L’exemple de la détermination expérimentale du degré d’acidité d’un vinaigre sert de support au problème. Le protocole est indiqué. Les résultats sont exploités avec un tableur. Toute la démarche de l’estimation de l’incertitude est indiquée, ce qui permet de négliger certains facteurs expérimentaux.

Le principe repose comme pour les piles à combustible par de la catalyse redox avec des enzymes ou des microorganismes. Une classe d’enzymes a été étudiée : les oxydoréductases, un exemple de pile glucose oxygène est décrit, dans des conditions physiologiques de température et de pH.

Un tableau d’enzymes oxydoréductases est présenté sur des substrats variés avec des co-enzymes tel que le NAD+. Le problème de l’immobilisation des enzymes a été étudié par adsorption, liaison covalente, réticulation ou encore par encapsulation. Les puissances fournies sont faibles (100 mW/cm²) et la miniaturisation a permis ainsi aux biopiles d’être utilisées pour des petits appareils électroniques et implantées in vivo à l’avenir.

Présentation des différents domaines de l’énergie porteurs d’emplois pour les chimistes, des métiers et des filières de formation qui y correspondent.

Six reportages en milieu industriel explorent des innovations pour répondre au défi de la transition énergétique.

• une colle qui contribue à économiser la consommation de carburant
• une éponge à hydrogène pour stocker les énergies renouvelables
• un nouveau matériau qui améliore de 50% l’isolation des bâtiments
• un polymère indispensable au développement des véhicules électriques
• un plastique qui recycle le CO2
• un polymère qui protège les ailes de l’avion solaire

Sans CO₂, il n’y aurait pas de photosynthèse et la vie n’existerait pas sur Terre. Cependant pour diminuer l’effet de serre et le réchauffement climatique il faut capturer et stocker le CO₂ atmosphérique issu des activités humaines et notamment celui d’origine industriel et l’utiliser comme source de carbone.

Les différentes méthodes de recyclage actuelles sont décrites ainsi que celles en cours de développement.

La distribution de l’électricité depuis sa source jusqu’à son utilisation est présentée, ainsi que les contraintes imposées et les problèmes à résoudre pour introduire un pourcentage croissant d’électricité d’origine éolienne et photovoltaïque.

Le volume de matériaux utilisés, l’intermittence, la délocalisation de la production et le stockage sont discutés.

Pour être exploitées les énergies renouvelables intermittentes (éolienne et photovoltaïque) nécessitent le développement de nouveaux concepts technologiques et de nouvelles installations de stockage de l’électricité.

Trois exemples de stockage sont présentés selon la quantité d’électricité à stocker et selon la durée du stockage : le stockage STEP (solution de transfert par pompage), le stockage par production d’hydrogène et le stockage par batterie.

Le fonctionnement des nouvelles batteries Li-Ion et des piles à hydrogène est expliqué.

Les différentes sources de production de la biomasse et des biocarburants qui en sont issus sont présentées et comparées.

La valorisation énergétique des microalgues comme producteurs d’hydrogène et d’hydrocarbures offre des perspectives intéressantes pour l’avenir.

De nombreux et différents exemples montrent en quoi l’eau est aujourd’hui utile pour la production d’énergie : refroidissement des moteurs, extraction et raffinage du gaz, réacteurs nucléaires et production des combustibles par biomasse.

Inversement, la consommation en électricité tout au long du cycle de l’eau décrite à cette occasion (pompage, potabilisation, traitement des eaux usées) permet de comprendre que toute réduction de la consommation d’eau se traduit par une réduction des besoins énergétiques.

Pour commencer, une brève histoire de l’énergie illustre les différentes formes, les transformations et l’évolution des différentes sources énergétiques utilisées par l’homme jusqu’au mix énergétique actuel.

Les technologies de production des énergies renouvelables (biomasse, éolienne, photovoltaïque) sont expliquées, ainsi que les difficultés à résoudre et les efforts qui restent à faire pour que ces énergies renouvelables soient à la hauteur de nos besoins.