Dans le cadre du  colloque " Chimie et Intelligence Artificielle " du 8 février 2023 à la Fondation de la Maison de la Chimie, l’équipe de Mediachimie.org vous propose de tester vos connaissances au travers d'un quiz ludique et instructif.

À vous de jouer !

Les fermentations font partie de notre quotidien, sans même qu’on y prête attention. Elles sont notamment indispensables à la production d’aliments comme le pain, le fromage, les yaourts, le vinaigre ou le vin. Dans ce projet, nous vous proposons un nouveau regard sur la question des fermentations. L’aspect historique a de nombreuses vertus. La première est de créer un contexte passionnant, riche en personnages notables (Louis Pasteur, ses assistants, ses adversaires, mais aussi l’empereur Napoléon III, l’industriel Louis Bigo…). La seconde est de mettre en lumière la manière dont la science fonctionne, comment la connaissance scientifique est produite, et les liens entre science et société. Le travail de recherche de Pasteur était interdisciplinaire, avec une dominante expérimentale forte et un aller-retour permanent entre théorie et pratique. Nous proposons aux élèves et à leurs enseignants de vivre une expérience similaire.

Cycle 3 – Sciences et technologie
Matière, mouvement, énergie, information :
· Décrire les états et la constitution de la matière à l’échelle macroscopique – Réaliser des mélanges peut provoquer des transformations de la matière.
Le vivant, sa diversité et les fonctions qui le caractérisent
· Expliquer les besoins variables en aliments de l’être humain ; l’origine et les techniques mises en œuvre pour transformer et conserver les aliments
Se situer dans l’espace et dans le temps
Education aux médias et à l’information

Notions et contenus : conservation des aliments, transformations chimiques, microorganismes, hygiène alimentaire, histoire des sciences

• Séquence 1 : L’univers de Pasteur
• Séquence 2 : La fermentation avant Pasteur
• Séquence 3 : L’intuition de Pasteur
• Séquence 4 : Pasteur démasque le coupable
• Séquence 5 : Le grand oral de Pasteur

Séquence : Pasteur et les fermentations - cycle 3 (lien externe)

Formez-vous avec le tutorial suivant :

Tutoriel : Pasteur : fermentations (lien externe)

Sur les terres de Louis Pasteur - Éclairage historique

Pasteur et le concept de fermentation - Éclairage scientifique

Les élèves font une recherche documentaire sur la poudre noire. Ce travail leur permet de faire le lien entre cette poudre, quelques avancées militaires et la conquête spatiale. Ils relèvent un défi : concevoir et fabriquer des petites fusées propulsées à l’aide de réactions chimiques allant le plus haut possible. Enfin, les élèves étudient les trajectoires obtenues lors des tests de lancement des fusées en s’appuyant sur les enregistrements réalisés dans la cour. À partir du Cycle 3.

Cycle 3 – Sciences et technologie
Matière, mouvement, énergie, information :
• Décrire les états et la constitution de la matière à l’échelle macroscopique – Réaliser des mélanges peut provoquer des transformations de la matière.
• Observer et décrire différents types de mouvements.
Se situer dans l’espace et dans le temps
Éducation aux médias et à l’indormation

Objectifs : Rechercher des informations, sélectionner les plus pertinentes et en faire une synthèse. Comprendre le fonctionnement d’un objet technique. Identifier les paramètres qui influencent les performances d’un objet technique. Ne faire varier qu’un seul paramètre à la fois dans les tests de performance. S’approprier la notion de trajectoire et de référentiel d’études.

Notions et contenus : transformations chimiques, fusées chimiques, recherche documentaire, histoire des techniques, chronophotographie, trajectoire

• Étape 1 : La poudre noire
• Étape 2 : Défi : La fusée chimique allant le plus haut possible
• Étape 3 : Introduction à la chronophotographie
• Éclairages historique et scientifique

Séquence : De la poudre noire aux fusées de la conquête spatiale - cycle 3 (lien externe)

Formez-vous avec le tutorial suivant :

Tutoriel : Fusées chimiques (lien externe)

Défi

Présentation de la séquence

Éclairage scientifique

Paroles de chercheurs :

Sandrine Palerm, ingénieure au CNES

Sedina Tsikata, chercheuse au CNRS

Dans le cadre du  colloque " Chimie et Matériaux Stratégiques " du 9 novembre 2022 à la Fondation de la Maison de la Chimie, l’équipe de Mediachimie.org vous propose de tester vos connaissances au travers de deux quiz ludiques et instructifs.

C’est l’occasion de découvrir : que les métaux et matériaux stratégiques, bien que relativement rares, inégalement répartis sur la planète ou difficilement accessibles, sont présents tout autour de nous dans la fabrication de nos objets du quotidien comme nos téléphones, nos ordinateur ou nos batteries. Mais également de comprendre que ces matériaux sont mondialement indispensables dans la décarbonation de l’énergie dans toutes ses applications industrielles et environnementales.

À vous de jouer !

La chimie sur la trace des faussaires.  De tous temps, l’Homme copia les oeuvres de ses prédécesseurs comme les romains celles de la Grèce antique.

Les faussaires existent dans tous les domaines : de la fausse monnaie aux faux documents historiques, en passant par des faux artistiques et bien d’autres… En règle générale, cela concerne tout ce qui est lucratif.

Au cours des dernières décennies, des faussaires ont été démasqués grâce aux progrès scientifiques d’analyse en chimie et en physique.

Mais comment ces scientifiques mènent-ils l’enquête et quelles preuves peuvent-ils mettre en avant ? C’est ce que nous allons aborder dans ce dossier en privilégiant ici un seul axe, celui des pigments, naturels et/ou synthétiques, utilisés par les peintres.

Comment la chimie permet-elle de démasquer des faussaires ?

 

Problématique :

• Pourquoi la chimie et les peintres sont-ils intimement liés ?
• Quels sont les exemples les plus marquants de la synthèse de pigments ?
• Comment une expertise chimique des pigments peut-elle démasquer des faussaires ?

Des pistes sont également proposées pour un projet professionnel en lien avec la problématique.

La chimie, au cœur d’un nucléaire durable. L’industrie nucléaire est une industrie jeune. En 1789, le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth découvre le minerai d’uranium. Environ un siècle plus tard, en 1896, le français Henri Becquerel met en évidence sa propriété radioactive. En 1938, le physico-chimiste allemand Otto Hahn réalise pour la première fois la réaction de fission de l’uranium 235 (²³⁵U) puis en 1942, aux États-Unis, le physicien italien Enrico Fermi réalise la première réaction en chaîne contrôlée de fission nucléaire. Ce n’est qu’à partir des années cinquante que l’intérêt du nucléaire à vocation civile a pris son envol en particulier en France, aux États-Unis et en URSS.

Chimie et matériaux stratégiques : Présentation du colloque

Les métaux et matériaux stratégiques sont le plus souvent relativement rares ou difficilement accessibles, inégalement répartis sur la planète, mais mondialement indispensables dans des utilisations industrielles stratégiques, notamment la décarbonation de l’Énergie dans toutes ses applications industrielles et environnementales.

Les conflits géopolitiques actuels ne font qu’amplifier l’importance de ce thème, car ces matériaux sont indispensables à la vie d’un État et leur manque entraine des impacts industriels et économiques négatifs importants, liés à un approvisionnement ou à une exploitation difficile.

Dans le cadre de notre mission de formation des jeunes et d’information des citoyens, il nous est apparu important de faire un point scientifique objectif sur les différentes facettes de ce thème transdisciplinaire au coeur de l’actualité, dans lequel la chimie joue et jouera un rôle important. Les conférenciers ont été choisis parmi les meilleurs experts de la recherche, de l’industrie, de la politique et de l’économie, dans les différents domaines concernés.

Ce colloque est ouvert sur inscription à un large public avec une attention particulière aux jeunes et à leurs enseignants. Pour que ce colloque puisse être accessible au plus grand nombre, il est disponible sur la chaine YouTube de Mediachimie.

Le niveau se veut accessible à tous pour permettre un large débat.

Danièle OLIVIER – Vice-Présidente de la Fondation internationale de la Maison de la Chimie

Chimie et matériaux stratégiques : Le colloque dans son intégralité

• Retrouvez toutes les vidéos sur Viméo/Fondation de la Maison de la Chimie avec la possibilité de télécharger les vidéos, conférence par conférence
• Retrouvez toutes les vidéos sur Youtube/Mediachimie
• Retrouvez les quiz
  - "Chimie et matériaux stratégiques" (avant colloque)
  et "Chimie et matériaux stratégiques (2)" (post-colloque)
   

• Télécharger l'ouvrage intégral Chimie et matériaux stratégiques (PDF - 16312 Ko)

Télécharger l'ouvrage intégral Chimie et matériaux stratégiques en PDF - 16312 Ko

Chimie et matériaux stratégiques : Conférence par conférence

Conférences plénières d’ouverture
Animateur : Danièle OLIVIER | Vice-Présidente de la Fondation internationale de la Maison de la Chimie

- Comment définir le périmètre des matériaux stratégiques ?

Jean-François GAILLAUD | Chef du Bureau de la politique des ressources minérales non énergétiques, Direction Générale de l’Aménagement, du Logement et de la Nature, Ministère de l’Économie, des Finances et de la Relance
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- Quels matériaux pour les transitions énergétiques et digitales ?

Alexandre NOMINE | Maître de Conférence à l’Université de Lorraine, Enseignant et Directeur de l’Action Internationale de l’École Nationale Supérieure des Mines de Nancy, Chercheur à l’Institut Jean Lamour
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Table Ronde : Les défis industriels
Animateur : Danièle QUANTIN | Past-President SF2M

- Importance des métaux et matériaux pour le secteur des TIC

Gilles DRETSCH | Responsable de Projets Innovants, Direction de l’Innovation d’Orange
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- Matériaux critiques et axes stratégiques pour l’industrie automobile

Gildas BUREAU | Coordinateur Filière Automobile et Mobilité sur les matériaux critiques
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- Les enjeux matériaux pour la fabrication et le recyclage des éoliennes

Frédéric PETIT | Directeur Business Development, Siemens Gamesa Renewable Energy SAS
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- Polymères stratégiques sensibles pour l’industrie : bioressources, recyclage, quelles stratégies ?

Denis BORTZMEYER | Directeur Scientifique, ARKEMA et Patrick MAESTRO | Directeur Scientifique, Groupe Solvay
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SESSION I | Ressources et matériaux pour la transition énergétique
Animateur : Paul RIGNY | Fondation internationale de la Maison de la Chimie

- La transition énergétique, un accélérateur de notre dépendance aux métaux stratégiques

Patrick d’HUGUES | Directeur du programme scientifique « Ressources minérales et Économie Circulaire », BRGM
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- Risques et opportunités pour le nucléaire actuel et futur en termes de ressources minérales stratégiques

Christophe POINSSOT | Directeur général délégué et Directeur scientifique, BRGM
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- Cycle des matériaux stratégiques, de l’éco-conception au recyclage, appliqué aux nouvelles technologies de l’énergie

Étienne BOUYER | Directeur du programme exploratoire, Direction des Programmes, CEA
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SESSION II | Pénurie des matériaux – solutions apportées par la Chimie
Animateur : Marc J. LEDOUX | DRCE Émérite du CNRS

- Le défi des matériaux polymères biosourcés

Luc AVEROUS | Professeur des Universités, ICPEES-ECPM, Université de Strasbourg
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- Les céramiques et les réfractaires indispensables à l’industrie primaire

Jacques POIRIER | Professeur Émérite, Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CEMHTI – CNRS UPR3079), Université d’Orléans
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- Chimie métallurgique pour résoudre les problèmes des métaux rares

Jean-Claude BERNIER | Professeur Émérite de l’Université de Strasbourg
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Conférence Plénière de clôture
Présentateur : Philippe GOEBEL | Président de la Fondation internationale de la Maison de la Chimie

- La stratégie de la France dans la sécurité des approvisionnements en matières premières stratégiques

Philippe VARIN | Président du World Materials Forum
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Après 25 ans dans l’aluminium chez Pechiney, six ans dans l’acier comme CEO de Corus, six ans dans l’automobile chez PSA, six ans dans le nucléaire ensuite, Philippe Varin fut Président de Suez de 2020 à 2022.

Également Président de France Industrie jusqu’en 2020, et Président du World Materials Forum depuis 1995, il a été missionné par les ministères de la Transition Écologique et de l’Industrie afin de rédiger un rapport sur la sécurisation de l’approvisionnement de l’industrie française en matières premières minérales pour la transition énergétique. Remis en janvier 2022, ce rapport contient des recommandations au niveau français et au niveau européen.

Ayant l’avantage de connaître à la fois les métiers de l’extraction minière et de la transformation ainsi que les métiers de l’utilisation des métaux dans l’industrie, en particulier dans l’automobile et l’énergie, il passera en revue les défis que pose le contexte géopolitique de la transition énergétique, et ses recommandations.

Son intervention en session de clôture du colloque Chimie et Matériaux Stratégiques sera dans l’esprit des thématiques abordées dans ce rapport.

Vidéo de la conférence (durée : 51:07)
Retrouvez ici toutes les vidéos de ce colloque. Possibilité de les télécharger.

Après une brève revue du tableau périodique et des métaux les plus critiques, on montrera que la criticité n’est pas toujours en relation avec l’abondance dans la couche terrestre mais que des considérations de teneur des minerais, de tension économique et de géopolitique peuvent intervenir. On montrera ensuite comment la transition écologique et le tout numérique ont un rôle important sur la demande d’un certain nombre de métaux : Al, Cu, Ni, W, li, Ag, Nd, Dy, etc.

Plusieurs exemples seront donnés notamment sur les métaux nécessaires dans les équipements des énergies renouvelables et les prévisions de consommations pour la fabrication des éoliennes et des panneaux photovoltaïques dans l’objectif du zéro carbone. Seront ensuite examinés les contraintes sur les métaux impliqués dans les transports propres les nouveaux véhicules électriques et à hydrogène.

On verra ensuite comment la chimie métallurgique de plusieurs de ces éléments tels que Al, Cu, Li et les Terres Rares peuvent répondre au mieux aux besoins de l’industrie et du marché tout en respectant les contraintes environnementales.

Quelques données sur les méthodes de recyclage à partir des stocks possibles seront examinées à la lumière de la comparaison avec l’extraction des ressources minières prenant en compte les limites de concentrations, l’énergie nécessaire et le coût des procédés.

Enfin on verra, en suivant la chaine de valeurs, où se situent les déficits stratégiques de la France et de l’Europe.

Vidéo de la conférence (durée : 43:27)
Retrouvez ici toutes les vidéos de ce colloque. Possibilité de les télécharger.

Étymologiquement, « Réfractaire » vient du latin « Refractarius » : résister, refuser de se soumettre. Pour un matériau, sa signification est : qui résiste à de hautes températures, à des niveaux supérieurs à 1500°C. L’histoire des céramiques réfractaires est intimement liée à la conquête des hautes températures, depuis que l’homme a acquis la maîtrise du feu. Elle s’enracine dans la nuit des temps. Les matériaux actuels ne seraient sans doute pas ce qu’ils sont sans les expériences de nos ancêtres. Les matières premières, les techniques d’élaboration, les compositions ont évolué au cours du temps. Ceci a pris plus de 12000 ans.

Les réfractaires sont des céramiques souvent polyphasées, majoritairement à base de mélange d’oxydes, à haute température de fusion. Ce sont des matériaux stratégiques [1], indispensables à d’importants secteurs économiques clé :

• L’industrie primaire tels que la sidérurgie (qui est le plus gros consommateur de céramiques réfractaires, avec une part de marché mondiale supérieure à 60%), la métallurgie des non‐ferreux, la cimenterie, l’industrie du verre, de la céramique qui visent en permanence une amélioration de leurs procédés d’élaboration et de leurs rendements énergétiques ;
• L’énergie : qu’il s’agisse de la pétrochimie ou des applications énergétiques émergentes telles que la production de biocarburants, de chaleur et d’électricité à partir de la biomasse, les piles à combustibles (SOFC), les réacteurs nucléaires et le réacteur de fusion nucléaire ITER, qui nécessitent de nouveaux matériaux céramiques ;
• L’environnement en particulier les fours de traitement et de valorisation des déchets ;
• L’aéronautique, l’aérospatiale et l’armement où les barrières thermiques en céramiques sont utilisées dans les moteurs de propulsion et les revêtements extérieurs des engins spatiaux.

Sans ces matériaux de grande diffusion, notre vie quotidienne serait sans aucun doute beaucoup moins agréable. En effet, nous ne disposerions pas d’acier, de fonte, d’alliages métalliques, de verre, de ciment, etc.

En dehors de l’infusibilité de ces matériaux, les réfractaires doivent posséder un nombre important de propriétés pour résister aux sollicitations qu’elles subissent en utilisation [2]. Dans la mesure où leur comportement est principalement gouverné par des phénomènes de corrosion [3], la composition chimique, la minéralogie, la microstructure et la porosité sont des caractéristiques essentielles.

La connaissance des propriétés thermomécaniques des matériaux et des sollicitations des revêtements (choc thermique, érosion…) sont également à considérer.

Apprécier les propriétés d’usage d’un réfractaire dans un contexte industriel nécessite alors une approche scientifique pluridisciplinaire faisant appel à des connaissances fondamentales en génie des matériaux et des procédés, en thermique, en thermomécanique et en physico‐chimie des hautes températures. Le développement de céramiques réfractaires plus performantes et plus durables (telles que des matériaux auto cicatrisants, adaptatifs, non mouillant par les oxydes laitiers, résistants à H₂) afin de faire face à des environnements plus sévères (températures plus élevées, environnement « chimique » plus agressif, chocs thermiques d’amplitudes extrêmes) permettront de répondre aux défis environnementaux et économiques futurs (réduction des émissions de CO₂, production d’acier par H₂, valorisation des déchets, réduction de la consommation d’énergie).

Vidéo de la conférence (durée : 51:54)
Retrouvez ici toutes les vidéos de ce colloque. Possibilité de les télécharger.

Références :
1. G. Fantozzi, J.C Niepce, G. Bonnefont, Céramiques Industrielle, 512 pages, Dunod, 2013
2. J. Poirier, Céramiques Réfractaires, Techniques de l’ingénieur, 21 pages, 2014
3. J. Poirier, M. Rigaud, Corrosion of Refractories, FIRE Compendium Series, Volumes 2 A‐B‐C, 1174 pages, Göller Verlag, 2018