Avec la mise en place par la Chine des quota à l’exportation des terres rares alors qu’elle produit presque 95% de ces métaux, les pays occidentaux et le Japon se sont tous posés la question de leur approvisionnement. En effet les composés des terres rares ont une importance primordiale et stratégique dans les hautes technologies, électronique, télévisions, éclairage, aimants… Le samarium, l’europium, l’yterbium et le cérium sont devenus des éléments essentiels pour ces industries. Les stratégies et parades pour sécuriser les productions sont esquissées.

Le groupe international d’étude du climat (GIEC) montre l’augmentation constante de la concentration atmosphérique en dioxyde de carbone (gaz à effet de serre) depuis les débuts de l’ère industrielle. On fait le bilan des différentes émissions de ce gaz, directes ou diffuses, qui approchent 65 GT/an. L’augmentation de la population et le niveau de vie des différents pays sont analysés ainsi que le principe de la taxe carbone et des échanges de quota.

La chimie des biocarburants - l’alcool et ses dérivés, les huiles végétales et leurs esters méthyliques (EMHV) - est expliquée. La production mondiale et européenne est examinée en fonction du contenu énergétique. Il faut aussi se pencher sur l’efficacité énergétique de chaque carburant, à savoir l’énergie récupérée par litre en fonction de l’énergie dépensée pour le produire. Enfin tous les problèmes économiques et environnementaux provoqués par les cultures intensives industrielles sont évoqués et concluent à la nécessité de se tourner vers les carburants de deuxième génération.

L’industrie chimique étant au deux tiers une chimie carbonée, devant l’épuisement et le coût des ressources fossiles, la chimie se tourne vers la biomasse comme source de carbone. Plusieurs modèles de la chimie du végétal se développent l’oléochimie, la chimie de sucres, la thermochimie de la biomasse… Les fabrications sont multiples: les lubrifiants, les bioplastiques et de nombreux intermédiaires de la chimie de spécialité. L’analyse économique montre qu’il y a de réelles opportunités de développements commerciaux à condition de ne pas concurrencer les ressources alimentaires.

Le développement des véhicules électriques est examiné du point de vue thermodynamique avec une comparaison entre l’énergie électrique et l’énergie thermique nécessaires pour faire rouler un véhicule. Les progrès de l’électrochimie pour le stockage de l’énergie dans les batteries et accumulateurs permettent d’envisager des autonomies raisonnables compatibles avec un marché de l’automobile qui se développera si les infrastructures, notamment pour les recharges, progressent.

Face aux difficultés de construction et d’implantation de nouvelles centrales nucléaires et à la progression lente de l’éolien et du photovoltaïque qui restent toutes deux des sources intermittentes, les productions d’électricité se tournent vers une ressource fossile à faible coût : le charbon. La production mondiale tirée par la Chine et les États-Unis est comparée notamment à la politique minière européenne où la France, le Royaume-Uni et l’Allemagne ont des positions différentes qui tiennent à l’indépendance nationale. Le retour du charbon a cependant un défaut notoire celui d’augmenter dramatiquement les émissions de CO₂.

La catastrophe de Fukushima remet partiellement en cause le choix du nucléaire. Y-a-t-il d’autres choix que les centrales thermiques ? On examine les possibilités de production d’électricité de sources photovoltaïques à la lumière des contingences techniques - rendement des cellules, surfaces occupées, puissance non constante… - et du contexte économique.

Le grisou, gaz mortel des mines de charbon, est riche en méthane CH₄ sa composition est très proche de celle du gaz de schiste. Au rythme de la consommation mondiale de gaz, les possibilités de ressources en ce gaz non conventionnel doublent pratiquement les réserves mondiales. La technique de forage et les éléments chimiques ajoutés à l’eau pour la fracturation et l’exploitation sont expliqués avec les réserves dues à la protection de l’environnement.

À partir de la demande mondiale d’énergie et l’épuisement des réserves de pétrole conventionnel, se développe l’exploitation du gaz et notamment le « shale gas », traduit en français en gaz de schiste, qui provoque une révolution énergétique aux États-Unis. On définit les gaz non conventionnels (GNC). À la lumière des évaluations des géologues sont examinés, pour la France, les avantages et les inconvénients de l’éventuelle exploitation de ce gaz.

Il existe aujourd’hui des tissus techniques capables de supprimer ou atténuer les nuisances – mauvaises odeurs, bactéries, polluants. Cette propriété « miraculeuse » est obtenue par l’apport d’une couche d’oxyde de titane, TiO2, sur le tissu et grâce aux propriétés photocatalytiques de cet oxyde. C’est là l’occasion de faire connaissance avec la photocatalyse, avec les propriétés optiques de molécules courantes et avec les problèmes de la mise en forme de tissus qui se fabriquent aujourd’hui par milliers de tonnes par an.