l’ONEMA (Office national de l’eau et des milieux aquatiques), le programme et la fédération AQUAREFF coordonnent la recherche des laboratoires du BRGM de l’INERIS, du CNRS et de l’IFREMER pour développer les méthodes physicochimiques et biochimiques d’élimination des micropolluants organiques (8).

Quelques jours plus tard, sur la même chaine en parlant de la meilleure santé de nos exportations en 2015 on célèbre la performance du champagne et du cognac, en passant sous silence la chimie qui a un bilan commercial bien plus flatteur, second après l’aéronautique. Sans doute que le « politiquement correct », la quête d’audience à 20h50 et passer sous silence les efforts d’amélioration de la qualité et de la surveillance de nos eaux priment sur l’indécence de parler des quelques nanogrammes dans l’eau des Français alors que 600 millions d’êtres humains n’ont même pas accès à l’eau.

Pr Jean-Claude Bernier
février 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :
1) Ingénieur de recherche H/F (fiche métier)
2) Agent de laboratoire / Aide-chimiste (fiche métier)
3) La chimie en agriculture : les tensions et les défis pour l’agronomie
4) Quels sont les polluants de l’eau ?
5) Micropolluants chimiques dans l’environnement
6) Biochimie naturelle et traitement de l’eau : de la chimie des écosystèmes et des cocktails…
7) Les micropolluants dans les écosystèmes aquatiques : enjeux de la directive eau
8) L’eau, sa purification et les micropolluants