Après un rapide aperçu historique, les prothèses, sportives ou non, sont décrites ainsi que leur fabrication à base de métaux légers comme le titane ou plus lourds comme le chrome et le cobalt, et de polymères classiques ou composites.

Ces nouvelles prothèses ont pu être équipées de capteurs, de moteurs et d’ordinateurs, permettant ainsi la mobilité de la personne. Mieux encore, les moteurs sont commandés par les signaux envoyés par le cerveau aux muscles restants, grâce à la conception de vaisseaux sanguins artificiels à base de polymères naturels. La deuxième partie du dossier expose comment un nouveau cœur artificiel a été conçu, susceptible de révolutionner la prothèse cardiaque. La première transplantation d’un tel coeur a eu lieu en décembre 2013 en France.

Objectif :
Montrer que de nouveaux matériaux synthétiques, issus de la chimie et compatibles avec les tissus vivants, sont utilisés dans la fabrication de prothèses très performantes pour l’amélioration de la vie des personnes handicapées.

L’hydrogène est envisagé comme vecteur d’énergie « tampon » pour compenser l’intermittence des sources d’énergie renouvelable comme l’éolien ou le photovoltaïque. Encore faut-il pouvoir le stocker après sa production par électrolyse de l’eau.

On donne son volume/kWh produit par combustion sous ses différentes formes. Gazeuse sous pression de 300 à 700 bars, liquide ou combiné comme hydrures. Ces derniers sont comparés entre eux par leur capacité réversible massique : TiFe, LaNi₅, MgH₂ sont parmi les plus performants. Quelques prototypes de réservoirs pour des applications stationnaires sont cités.

Plusieurs types d’accumulateurs sont décrits : plomb – acide, nickel – cadmium, nickel – hydrure de TR qui sont plus anciens et traditionnels.

 Un encart explique les principes et le fonctionnement des différents accumulateurs lithium – ion. On explique leurs capacités augmentées et leur nécessaire contrôle électronique de la charge, décharge et température.

L’application aux véhicules électriques nécessite une recherche des meilleurs coûts et du meilleur rapport stockage électrique / poids. Les applications à quelques véhicules électriques ou hybrides sont données.

Les cyanobactéries et les algues unicellulaires, grâce à la photosynthèse, fixent le dioxyde de carbone dans l’eau et le transforment en biomasse. Dans les océans du globe elles sont responsables de 50% de la fixation du dioxyde de carbone.

Si on les concentre, les triglycérides présents dans le chloroplaste vont donner des lipides et, en sélectionnant les souches, on peut après centrifugation, séchage, extraction et transestérification, obtenir un carburant dit algo-diesel dont la potentialité apparait grande. La recherche-développement actuelle consiste essentiellement à réduire les coûts de chaque étape de transformation pour en faire un carburant diesel concurrent de celui issu du pétrole, avec une faible empreinte carbone.

Les biocarburants de 2e génération visent à prendre le relais des hydrocarbures issus des ressources fossiles afin de développer les énergies renouvelables. Sont visés ici les biofuels ou biokérosènes pour l’aéronautique en Europe. Il s’agit de ne plus faire concurrence aux cultures vivrières mais d’exploiter les résidus de végétaux et les rémanents forestiers non exploités de la filière alimentaire ou de la filière bois.

Après traitement de la biomasse, on procède à la gazéification par l’oxygène et l’eau à 1400°C. Le Syngas (H₂ + CO) obtenu est purifié et se transforme après enrichissement par l’hydrogène en hydrocarbures par le bon vieux procédé Fisher-Tropsch. Un démonstrateur industriel qui permettra de traiter une tonne de biomasse par heure est programmé dans la Meuse. Sa production doit démarrer en 2014.

Les centrales thermodynamiques à concentration profitent de l’énergie rayonnante du soleil concentrée sur une surface focale d’un réservoir qui contient un fluide porté à haute température qui cède ensuite sa chaleur à de la vapeur qui fait tourner une turbine couplée à un générateur d’électricité.

Les modèles sont divers, depuis un champ d’héliostats chauffant une cible sur une tour à des miroirs de Fresnel chauffant des fluides à 400 °C et des miroirs cylindro-paraboliques chauffant un tube en leur centre parcouru par une huile chaude, sans oublier les batteries de tubes noirs sous vide réchauffant de l’eau chaude comme les installations domestiques de ballons solaires. Si la fourniture d’électricité doit se faire 24h/24, il faut pouvoir stocker la chaleur. Différentes méthodes, sels fondus, cires à changement de phases et lits de roches, sont envisagées.

Après une présentation des avantages des réacteurs à neutrons rapides permettant les multicycles du plutonium et d’exploiter 80% de l’uranium (au lieu de 1% pour les EPR), ce qui autoriserait une exploitation de plus de 1000 ans des ressources d’uranium. Le réacteur nucléaire refroidi au sodium liquide comme fluide caloporteur bénéficie déjà de l’expérience française de Phénix et super-Phenix. Sont décrits la conception d’ASTRID, avec une sécurité ultra renforcée et le calendrier des recherches et développements qui conduiront à sa construction en 2017 pour une mise en service en 2023.

Le cycle de vie du combustible est très bien décrit. L’originalité française est la réutilisation de l’uranium appauvri après usage en lui ajoutant le plutonium produit par la réaction nucléaire dans le réacteur. C’est le procédé PUREX qui permet un taux de recyclage très élevé avec peu de déchets secondaires des actinides mineurs.

Sont traités dans cet article les systèmes du futur, dont le réacteur à neutrons rapides qui vont générer leur propre matière fissile et mieux recycler les actinides à émission nucléaire de vie longue. L’adaptation des technologies et l’effort de recherche encore à faire pour une durabilité améliorée sont bien décrits.

Un déchet peut être inesthétique ou encombrant, mais parfois aussi dangereux ou toxique. C’est un obstacle au développement durable. Or les déchets constituent un gisement de matières premières accessibles, même s’ils présentent une grande hétérogénéité physique et chimique et des propriétés variables en fonction de leur origine.

1-Papiers et cartons
Jadis obtenu à partir de vieux chiffons, le papier est désormais produit à partir de bois, ressource renouvelable et biodégradable. Toutefois sa production est une industrie polluante, gourmande en eau, en énergie et en matières premières. Le recyclage est donc largement pratiqué : la pâte à papier de recyclage compte pour plus de la moitié de la consommation mondiale de papier.*

2-La valorisation des déchets ou leur traitement
Après leur séparation et leur tri, jusqu’à 50 % des déchets collectés peuvent être valorisés, soit sous forme de matières premières secondaires pour l’industrie, soit sous forme de combustibles de substitution…

3-Recyclage des équipements électroniques et des piles usagées
La règlementation oblige à collecter et dépolluer ces déchets qui augmentent trois fois plus vite que les autres déchets... La menace de pénurie pousse aussi au recyclage: exemple du lithium, matière première non renouvelable, peu abondante et inégalement répartie. Pour sécuriser leurs approvisionnements, les filières utilisatrices de ce métal (dans les piles et batteries par exemple) montrent un intérêt croissant pour son recyclage.

Objectif : Comprendre que les déchets émanant de notre sociétéont vocation à être collectés, recyclés ou valorisés, pour des raisons économiques, écologiques ou réglementaires.

Après les intérêts multiples des micro-algues (biocarburants, cosmétiques etc.), le regroupement des divers acteurs est décrit, notamment dans la filière liée aux énergies carbonées. Les problèmes de rentabilité que l'on peut résoudre par co-valorisation, notamment dans le secteur de la cosmétique, sont aussi évoqués.

Objectif : Cultiver des micro-algues à grande échelle et augmenter la rentabilité par covalorisation (production de biocarburants et de cosmétiques).