Le changement climatique nous confronte à deux défis majeurs. Le premier est de pouvoir répondre à une consommation énergétique mondiale en hausse, le second est de diminuer l’impact anthropique sur le climat pour limiter le réchauffement climatique à 2 °C à la fin de ce siècle, voire 1,5 °C avec des efforts encore plus poussés, engagements signés par 175 pays lors de la COP21 à Paris en 2015.
Pour y parvenir, il faut limiter massivement les émissions de gaz à effet de serre, dont celles du dioxyde de carbone CO2, dans l’industrie, dans le transport et dans la production de l’énergie.
Problématique :
- Quels sont les enjeux énergétiques à l’horizon 2035 ?
- Le dihydrogène (H2), essentiel aujourd’hui… indispensable demain ?
- Comment stocker l’électricité en utilisant le dihydrogène ?
- Comment utiliser le dihydrogène dans les transports ?
- Quels progrès doivent être réalisés à l’avenir pour promouvoir le stockage d’énergie avec le dihydrogène ?
Des pistes sont également proposées pour un projet professionnel en lien avec la problématique.
Source : Dossier réalisé par les Éditions Nathan en partenariat avec La Fondation de la Maison de la Chimie et Mediachimie
Technicien matériaux (H/F)
EN BREF
Le technicien matériaux peut participer à la recherche, au développement, à l’analyse ou à la production de matériaux dans de très nombreux secteurs d’activité. Rigoureux et organisé, il doit avoir le sens de l’observation, être créatif et avoir le goût du travail en équipe.Une force de propositions
Le technicien matériaux travaille au sein d’une équipe sous la responsabilité d’un ingénieur avec lequel un dialogue permanent doit être instauré, il est l’artisan principal de la qualité de mise en œuvre de tout processus qu’il soit de recherche de procédé ou de production. Son sens de l’observation et sa maîtrise des techniques doivent l’amener à être force de propositions dans l’amélioration des processus et des performances des produits préparés.
Son travail de mise en œuvre s’accompagne la plupart du temps de travaux d’analyses variées sur l’ensemble des propriétés physico-chimiques des matériaux produits.
En production, après quelques années d’expérience, il peut avoir la charge de l’animation d’une équipe d’opérateurs.
Présent dans de nombreux secteurs d’activité
Le technicien matériaux exerce ses activités dans de nombreux secteurs : chimie, électronique, métallurgie, bureaux d’études, énergies et énergies nouvelles, automobile, aéronautique, aérospatial, santé, ciments, caoutchouc, nucléaire, habitat, revêtement de surfaces dont peintures, environnement… dans des entreprises industrielles du secteur privé ou dans des établissements publics notamment pour certains domaines de recherche.
Spécificités de la formation
Le métier de technicien matériaux est accessible après un BAC+2/3 (BTS métiers de la chimie, BTS Traitement des matériaux, BTS physico-métallographe de laboratoire, BTS pilotage de procédés suivis éventuellement d’une licence pro Matériaux ou BUT chimie avec licence pro matériaux, BUT sciences et génie des matériaux, en formation initiale ou dans le cadre d’un contrat d’alternance en entreprise.
Ressources associées
En savoir plus
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Le nucléaire devenu « vert » ?
Rubrique(s) : Éditorial
Dans quelques semaines, l’Europe devra confirmer la proposition de la Commission européenne d’ajouter à titre transitoire le nucléaire et le gaz naturel sur la liste des énergies « vertes » (1) en raison de « leur potentiel à la décarbonisation de l’économie ». Cette prise de position d’introduire ces deux sources d’énergie dans la taxinomie verte comme apportant une contribution substantielle à l’atténuation du changement climatique leur ouvre l’accès à des subventions et de meilleures conditions de financements grâce à des aides publiques et européennes.
Cette annonce, qui en a surpris plus d’un, est due à une réflexion réaliste d’experts sur la difficulté d’atteindre l’objectif européen de zéro émission de CO2 en 2050 (2). En effet, même si le nucléaire est un peu moins vertueux que l’hydraulique, les émissions de CO2 par l’énergie nucléaire et par les renouvelables sont très comparables (voir tableau).
| Source | Charbon | Fioul | Gaz | Photvoltaïque | Géothermie | Éolien | Nucléaire | Hydraulique |
| masse / g de CO2, par KWh | 1060 | 730 | 418 | 55 | 45 | 7 | 6 | 5,7 |
Tableau : Émissions de CO2 en grammes par KWh suivant les filières de production*
*source : base carbone ADEME –émissions directes et indirectes à la production
Les raisons d’une évolution
On voit donc que le lobby français, bien appuyé par les laboratoires des climatologues du CEA et soutenu par au moins 8 pays riches en centrales à charbon a réussi à vaincre les réserves émises par 3 ou 4 pays opposés au nucléaire. Le paradoxe est cependant l’accord de l’Allemagne qui en 2022 met fin à ses derniers réacteurs nucléaires, accord obtenu à la condition d’introduire, à côté du nucléaire, le gaz naturel puisqu’outre-Rhin la cinquantaine de centrales au charbon (3) doivent être remplacées par des centrales au gaz et encore plus de centrales éoliennes ou solaires d’ici 2050.
Réfléchissons aux facteurs divers, technologiques, physiques et économiques qui ont pu peser sur cette décision :
- La promesse ou même la nécessité de ne plus avoir recours au charbon pour plusieurs pays notamment dans l’Est de l’Europe et donc l’obligation de remplacer les centrales thermiques au charbon par des réacteurs nucléaires ou des centrales au gaz, même si ces dernières accentuent leur dépendance d’approvisionnement à leur grand voisin russe.
- La baisse de la production d’électricité d’origine renouvelable en Allemagne en 2021 malgré les nouvelles installations d’éoliennes et de parc photovoltaïques. En effet on observe une baisse de près de 10% de part du renouvelable dans le mix électrique passant de 45,3% en 2020 à 42% en 2021. Cette baisse est attribuée aux conditions météorologiques faisant douter les partisans du tout renouvelable (4).
- Une évidence physique, la concentration énergétique de l’uranium. Quand 1 gramme d’uranium enrichi à 4% en 235U libère par fission une énergie de 2,9 109 joules soit 70 fois plus que 1 kg de fioul il est clair que la réserve d’énergie de la matière première du nucléaire (5) est super intéressante. Prenons quelques exemples comparatifs. Une éolienne de 3MW (les plus courantes) avec un taux de charge de 25% fournit par an 6,6 106 KWh, alors qu’il suffit d’environ 8 kg d’uranium pour la même production. Un réacteur nucléaire de 900 MW peut fournir 12 TWh/an, pour cette production il faudrait alors 1800 éoliennes. Quand on sait qu’en France leur acceptabilité est de plus en plus contestée, on conçoit qu’une réflexion réaliste sur la concentration d’énergie comparée aux sources diffuses soit en cours (6).
La situation en France
La France a toutes les raisons pour relancer un programme nucléaire. Bien que disposant de 54 réacteurs la situation d’EDF n’est pas très brillante plusieurs sont en arrêt pour grand carénage et près du quart d’entre eux vont devoir être soumis à examen des circuits secondaires pour suspicions de corrosion. La production nucléaire a représenté environ 318 TWh soit 67% des 475 TWh de l’électricité en 2021. La prévision de construire plusieurs EPR 2 est évoquée ainsi que la prolongation possible de la durée d’utilisation de certains réacteurs (jusqu’à 60 ans de service). RTE après plusieurs années de larges concertations a remis au gouvernement un « rapport sur les futurs énergétiques 2050 ». Plusieurs scénarios sont évoqués. Car la demande d’électricité va augmenter si on limite ou supprime le recours aux ressources fossiles pour la neutralité carbone. En 2050 si la réindustrialisation nationale grâce au plan de relance se poursuit, le nombre de véhicules électriques se chiffrera à plusieurs dizaines de millions (7) et la conversion à l’hydrogène exigera de nombreux électrolyseurs (8), les experts extrapolent en 2050 des consommations entre 645 et 750 TWh. En prenant en compte un scenario dit de sobriété avec la multiplication du télétravail, l’isolation renforcée des bâtiments, moins de voyages et déplacements, etc…, ce qui n’est pas un retour à la bougie mais un changement profond de nos habitudes, on aboutit à un bilan médian tout de même de l’ordre de 600 TWh. C’est donc que la neutralité carbone passe par un recours à un mix renouvelable – nucléaire d’autant que parmi les solutions modélisées le recours à un mix où le nucléaire est de l’ordre de 50% de la production électrique coûte 18 milliards de moins que le tout renouvelable.
La recherche et le développement technologique
Cela implique cependant que la France renoue avec son leadership des années 70 en la matière en améliorant la technologie des EPR2 à la lueur des défauts constatés à Flamanville et Hinkley Point et la standardisation des éléments et en accélérant les investissements pour le SMR (Small Modular Reactor) français Nuward, de 2 fois 170 MW, dérivé des réacteurs navals embarqués, avec une technologie d’eau pressurisée que l’on maîtrise bien et la possibilité de le proposer en remplacement des centrales thermiques européennes en utilisant le même réseau de distribution électrique. N’est-il pas trop tard pour « réinventer notre industrie nucléaire » prônent certains Cassandre ? Chinois, Américains et Russes ont déjà des modèles commercialisables et aussi des réacteurs à neutrons rapides prêts à se connecter au réseau alors que des errements politiques depuis les années 80 ont réduit à néant notre avance acquise sur « Phénix » et plus récemment sur « Astrid ». Une nouvelle prise de conscience de nos qualités en recherche et en technologie et « l’urgence climatique » divine surprise, peuvent relancer la filière.
Jean-Claude Bernier
Janvier 2022
Pour en savoir plus
(1) Le challenge de l'électricité verte La chimie, l'énergie et le climat (collection Chimie et junior)
(2) Énergie du futur et préservation des ressources Fiche Chimie et… en fiches (Mediachimie.org)
(3) Faudra-t-il retourner au charbon ? Jean-Claude Bernier, L'Actualité chimique (avril 2010)
(4) Électricité 100% renouvelable : une utopie ? Fiche Chimie et… en fiches (Mediachimie.org)
(5) De l’uranium à l’énergie nucléaire Les incollables (vidéo CEA)
(6) Vitesse de déploiement et acceptabilité des nouvelles technologies dans le domaine des énergies de Grégory De Temmerman, Colloque Chimie et énergie nouvelles, février 2021
(7) Nouveaux véhicules thermiques et électriques : quel impact sur l’environnement ? de Jean-Claude Bernier, Colloque Chimie et énergie nouvelles, février 2021
(8) Qu’est-ce que l’hydrogène vert ? de Françoise Brénon, Question du mois (Mediachimie.org)
Crédit illustration : Jeanne Menjoulet – Flickr - Licence CC BY 2.0
Ouverture de Parcoursup 2022
Rubrique(s) : Événements
La phase des vœux sur la plateforme d’admission post bac Parcoursup est ouverte depuis le 20 janvier. Dès aujourd’hui les lycéens peuvent y entrer leurs dix vœux sans ordre de préférence et ce jusqu’au 29 mars.
Chers lycéens et professeurs, sachez que la chimie et ses disciplines voisines telles que le génie chimique, la biochimie, la science des matériaux vous offrent des formations scientifiques et technologiques qui conduisent à des métiers recherchés par de nombreux secteurs économiques, tels que ceux de l’énergie, la chimie, la pharmacie, l’eau…
Pour vous aider à les découvrir, utilisez les outils d’informations que sont :
et retrouvez des fiches métiers, des parcours de formation et des vidéos dans l’espace métiers de Mediachimie.
Crédits illustration : © Ministère de l'Éducation nationale
Ingénieur matériaux (H/F)
EN BREF
L’évolution des matériaux a toujours été une source inépuisable de progrès. Les ingénieurs matériaux sont omniprésents dans l’ensemble des secteurs d’activité industriels. Ils sont les experts de la science des matériaux et acteurs incontournables de l’innovation. Ils sont en première ligne en particulier pour ce qui concerne tous les grands enjeux de notre siècle.Une science à la pointe de l’innovation
Les matériaux sont caractérisés par une grande diversité de classes existantes : naturels ou de synthèse (roches, métaux, alliages, ciments, polymères, plastiques, composites, verres, céramiques…). La chimie des nanomatériaux, des matériaux hybrides ou des matériaux intelligents ouvrent des champs immenses pour la recherche et l’innovation.
Dans ce contexte, les besoins en ingénieurs matériaux sont très importants et très diversifiés, de la conception à l’application en passant par le développement et la production.
L’ingénieur matériaux est généralement spécialisé par exemple en polymères, en céramiques, en matériaux composites…
Les besoins en chercheurs sont particulièrement importants :
- pour améliorer la connaissance et la préparation des matériaux existants ou en imaginer de nouvelles applications
- pour concevoir et créer de nouveaux matériaux dont les propriétés ne cessent d’étonner (exemple du graphène)
Les grands enjeux du 21e siècle
L’ingénieur matériaux est et sera largement investi pour contribuer à apporter des réponses aux grands enjeux de ce siècle, à titre d’exemples : santé (création de matériaux biocompatibles pour prothèses et implants ou vectorisation des médicaments), énergies nouvelles (stockage et/ou amélioration des performances concernant, le moteur à hydrogène, les batteries, les éoliennes…), le réchauffement climatique (captage, stockage et conversion du CO2), la raréfaction de ressources naturelles (substitution des éléments rares et coûteux par des substances plus accessibles en conservant ou améliorant les performances des systèmes), l’économie circulaire (développement de nouveaux matériaux performants, compatibles avec l’impression 3D dans une démarche zéro déchet)…
Présent dans beaucoup de secteurs d’activité
L'ingénieur matériaux exerce ses activités dans de nombreux secteurs : chimie, électronique, métallurgie, bureaux d’études, énergies et énergies nouvelles, automobile, aéronautique, aérospatial, santé, ciments, caoutchouc, nucléaire, revêtement de surfaces dont peintures, environnement… dans des entreprises industrielles du secteur privé ou dans des établissements publics pour certains domaines de recherche.
Spécificités de la formation
Le métier d'ingénieur matériaux est accessible après un BAC+5 (École d'ingénieur en chimie avec option spécialisée sciences des matériaux ou Master Pro spécialisé matériaux après une licence de chimie) en formation initiale ou dans le cadre d’un contrat d’alternance en entreprise. Un doctorat (BAC +8) est parfois demandé dans les métiers de la recherche.
Ressources associées
En savoir plus
- Fiche détaillée sur le métier d'ingénieur matériaux sur le site de l'APEC
- Vidéo Ingénieur de recherche en physique des matériaux sur le site ONISEP-TV
- Exemples de formation en alternance au niveau master matériaux sur le site AFI 24
- Exemples de formations relatives aux matériaux sur le site de l'ONISEP
Certains volcans en particulier en Éthiopie et dans l’ile de Java, émettent des flammes bleu azur au-dessus de la lave qui coule sur les flancs des volcans. Ce n’est pas de l’incandescence du soufre présent qui donnerait des couleurs du rouge au jaune vers 700 à 1500 °C, alors qu’ici les températures avoisinent les 10 000 degrés ! Il est montré qu’il s’agit de luminescence. H2S présent dans les gaz d’évacuation des volcans s’oxyde à l’air pour donner du soufre qui se dimérise en S2 avec émission de lumière vers 495 nm dans le bleu !
Source : L’Actualité chimique n° 451 (mai 2020) pp. 4-5
La startup Lactips, fondée en 2014, présente ici une matière plastique biosourcée à base de protéine : la caséine du lait. Le point de départ est constitué de granulés de caséinate de sodium (dérivé soluble de la caséine), le procédé de polymérisation en présence d’un plastifiant mécanique est décrit. On obtient un film biodégradable, biosourcé, compostable, soluble à chaud et à froid ; il est utilisé dans les films d’emballage hydrosolubles et comestibles… La fabrication est de 400 tonnes par an et remplace de plus en plus le PVA ( polyalcool vinylique).
Source : L’Actualité chimique n° 438-439 (mars-avril 2019) pp. 62-66
La startup I.CERAM présente ici des céramiques à base d’alumine de grande porosité, ayant une grande résistance à la pression et particulièrement bio-inertes. Ainsi l’implantation pour remplacer un sternum fragilisé par des métastases osseuses a été une première mondiale en 2015 ! Ces supports peuvent être chargés en principe actif et introduits dans l’organisme pour relarguer de manière contrôlée le médicament. Ainsi en 2016 un sternum chargé en gemtamicine (antibiotique utilisé pour traiter la mediastinite qui est une infection rare et grave de l’espace du thorax derrière le sternum).
Source : L’Actualité chimique n° 438-439 (mars-avril 2019) pp. 55-61
L’électronique imprimée intervient dans des domaines variés :: automobile, objets connectés, biomédical, packaging. La flexibilité de ces matériaux a été d’abord appliquée à la conception des diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) et des cellules photovoltaïques organiques (OPV) pour affichage. Les encres utilisées sont à base d’argent sous forme de nanoparticules (NP) :; elles sont conductrices à toute température, durables et performantes bien plus que les encres classiques à base de microparticules. Des résultats sont présentés par la startup GenesInk créée depuis 2010.
Source : L’Actualité chimique n° 438-439 (mars-avril 2019) pp. 49-54
La prolifération des moustiques tigres est devenue un problème de santé publique avec les risques des maladies de la dengue et du chikungunya. Les insecticides trop toxiques sont parfois remplacés par des huiles essentielles certes répulsives mais lorsqu’elles sont utilisées à des doses trop fortes conduisent souvent à des allergies. Par exemple l’huile essentielle citronnée à base de citronellal est irritante pour la peau et aussi allergène. L’huile essentielle de thym donne des brûlures cutanées, elle est agressive pour les muqueuses buccales et dangereuse pour les abeilles ! L’auteure donne 28 références toutes utiles pour un bon usage des huiles essentielles au service d’une « intelligence écologique ».
Source : L’Actualité chimique n° 438-439 (mars-avril 2010) pp. 14-17