Environ tous les 12/13 ans des périodes de températures extrêmes diurnes et nocturnes marquent l’été en France. Ces périodes subies presque naturellement dans l’après-guerre (1947) par une population majoritairement rurale, font l’objet au 21e siècle (2003-2015) de propos et salive médiatiques avec une population urbaine qui prédomine.
La chimie peut–elle combattre la canicule ou au moins atténuer ses conséquences ? Il faut tout d’abord dire que c’est dans ses installations que l’industrie chimique renforce sa vigilance pour la sécurité (1) (2). Si on suit l’opinion selon laquelle ces périodes devraient se multiplier avec le réchauffement climatique (3) et l’augmentation de la concentration atmosphérique du CO2 (4), on se rappellera que l’industrie chimique a réduit ses émissions de près de 50% en 25 ans. Le problème, notamment parisien, est le différentiel de température au cœur de la grande ville qui peut atteindre +2°C à +5°C comparé à la banlieue périphérique. Il s’agit donc d’imaginer pour les aménageurs une ville intelligente où la chimie a son rôle (5).
À ce facteur thermique s’ajoute la pollution urbaine (6) due notamment à la circulation automobile (7). Pour le particulier, lutter contre l’hyperthermie, c’est bien sûr grâce à l’eau (8), mais c’est aussi grâce à une habitation bien isolée de la chaleur (9) et des vêtements adaptés dérivés du sport (10) laissant passer l’air et évacuer la sueur. Heureusement l’homme et en général le vivant ont des facultés d’adaptation remarquables (11). Des revêtements réfléchissants des immeubles en ville (12), la végétalisation, les transports propres, voilà comment la chimie peut aider à l’émergence des « smart villes » à défaut de « transporter les villes à la campagne ».
Jean-Claude Bernier
juillet 2015
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) Des produits aux installations : apport des sciences chimiques pour renforcer la sécurité
2) Responsable/Ingénieur Hygiène Sécurité Environnement (fiche métier)
3) Est–il encore temps ? oui pour les chimistes
4) Le dioxyde de carbone : enjeux énergétiques et industriels
5) Qu’attend l’architecte, l’urbaniste et l’artiste de la chimie ?
6) La chimie atmosphérique : contextes récents, développements et applications
7) Un exemple de matériau spécifique : pots catalytiques et dépollution automobile
8) L’eau : ses propriétés, ses ressources, sa purification
9) La chimie au service de l'efficacité énergétique : comment concevoir un habitat performant ?
10) Des textiles pour sportifs. Apports de la chimie pour améliorer confort et performances
11) Chimie et santé : risque et bienfaits
12) Couleur et habitat vert
2015 année de la lumière. Si le jour nous sommes éclairés par le soleil, la nuit il faut bien maîtriser la lumière artificielle. Vous avez peut être déjà vu la photo satellite qui montre l’Europe et l’Afrique la nuit. Notre vieux continent brûle de mille feux alors que 95% du continent africain reste dans le noir. La lumière montre de façon éclatante la différence de vie.
Sans remonter à l’invention de la bougie il y a 2500 ans, c’est en Angleterre qu’en 1790 nait la lampe à gaz qui fit pousser des réverbères un peu partout. Ce n’est qu’en 1879 qu’Edison invente la lampe à incandescence aux Etats-Unis avec un filament de carbone (1). Dès lors, l’électricité permet de généraliser les sources d’éclairage. La chimie du verre (2) a permis de « souffler » des ampoules et tubes où régnait d’abord le vide puis des gaz rares sous pression. Mais l’éclairage se révolutionne progressivement avec les dernières découvertes de la chimie, tout d’abord les diodes électroluminescentes les LED (3) et plus récemment les diodes organiques les OLED (4) qui s’approchent au mieux de la lumière blanche avec une très faible consommation électrique. Car on cherche toujours à se rapprocher de la lumière du soleil qui peut se décomposer en plusieurs fréquences (5). Dans nos maisons, les vitrages isolants rendent nos intérieurs confortables et lumineux (6). Les études du spectre lumineux ont permis de découvrir des molécules qui, par passage d’un niveau excité au niveau d’équilibre, émettent une lumière monochromatique, c’était l’invention du laser (7) qui a de multiples applications. Mais les photons que nous envoie le soleil peuvent aussi nous chauffer et produire de l’électricité par l’effet photovoltaïque (8), mais ils peuvent aussi nous enchanter par les couleurs (9) en passant à travers les vitraux (10), patrimoines incomparables que nous ont laissés les artistes depuis des siècles.
Jean-Claude Bernier
juin 2015
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) Nanotubes et nanofilaments de carbone
2) Une intelligence du verre (vidéo 7:30)
3) Un prix Nobel éclairé
4) Les diodes électroluminescentes organiques : des sources « plates » de lumière
5) Analyse spectrale
6) Les vitrages : laissez entrer la lumière
7) Un exemple d’utilisation d’un matériau spécifique : le rayonnement laser
8) Le soleil comme source d’énergie. Le photovoltaïque
9) Lumière et couleurs (vidéo, 58:22)
10) L’art du verrier, des nanotechnologies depuis l’Antiquité !
Voir aussi le site 2015 année de la lumière en France
Inauguré par le Président François Hollande, ce sommet a réuni les grands industriels des compagnies internationales à Paris les 20 et 21 mai 2015. Pour ces grands patrons de l’industrie, ce fut deux jours de réflexions sur l’évolution de l’économie confrontée d’une part au changement climatique et d’autre part à l’épuisement des ressources fossiles.
Les tables rondes de ce sommet ont traité des économies d’énergie (1), de l’abaissement des émissions de CO2 (2), des procédés durables (3) et du recyclage (4). Un point essentiel qui est revenu lors de chaque table ronde a été celui d’établir des règles stables fixes et irréversibles en établissant un prix au carbone (5). Pour diminuer les émissions de CO2 et le recours aux sources carbonées non renouvelables (6), il est impossible d’imaginer un mécanisme plus efficace que l’établissement d’un prix au carbone.
De quoi s’agit-il ? Chaque industriel a droit à un quota d’émissions (carbone ou tonnes de CO2) qui devraient avoir un prix fixe partout dans le monde de l’ordre de 40 € la tonne au lieu de 7 € actuellement en Europe (7), prix trop bas pour changer les habitudes. Au-delà de son quota s’applique une taxe carbone pour l’industriel, mais si ses émissions sont inférieures à son quota il peut faire des échanges au prix fixé, ce qui incite à faire des économies. En Europe, le système mis en place à cause du faible prix a peu d’influence ; en Chine et en Inde des discussions techniques sont en cours pour une application future. La France n’a pas réussi à l’appliquer aux transports routiers (les bonnets rouges) (8) contrairement à l’Allemagne. Et pourtant, l’empreinte carbone traduite en prix du carbone empêcherait les échalotes de Nouvelle Zélande et la viande d’Argentine de faire concurrence aux produits de l’hexagone.
Jean-Claude Bernier
mai 2015
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) Énergie et économie des ressources
2) Le dioxyde de carbone, la molécule-clé de la chimie du développement durable
3) La chimie au cœur du développement durable
4) Recyclage et valorisation des déchets
5) Carbone vous avez dit carbone ?
6) Énergie et économie des ressources - les métiers
7) Nom de code : CO2
8) Vers des transports décarbonés : carburants, combustion et post-traitement pour les transports routiers
Le thème de l’exposition universelle 2015 qui vient de s’ouvrir à Milan est consacré à l’alimentation (1) de l’humanité. Comment nourrir dans des conditions de santé publique et de préservation de l’environnement (2) 9 à 10 milliards de terriens en 2050 ? Produire en quantité et en qualité des aliments pour qu’ils vivent normalement ? Pour répondre à ces défis chaque pays propose et expose ses solutions dans de magnifiques pavillons érigés en Italie.
Le pavillon de la France est un bâtiment à l’allure étonnante toute en courbes et en bois du Jura entièrement démontable et remontable. De surface totale de 3 600 m2 caractérisé par une très bonne isolation thermique (3), c’est un bâtiment à très basse consommation d’énergie. Il dispose d’une ventilation et d’un refroidissement naturel avec un circuit de convection de l’air particulièrement novateur. La France a mis en valeur plusieurs points forts : la qualité de notre agriculture, la richesse et la diversité de nos sols et la renommée de notre gastronomie, les solutions retenues pour une agriculture biologique (4), la conservation de la biodiversité et les efforts faits pour que cohabitent cultures industrielles et familiales. Sont également soulignés la science et l’innovation en sciences du vivant, avec les progrès de la chimie végétale (5), les molécules biosourcées pour la santé (6) et les cosmétiques, l’exploitation des déchets végétaux et les bio–carburants de 2e génération (7) non concurrents des cultures vivrières.
Les mercredis du pavillon France verront des conférences et débats sur des questions importantes. Par exemple : « le bio peut il nourrir le monde ? » avec une discussion sur les rendements agricoles et les sols (8) nécessaires pour faire face à ces nouveaux afflux de population. « Peut on se passer d’insecticide ? » (9), en rappelant les pertes causées par les ravageurs et les maladies qu’on chiffre à 20% en production et 30% en stockage, sans oublier que dans les pays en voie de développement ces pertes peuvent atteindre 50 à 100% des récoltes. Autre sujet « agriculture et qualité des eaux » : la terre ne se cultive pas sans eau et il faut à la fois en préserver les ressources, la qualité (10) et le recyclage. Ces débats et conférences seront animés par des experts souvent issus de l’INRA ou du CNRS.
Jean-Claude Bernier
mai 2015
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) Chimie et alimentation : produits de synthèse / produits naturels
2) Nature, agriculture et environnement - les métiers
3) Isolation dans l’habitat : la chimie pour ne pas gaspiller les calories !
4) La chimie en agriculture : les tensions et les défis pour l’agronomie
5) La chimie du végétal, fer de lance de la chimie durable
6) La nature pour inspirer le chimiste : substances naturelles, phytochimie et chimie médicinale
7) Des biocarburants pas si verts que ça
8) Phytoremédiation des sols contaminés : des plantes pour guérir le sol
9) Les produits phytopharmaceutiques pour une alimentation de qualité pour tous
10) Biochimie naturelle et traitement de l’eau : de la chimie des écosystèmes et des cocktails...
L’histoire fixe au 22 avril 1915 la première attaque chimique de grande ampleur. Les allemands utilisèrent dans la région de Ypres en Belgique 150 tonnes de chlore (1) à partir de plus de 5000 cylindres – réservoirs ouverts sur un front de 6 kilomètres. Le vent poussa ces nappes verdâtres de Cl2 vers les tranchées françaises tenues par des martiniquais qui furent pris de panique devant ce gaz mortel et laissèrent une brèche de plusieurs kilomètres, qui ne fut cependant pas exploité sur l’instant, le nuage vert stagnant, le vent s’étant calmé.
C’est Fritz Haber (2), chimiste allemand célèbre pour ses travaux sur l’ammoniac, qui proposa d’utiliser les surplus de chlore des usines chimiques allemandes. Les troupes ouvrent des réservoirs cylindriques pressurisés placés dans les tranchées et suivant un vent favorable, on laisse le nuage se propager vers les lignes ennemies. Les réactions des alliés furent de deux types :
- Protéger les troupes ; le chimiste André Kling du laboratoire municipal de Paris préconisa des tampons de coton imbibés d’une solution glycérinée de carbonate de sodium puis de ricinate de sodium capables de fixer le chlore ;
- Se doter de plusieurs usines électrochimiques d’électrolyse du chlorure de sodium dans le sud de la France qui disposaient du sel marin de Méditerranée et de l’électricité des Alpes pour s’approvisionner en chlore.
En fait les troupes françaises disposaient déjà dès 1914 de cartouches et de grenades lacrymogènes à base de bromacétone ou suffocantes avec du bromacétate d’éthyle. Mais ce début de guerre chimique (3) allait paraître anodin en fonction des autres gaz qui allaient être mis en œuvre. Ce fut d’abord le phosgène (CCl2O) utilisé par les français dès 1916, puis le plus célèbre : l’ypérite ou « gaz moutarde » employé par les allemands contre les britanniques à nouveau près de Ypres et qui fut produit en grande quantité en 1918 par les alliés (4). Les soins appropriés pour soigner les soldats gazés furent souvent assez dérisoires (5). On estime que les gaz toxiques entrainèrent 90 000 morts et plus de 1 250 000 gazés qui en gardèrent des séquelles plus ou moins handicapantes.
Dès 1925, la plupart des nations signent une convention d’interdiction des armes chimiques, mais cela n’a pas empêché la constitution de stocks de gaz innervants encore plus mortels que ceux de 1914-1918 (6) qui sont actuellement en cours de destruction grâce à l’action de l’OIAC (Organisation de l’Interdiction des Armes Chimiques).
Jean-Claude Bernier
avril 2015
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) Chlore et dichlore (produits du jour de la SCF)
2) Fritz Haber (1868-1934), chimiste de l’ammoniac et des gaz de combat
3) 1914–1918 : la guerre des gaz
4) 1914–1918 : la guerre chimique
5) Les pharmaciens et la guerre chimique
6) Déjouer le terrorisme chimique : l’apport des nanotechnologies et des détecteurs de gaz toxiques
Pour des informations sur la grande guerre, le site de la Mission du Centenaire est à votre disposition :
Site centenaire.org
Le gaz moutarde (sur le site centenaire.org)
Trois semaines après son départ, l’avion solaire Solar Impulse vient de se poser en Chine. Il a déjà parcouru le tiers de son périple autour du monde de 35 000 km sans aucune goutte de carburant. Depuis le 30 mars sa maquette géante est exposée à Paris à la Cité des Sciences.
Solar impulse est propulsé par quatre moteurs électriques alimentés par des batteries stockant l’énergie électrique fournie par 17 000 cellules solaires (1). Pour les deux ingénieurs suisses initiateurs du projet et les industriels de la chimie qui s’y sont investis, c’est l’aboutissement de treize années de recherche (2). Les cellules photovoltaïques (3) devaient être légères avec un profil aérodynamique, Solvay a remplacé le verre par un plastique fluoré (4). Pour la protection de l’eau et des salissures c’est un film d’Halon un copolymère (5) qui a été retenu. De même pour les batteries ion–lithium (6), le liant pour les électrodes PVDF et l’additif dans l’électrolyte (7) améliorent la circulation des ions et la densité énergétique des batteries, innovations qui se retrouveront dans nos smartphones (8). La structure légère de l’avion est à base de fibres de carbone (9) et, pour l’isolation du cockpit, Bayer a développé des mousses de polyuréthane renforcées de fibres de carbone qui auront d’intéressantes retombées en automobile (10). Les ailes de 72 mètres d’envergure, presque aussi longues que celles d’un Airbus A 380 sont résistantes et légères avec une structure composée de papier laminé entre deux nappes de fibres de carbone et rendue rigide par un polyamide spécial (11) le Torlon PAI.
L’avion ne pèse que le poids d’un gros 4x4, car pour un tel enjeu, le poids voilà l’ennemi. Solar Impulse est un laboratoire d’innovation pour la chimie et les matériaux, c’est aussi un formidable démonstrateur pour les technologies du développement durable. Après son escale en Chine, souhaitons-lui bon vent et allez voir son double à la Cité des Sciences, vous serez épatés.
Jean-Claude Bernier
avril 2015
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) La conversion photovoltaïque de l’énergie solaire
2) Ingénieur de recherche (vidéo 6:43)
3) Un exemple d’énergie renouvelable : panneaux solaires photovoltaïques
4) Les élastomères thermoplastiques (ETP) fluorés : synthèse, propriétés et applications
5) Les cellules et système de l’avion solaire, Chemical World Tour Saison 4 (Fleur et Pierre, vidéo 7:52)
6) Matériaux pour conversion et stockage de l’énergie : avancées et challenges
7) Les nouvelles batteries au lithium, Chemical World Tour Saison 4 (Anna et Axel, vidéo 8:39)
8) Les multiples contributions de la chimie dans la conception des tablettes et des smartphones
9) Les composites carbone/carbone
10) Les matériaux poreux pour améliorer les transports
11) La grande aventure des polyamides
"Solar Impulse SI2 pilote Bertrand Piccard Payerne November 2014" by Milko Vuille - Own work.
Licensed under CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons.
Les djihadistes de Daech ont détruit d'importantes collections d'art pré-islamique conservées à Mossoul, ville d'Irak. Des statues et objets des périodes assyriennes datant de plusieurs siècles avant notre ère, ainsi que le célèbre taureau ailé de la porte de Negal, ont été anéantis. Quelques semaines après avoir brûlé plus de 8000 livres et documents rares de la bibliothèque, Daech poursuit son nettoyage culturel après le nettoyage ethnique et religieux encore plus grave. Le patrimoine c'est la mémoire de l'humanité ; les sculptures, les livres, les bâtiments, les peintures, les vitraux sont le témoignage de l'art et de l'histoire des civilisations. Hélas, sans compter ces déprédations, le climat, la pluie, le vent, altèrent ces témoignages et c'est encore la chimie qui permet de comprendre, d'analyser et de réparer leurs dégradations.
C'est d'abord la chimie analytique qui mène l'enquête et donne son verdict (1). Prennent le relais des instruments de physique tels que le rayonnement synchrotron (2) et le mini accélérateur « Aglaé » dans les propres locaux du musée du Louvre (3) qui analysent et recomposent la structure des surfaces des statues ou la composition de la peinture d'origine d'un tableau du 18e siècle. C'est ensuite la collaboration entre chimistes (4) et spécialistes de l'art qui permet de comprendre les traditions des anciennes générations par une approche à la fois ethnologique et physico-chimique (5). C'est ainsi qu'en collaborant avec des historiens on retrouve l'aspect original des bronzes antiques (6), on peut aussi comprendre et analyser le savoir-faire des verriers de l'Antiquité (7). Au-delà de la sauvegarde de l'héritage du passé on peut aussi par l'analyse des fards retrouvés lors des fouilles égyptiennes savoir comment on vivait et se maquillait plus de 2000 ans avant nous (8).
Oui, la chimie peut nous replonger dans un passé qui revit alors avec ses traditions, mais elle est aussi essentielle pour la connaissance et la restauration du patrimoine.
Jean-Claude Bernier
mars 2015
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) Chimie analytique, art et patrimoine, vers une vision commune
2) Matériaux du patrimoine et altération. Analyse par rayonnement synchrotron
3) Aglaé, ou la Beauté vue par la Science
4) Responsable de laboratoire d’analyses / contrôle qualité (H/F) (fiche métier)
5) Khôl toujours (vidéo, 6:39)
6) Couleurs originelles des bronzes grecs et romains
7) L'art du verrier : des nanotechnologies depuis l'Antiquité !
8) Recette pour un maquillage égyptien (vidéo, 3:00)
Le monde scientifique et industriel de la chimie a été bouleversé par les actions terroristes des 7, 8 et 9 janvier derniers. Chercheurs, enseignants, opérateurs, techniciens, employés et cadres ont participé là où ils étaient aux rassemblements citoyens. Ils ont marqué leurs soutiens aux familles cruellement atteintes et puisé avec les millions de français les motifs de courage et d’apaisement le dimanche 11 janvier. Mais ils agissent aussi tous les jours dans les laboratoires et les usines pour le bien-être de leurs concitoyens et aussi pour leur sécurité et leur sûreté.
Les prix Nobel ont récompensé de nombreux chimistes qui ont fait progresser l’hygiène et la santé et sauvé des millions de vies humaines. Mais ce n’est pas suffisant. En ce moment, même la chimie agit pour la sécurité des français. Elle intervient par exemple dans les micro–capteurs (1) qui détectent des traces de gaz mais aussi de vapeurs d’explosifs (2) et peuvent prévenir et éviter des attentats. En travaillant avec la police scientifique et la gendarmerie, les chimistes déplacent leurs moyens d’analyses sur le terrain (3) au profit de l’enquête. Si la chimie et les forces de sécurité ne peuvent éviter tous les actes terroristes, la chimie reste essentielle pour élucider les crimes et attentats (4). Grâce aux nouvelles techniques séparatives (5) les scènes de crimes sont très soigneusement analysées et passées au peigne fin. Les techniques automatisées de chromatographie complexe (6) permettent de déceler les empreintes génétiques (7) et d’identifier très vite les auteurs criminels comme l’ont été les fanatiques de janvier. Des métiers enthousiasmants de chercheurs et de chimistes analystes au service de nos concitoyens au sein de l’IRCGN (Institut de recherches criminalistiques de la gendarmerie nationale) et de la police scientifique (8) (9) (10) s’ouvrent pour nos jeunes chimistes enquêteurs (11) (12) .
La chimie n’oublie pas Charlie.
Jean-Claude Bernier
Janvier 2015
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) Micro-capteurs à semi-conducteurs pour la détection de dioxyde de carbone [vidéo, 35:51]
2) Les nouvelles techniques d’investigation des explosifs [vidéo, 47:08]
3) Laboratoire sur le terrain au profit de l’enquête [vidéo, 39:30]
4) Chimie et sciences criminelles
5) Sciences et techniques séparatives pour scènes de crime complexes [vidéo, 39:01]
6) Cette arme a-t-elle tiré ?
7) La chimie dans les empreintes génétiques
8) La chimie et la criminalistique à l’IRCGN [vidéo, 30:46]
9) La chimie au service de la sécurité de nos concitoyens [vidéo, 25:12]
10) La police scientifique [vidéo,33:14]
11) Responsable d’un laboratoire d’analyses (fiche métier)
12) Technicien chimiste (H/F) (fiche métier)
Les parisiens et franciliens seront-ils privés des soirées d’hiver passées douillettement au coin du feu ? Alors que le « bois-énergie » fait partie des combustibles renouvelables recommandés pour la transition énergétique on l’accuse maintenant de polluer l’air des grandes agglomérations (1). Qu’en est-il ?
Le bois, composé presque essentiellement de carbone, hydrogène et oxygène, brûle en trois étapes :
- C’est d’abord l’eau d’humidité et liée qui s’échappe vers 100 – 150 °C ;
- Les gaz combustibles CO (2), H2 et les hydrocarbures brûlent avec l’oxygène de l’air en une belle flamme jaune ;
- Le carbone charbonneux (3) rougeoie et s’oxyde à 800 °C, à la fin ne restent que les cendres (4).
Son bilan en gaz à effet de serre est nettement à son avantage 40/80 kg de CO2 /MWh (5), 5 fois moins que le gaz naturel et 10 fois moins que le fioul (6). Mais si dans les chaudières à granulés ou à plaquettes cet avantage, y compris financier, est réel, dans les foyers ouverts la combustion est incomplète. Se dégagent alors du CO imbrûlé, des HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques), des COV (composés organiques volatils), NOx (7) et surtout des particules fines et ultrafines dangereuses pour la santé. Les études de l’INERIS et de l’ADEME (8) ont montré que les émissions de particules issues de la combustion de bois en foyers ouverts dépassaient largement et parfois d’un facteur 3 les émissions polluantes des transports routiers et ceci principalement dans le cas du chauffage domestique. Faut-il sacrifier la joie de contempler les flammes dansantes dans la cheminée et la boucher ou y mettre un insert moderne panoramique qui a le label vert ADEME (9) ?
Cruel dilemme quand on veut une bonne note d’AIRPARIF.
Jean-Claude Bernier
Janvier 2015
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) La qualité de l’air en question
2) Le monoxyde de carbone (produits du jour)
3) L’obtention de charbons actifs
4) Les végétaux contiennent du vanadium, du molybdène et du chrome
5) Le dioxyde de carbone (produits du jour)
6) Se loger, se déplacer : peut-on se libérer de l’addiction aux énergies fossiles ?
7) La chimie atmosphérique : contexte, récents développements et applications
8) Technicien environnement (fiche métier)
9) Responsable assurance qualité (fiche métier)