La chimie des biocarburants - l’alcool et ses dérivés, les huiles végétales et leurs esters méthyliques (EMHV) - est expliquée. La production mondiale et européenne est examinée en fonction du contenu énergétique. Il faut aussi se pencher sur l’efficacité énergétique de chaque carburant, à savoir l’énergie récupérée par litre en fonction de l’énergie dépensée pour le produire. Enfin tous les problèmes économiques et environnementaux provoqués par les cultures intensives industrielles sont évoqués et concluent à la nécessité de se tourner vers les carburants de deuxième génération.

L’industrie chimique étant au deux tiers une chimie carbonée, devant l’épuisement et le coût des ressources fossiles, la chimie se tourne vers la biomasse comme source de carbone. Plusieurs modèles de la chimie du végétal se développent l’oléochimie, la chimie de sucres, la thermochimie de la biomasse… Les fabrications sont multiples: les lubrifiants, les bioplastiques et de nombreux intermédiaires de la chimie de spécialité. L’analyse économique montre qu’il y a de réelles opportunités de développements commerciaux à condition de ne pas concurrencer les ressources alimentaires.

L’impératif que l’activité humaine doit respecter les règles du développement durable est maintenant bien intégré. La chimie de l’avenir pourrait avoir à se passer de pétrole et de hautes consommations d’énergie. Elle peut espérer y parvenir en s’inspirant des mécanismes à l’œuvre dans le monde vivant. Cette démarche conduit à développer les biotechnologies qui copient les systèmes vivants pour mettre en œuvre des procédés chimiques aujourd’hui exploités à grands renforts d’énergie. L’article fait une revue des biotechnologies prometteuses, déjà exploitées ou envisagées. Elle introduit le lecteur dans les évolutions que la chimie ne manquera pas de prendre dans les décennies qui viennent.

La catalyse hétérogène est un pilier essentiel de la chimie nouvelle comme outil du développement durable, permettant économie d'atomes et d'énergie, intensification des procédés, utilisation du carbone renouvelable, dépollution.

Pour cela, la conception à dessein et l'élaboration maîtrisée de nouveaux matériaux catalytiques sont au cœur de la recherche et du développement : matériaux dont la texture est maîtrisée du nanomètre au micromètre et hiérarchiquement structurés, matériaux dont la structure permet d'accéder à la catalyse monosite, avec des nanoparticules métalliques ou oxydes de taille contrôlée et monodisperse. L’article familiarise bien le lecteur avec la richesse des structures des matériaux en chimie ainsi qu’avec la science des surfaces. Il reste rédigé de façon simple.

Depuis 3,5 milliards d’années, les microalgues ont colonisé l’eau, les sols, les arbres, tout en abaissant considérablement le niveau de dioxyde de carbone de l’atmosphère et en l’enrichissant en oxygène grâce à la photosynthèse. Nous leur devons les antioxydants, les caroténoïdes, les oméga-3… ainsi que bon nombre de substances d’intérêt pharmaceutique, dont beaucoup restent à découvrir.

Des exemples sont présentés et expliqués ainsi que les systèmes de culture existants et à venir. L’avantage des microalgues sur les plantes supérieures est leur rapidité de développement. Leur culture en continu permet d’orienter leur métabolisme ouvrant ainsi la voie à une chimie renouvelable qui n’empiète pas sur les sols réservés à l’agriculture et à la forêt.

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Avec les craintes de la raréfaction des matières fossiles et celles d’un changement climatique catastrophique lié à l’accumulation massive du dioxyde de carbone non endogène dans l’atmosphère, l’homme a redécouvert les vertus de la biomasse.

L’objectif est ici de dresser un panorama des différentes biomasses, des attentes et des verrous dans ce domaine ainsi que de donner quelques éléments chiffrés sur les volumes d’utilisation de cette biomasse. Sans tabou, les enjeux pour le monde de demain sont présentés : il faudra avec du pétrole, un peu de charbon, du gaz, des énergies renouvelables et de multiples sources de biomasse, fournir de l’énergie et de la nourriture à plus de neuf milliards d’individus, tout en sachant que d’autres éléments tels que l’eau et le sol vont devenir rares.

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Un article général d’introduction de la chimie des polymères. Les définitions générales sont d’abord présentées avec précision. Les différents types de polymérisation sont précisés de manière concise et les aspects structuraux sont présentés successivement, de manière très logique, en fonction de l’échelle d’observation : d’abord microscopique, puis moléculaire et enfin supramoléculaire.

Cette mise au point très complète des travaux et projets internationaux est extraite d’une présentation aux communautés européennes. Elle montre que la créativité des scientifiques sait exploiter la richesse potentielle de la chimie du dioxyde de carbone pour que cette molécule passe du statut de gaz à effet de serre, dangereux pour l’avenir de la planète à celui d’une molécule qui pourrait devenir la matière première d’une véritable révolution industrielle adaptée aux besoins énergétiques croissants de notre civilisation moderne.

Des usines pilotes en fonctionnement montrent que, en utilisant l’hydrogène produit par l’électrolyse de l’eau à partir de l’énergie électrique issue de sources d’énergie renouvelables intermittentes (solaire, éolien), le couplage CO/H₂ peut servir soit à fabriquer une nouvelle source de méthane pour réguler la production d’énergie électrique, soit à produire du méthanol, matière première industrielle qui ouvre la voie à une chimie diversifiée.

Par ailleurs le même couplage CO₂/H₂ appliqué à la gazéification directe du charbon dans les gisements, permet d’envisager une exploitation non polluante et plus rentable de cette énergie fossile abondante et parmi les moins coûteuses, à la fois comme source d’électricité et comme matière première industrielle.

L’utilisation de la matière végétale comme source première de produits chimiques s’est pratiquée de tous temps. Elle s’est développée à l’ère de la révolution industrielle puis a été éclipsée par la disponibilité du pétrole mais revient aujourd’hui au moment où celui-ci se raréfie. Elle constitue déjà une branche industrielle puisque qu’elle est à la base de plus de 5% de la production chimique. L’analyse de la géographie et de l’économie indique que la chimie française est très bien placée pour bénéficier de ce mouvement et que la création d’une industrie correspondante – comportant de nouveaux métiers (bioraffineurs, chimistes biosourcés, biotechnologues) - se poursuit activement. Des exemples de productions actuelles importantes, comme celle de l’isosorbitol qui confère de nouvelles propriétés à certains matériaux polymères, ou en croissance comme celle de l’acide succinique, intermédiaire chimique important, sont entre autres décrits dans ce chapitre ainsi que les activités stimulantes de l’association Chimie du Végétal (ACDV).

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.