La situation des nodules dans les grandes profondeurs rend leur ramassage complexe et coûteux. Le point est fait sur les technologies de ramassage et de traitement métallurgique commencés sur les gisements français il y a plus de vingt ans, et réactualisés en tenant compte de l’impact sur l’environnement. L’analyse économique de la rentabilité de l’exploitation, comparée avec celle des minerais terrestres dans un contexte de demande en matières premières, est présentée pour le manganèse, le nickel, le cobalt et le cuivre.

L’océan peut-il être un Eldorado pour les ressources du futur ? Actuellement, plusieurs réserves de ressources minérales sont connues à de faibles profondeurs d’eau : les placers de minéraux lourds, les diamants et les phosphates. Par grande profondeur, on rencontre les nodules polymétalliques, les encroûtements corallifères et les sulfures hydrothermaux.

Quels sont les enjeux économiques et politiques de l’exploitation de ces gisements marins ? Face à l’évolution de la demande mondiale et à l’envolée du cours des matières premières, le point est fait sur la situation actuelle de la recherche et de l’exploitation industrielle de ces ressources potentielles.

Les biotechnologies blanches ont pour objet la fabrication de produits chimiques et de bioénergie à l’échelle industrielle par l’utilisation de la biomasse végétale comme matière première renouvelable par des procédés utilisant microorganismes ou enzymes. Elles conduisent à la construction de bioraffineries qui sont déjà une réalité industrielle. Le spectaculaire développement de ces techniques provient en particulier de la capacité des ingénieurs de créer par manipulations biologiques et chimiques des micro-organismes spécifiquement adaptés au travail de transformation chimique qu’ils souhaitent réaliser (ingénierie métabolique).

 Une plateforme industrielle à grande échelle (société Amyris) construite pour la production de multiples produits de santé est décrite. Un autre exemple fournissant des polymères à partir de matières végétales est également détaillé.

De nouvelles techniques qui ont nom « biologie synthétique » et « métagénomique » sont à l’étude dans les laboratoires et visent à identifier certaines fonctions réalisées de façon si performante par la nature et qu’il serait si profitable de comprendre puis de dompter dans nos installations. En parallèle de l’utilisation des micro-organismes, se développe aussi celle de la catalyse enzymatique souvent plus facilement adaptable au cas traité.

Aujourd’hui limité à environ 8%, la production de produits chimiques à partir de biomasse, donc en consommant une partie du CO₂ présent dans l’atmosphère, s’accroit rapidement. L’Europe a fixé un objectif de 15% en 2020. Les objectifs du développement durable réclament l’extension des biotechnologies.

Le milieu marin apparaît de plus en plus comme l’inépuisable réservoir de ce qui manque ou manquera sur la Terre. Les molécules marines ont des propriétés étonnantes dont il faut tirer profit. Quelques molécules représentatives des sommets atteints par les chimistes pour les utiliser sont présentées en insistant en particulier sur des exemples de passage de la molécule au médicament, sur les succès et sur les embûches.

À partir d’exemples bien choisis, les facteurs d’échec et de réussite sont analysés pour en déduire les perspectives pour les médicaments de la mer.

Les relations actuelles entre agriculture chimie et société sont loin d’être simples. L’agronomie scientifique est pourtant la fille de la chimie qui a permis la découverte des fondements de l’alimentation des plantes et qui a permis de lutter contre les bioagresseurs. L’apport des engrais et des produits phytosanitaires a permis d’optimiser les surfaces agricoles et de développer l’agriculture intensive dont le modèle est maintenant remis en cause : contamination des eaux par les nitrates et pesticides et effets sur le climat et sur la biodiversité.

L’agronomie du XXI^e siècle doit maîtriser les fuites d’azote et de pesticides et produire autrement d’autres choses, mieux et en plus grande quantité. Ces différents points sont discutés dans l’objectif d’établir un cahier des charges des innovations que la chimie pourra apporter à cette « révolution verte » transdisciplinaire, qui sera celle d’une intelligence écologique partagée, et qui s’avère incontournable.

Le suivi de la teneur en isotope 14 (radioactif) du carbone permet de traçage du transport de l’eau à travers les sols. L’exemple traité, tiré d’études pour la gestion des ressources en eau, peut être utilisé pour inspirer des modèles simplifiés, instructifs sur la prise en compte des flux et des bilans, et évocateurs de questions concrètes.

Après un rappel des processus d’absorption de la lumière par un matériau et de la génération d’une photo courant dans un semi-conducteur, l’évolution dans le temps des différentes filières photovoltaïques, puis les structures de base des filières actuelles sont décrits ainsi que leur part de marché.

Quelles sont les filières actuelles privilégiées ? L’accent est mis sur les filières couches minces au silicium et sur les nouvelles couches minces au tellurure de cadmium et au diséléniure de cuivre, en particulier sur leurs nouvelles technologies de dépôt. Leur intégration dans l’habitat est expliquée sur de nombreux exemples de réalisation. La place de la chimie dans l’élaboration de ces nouveaux matériaux semi-conducteurs et dans le développement de leurs applications à l’habitat est expliquée sur des exemples.

Quelles sont les perspectives d’avenir ? Les dernières générations de cellules solaires (couches minces semi-conductrices sans terre rares, cellules à colorants, et cellules à polymères organiques) sont présentées ainsi que des exemples d’application.

L’article conclut sur l’analyse du potentiel de développement du photovoltaïque pour l’habitat à énergie positive.

Après un exposé des atouts économiques et scientifiques de la génération d’électricité photovoltaïque dans le cadre du plan stratégique européen des technologies énergétiques (plan SET), suivi d’un rappel simple sur les panneaux photovoltaïque ou comment transformer la lumière en électricité, le point est fait sur la place relative des différentes filières existantes et leurs facteurs de développement : politique, économique, scientifique et environnemental. Dans le cas de la filière silicium, une étude détaillée des possibilités de diminuer le coût des panneaux en silicium cristallin pour atteindre la parité réseau est faite (de la production à la mise en œuvre) et l’avenir du photovoltaïque au silicium est discutée.

Le fonctionnement des réacteurs producteurs d’électricité nucléaire nécessite la mise en œuvre de nombreuses et souvent complexes transformations chimiques : extraction du minerai à l’isolement de l’uranium, puis enrichissement isotopique et fabrication des éléments combustibles et après utilisation de celui-ci en réacteur, son retraitement suivi de la gestion des déchets radioactifs. Ces opérations sont décrites dans cet article où l’attention est portée sur les aspects quantitatifs - les flux de matières radioactives mises en jeu. Cet article donne une vue synthétique d’un pan de la production nucléaire trop souvent agité pour les risques qu’il peut présenter sans qu’une vue d’ensemble n’en soit connue.

Depuis l’Antiquité l’homme a cherché empiriquement à contrôler et à maîtriser les propriétés optiques du verre alors même que ces propriétés dépendent de la structure du matériau à l’échelle nanométrique. La collaboration des chimistes et des physiciens, en permettant la compréhension et la maîtrise de la structure des verres, a révolutionné l’industrie du verre et l’a transformée en une industrie de haute technologie dont les applications se développent de plus en plus, non seulement dans la construction et l’habitat, mais dans les transports, l’électronique, la sécurité…

Ce mini-film, qui vous introduit au cœur du centre de recherche du groupe Saint-Gobain Recherche, vous permet de faire connaissance avec l’environnement et les métiers de cette industrie de haute technologie, et de mieux comprendre pourquoi les verres intelligents au service de l’homme ont encore un grand avenir.

Cette vidéo est également disponible sur le site d'universcience (vidéo disponible en version sous-titrée français).