Pour aller plus loin avec la question 1

En France, la prévalence globale du diabète est estimée à environ 5% de la population, mais c’est une maladie qui est sous-estimée compte tenu de son caractère largement silencieux. Le diabète constitue un des principaux facteurs de risques cardiovasculaires. Les autres complications dues au diabète sont, entre autres, le risque d’accident vasculaire cérébral (AVC), de cécité, d’insuffisance rénale et de neuropathie périphérique.

Pour aller plus loin avec la question 2

Le glucose est un sucre de formule brute C₆H₁₂O₆. La régulation de la glycémie (concentration du glucose dans le sang, le taux normal de glycémie se situant entre 0,7 g et 1,1 g par litre de sang) dépend essentiellement de la capacité des cellules à absorber le glucose. C’est l’insuline (en savoir plus sur l'insuline), une hormone secrétée par le pancréas, qui contrôle l’entrée du glucose dans les cellules. Le diabète se caractérise par un taux de glycémie à jeun supérieur à 1,10 g/L. Il s’agit d’hyperglycémie.
 

Pour aller plus loin avec la question 4

Différents types de médicaments sont sur le marché :

• Les biguanidines (formule de la guanidine: H₂N-C(=NH)-NH₂), tels que la metformine de formule (CH₃)₂N-C(=NH)NH-C(=NH)-NH₂, ont une action qui limite l’hyperglycémie.
• Les sulfamides de formule générale C₆H₆-SO₂-NH-CO-NH-R augmentent la libération d’insuline par les cellules du pancréas.
• Les gliflozines augmentent l’élimination urinaire du glucose.

Pour aller plus loin avec la question 5

Du fait de cette utilisation, il arrive que des malades diabétiques ne puissent pas avoir leur traitement du fait de l’indisponibilité du médicament en pharmacie. La Haute Autorité pour la santé vient de donner son feu vert pour l’utilisation de ce médicament vendu sous le nom de Wegovy.

Dans le cadre du colloque Chimie et alimentation du 12 février 2025 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 !

Le noir de carbone est un matériau constitué à près de 99 % de carbone et se présente sous la forme de petites sphères de 100 nm environ entre elles pour former d’abord des agrégats de quelques centaines de nm et ensuite d’agglomérats de l’ordre de 50 µm. La production mondiale actuelle est estimée à plus de 18 millions de tonnes par an pour un marché de plus de 20 milliards d’euros !

Cette production est consacrée pour 65% à l’industrie des pneumatiques en tant qu’agent de résistance à l’usure, pour 31 % comme additif pour d’autres caoutchoucs et plastiques, le reste pour des spécialités comme les encres (toners) et des revêtements de peinture.

Pour exemple, un pneu de 7 kg contient entre 3 et 3,5 kg de noir de carbone.

Le noir de carbone est connu depuis plus de 1500 ans ! En effet les Chinois le fabriquaient en chauffant des huiles végétales dans une enceinte fermée avec une entrée d’air minimale qu’ils contrôlaient. Le noir de carbone était obtenu à partir des gaz formés et se déposait sur les parois de la chambre réactionnelle.

Après la découverte du pétrole aux USA, un nouveau procédé (procédé Furnace) utilise la combustion incomplète des huiles lourdes issues de la distillation du pétrole par pyrolyse (chauffage en atmosphère pauvre en oxygène) vers 1500 °C. La durée de cette réaction rapide dure moins de 1/10^e de seconde ! Hélas le noir de carbone est obtenu avec un faible rendement (entre 30 et 50 % selon le type de noir de carbone).

Ce procédé est extrêmement polluant car il est accompagné de dégagements de SO₂ et de NO₂ à laquelle s’ajoute l’émission de l’ordre de 2,5 tonnes de CO₂ par tonne de noir de carbone !

Une voie consiste en la pyrolyse du gaz naturel à haute température pour former à la fois de l’hydrogène et du carbone solide selon l’équation-bilan suivante : CH₄ = C + 2 H₂. Il s’agit d’un procédé discontinu (en batch) nommé procédé thermal black. Il permet de produire des noirs de carbone spéciaux essentiellement constitués de grosses particules et utilisés comme pigments.

Un nouveau procédé de pyrolyse du gaz naturel continu (cette fois) est en phase de développement et utilise un four à plasma, alimenté par du courant électrique avec une consommation comprise entre 3,3 et 10 kWh par kg de noir de carbone formé. Sous l’effet du passage du courant le gaz (généralement de l’hydrogène recyclé issu du produit lui-même) est chauffé à haute température (supérieure à 3000 °C) et s’accompagne d’une ionisation en libérant des électrons créant ainsi un très bon conducteur électrique gazeux. Le gaz naturel est injecté dans l’écoulement plasma pour obtenir une température comprise entre 1500 et 1800°C en fonction de la qualité de noir de carbone recherchée. Les électrodes utilisées sont constituées par du graphite (variété conductrice du carbone !). On les remplace au fur et à mesure de leur usure simplement par un dispositif mécanique automatique. Ce procédé a été étudié pendant de nombreuses années à l’Ecole des Mines de Paris (centre Persée -Sophia Antipolis). Depuis 2012 ce procédé a été développé industriellement par la société californienne « Monolith Materials » en collaboration avec l’École des Mines de Paris. Ce procédé est devenu rentable et est appelé à remplacer le procédé de pyrolyse thermique du gaz naturel car il produit en même temps de l’hydrogène décarboné dont le coût de production est inférieur de 50 % à celui obtenu par électrolyse de l’eau. Mais si une 1 tonne de méthane permet de produire 250 kg d’hydrogène il fournit aussi 750 kg de carbone… Se posera alors la question de trouver de nouvelles applications pour ce carbone solide obtenu à de très grandes échelles : plusieurs pistes sont à l’étude !

L'auteur, Jean-Pierre Foulon, tient à remercier vivement Monsieur Laurent Fulchéri, Directeur de Recherche Université PSL, Mines ParisTech Persée, qui l’a beaucoup aidé pour rédiger cette note pédagogique.

Pour en savoir plus
La pyrolyse du méthane : de l’hydrogène « gris » à l’hydrogène « turquoise », L. Fulcheri, L’Actualité Chimique (octobre 2021) N°466 pp. 28-34
Noir de carbone sur le site Elementarium

Crédit illustration : Vladimir Razgulyaev / Adobe Stock
 

Depuis de nombreuses années, le modèle économique passe progressivement d’une économie linéaire (on produit, on consomme et on jette) à une économie circulaire prenant en compte l’éco-conception, l’économie des ressources et de l’énergie et la valorisation des déchets. Les principes de l’économie circulaire s’appliquent aux batteries électriques des véhicules électriques.

Parties des programmes de physique-chimie associées

• Programme spécifique de physique-chimie pour la classe de première professionnelle propres au groupement de spécialités 5, rassemblant les spécialités de baccalauréats professionnels mobilisant des compétences professionnelles qui nécessitent de solides connaissances dans le domaine de la chimie – Partie Chimie : « Comment analyser, transformer ou exploiter les matériaux dans lerespect de l’environnement ? »
• Programme de la spécialité physique-chimie de terminale générale – Partie « Constitution et transformations de la matière » : 3. Prévoir l’état final d’un système, siège d’une transformation chimique, A) Prévoir le sens d’évolution spontanée d’un système chimique, C) Forcer le sens d’évolution d’un système
• Programmes de physique-chimie et mathématiques de première et terminale STI2D – Partie « Matière et matériaux » / Oxydo-réduction
• Programme de physique-chimie et mathématiques de terminale STL – Partie « Constitution de la matière » / Réactions d’oxydo-réduction

La vidéo commence par une brève description des premières étapes de fabrication du chocolat en partant des fèves de cacao. Les réactions qui ont lieu lors de la fermentation des fèves puis de leur torréfaction sont précisées et permettent de comprendre la création des très nombreuses molécules responsables du bon gout des chocolats.

La vidéo se présente en 4 parties :

• Fabrication du chocolat
• Composition du chocolat
• Goût du chocolat
• Des composés actifs dans le chocolat ?

Dominant le Jardin des Plantes à Paris, la Gloriette du Muséum est une des plus anciennes constructions métalliques, fabriquée au XVIII^e siècle dans les forges de Buffon. Mais les métaux, ça s’oxyde…

On s’intéresse ici à des produits très fréquemment rencontrées dans la vie courante : vêtements de pluie (Gore-Tex), ruban antiadhésif pour du matériel médical, revêtements des poêles de cuisson, emballages alimentaires, cosmétiques waterproof.

Pour aller plus loin avec la question 3

Depuis la découverte du PTFE, le développement des PFAS a connu un grand essor. Les PFAS forment une famille de plusieurs milliers de composés chimiques, on parle de 4000, 5000 peut-être 10000 substances. Ils existent sous forme liquide (la plus courante) (exemple : les alcools fluorotélomères, comme le C10H4F17OH, qui servent de base pour créer des polymères fluorés), gazeuse (exemple : réfrigérants à base d’hydrofluorocarbures HCFC) mais aussi solide (exemple : les fluoropolymères).

Pour aller plus loin avec la question 4

Outre les applications présentées en introduction, les PFAS sont utilisées dans les pesticides, les mousses anti-incendie, les dispositifs médicaux ou encore le fart pour améliorer la glisse des skis, les téléphones portables, les tablettes et les systèmes de télécommunication, les avions, les panneaux solaires, les batteries. Elles sont présentes dans de nombreuses usines en tant que réactifs ou fluides (lubrifiants ou réfrigérants) ou comme éléments d’équipement (pompes, vannes, tuyaux, joints).

Pour aller plus loin avec la question 6

Le premier scandale sanitaire de grande ampleur relatif aux PFAS date de 2001 aux USA : la firme DuPont est accusée d’avoir contaminé avec l’acide perfluorooctanoïque (PFOA) plus de 70.000 personnes lors de la fabrication du Téflon™ (le film Dark Waters en 2019 relate cette l’affaire).
À partir des années 2000, plusieurs études scientifiques ont pointé du doigt les conséquences potentielles sur la santé humaine et l’environnement (dans l’eau, l’air ou les sols) de ces substances.  Ils peuvent avoir des effets délétères pour l’être humain : augmentation du taux de cholestérol, cancers, effets sur la fertilité et le développement du fœtus, sur le foie, les reins… Ils sont aussi suspectés d’interférer avec le système endocrinien (thyroïde) et immunitaire.

Pour aller plus loin avec la question 7

Face à cette famille très large de substances, les recherches sur leur toxicité se sont accélérées et les réglementations évoluent rapidement. En Europe, plusieurs actions sont en cours pour compléter la convention de Stockholm sur d’autres familles de composés perfluorés. La stratégie européenne via le règlement REACH sur les produits chimiques prévoit de restreindre les usages de PFAS aux seuls usages essentiels pour la société. En France, un plan d’action ministériel sur les PFAS a été publié dans l’objectif de protéger les populations et l’environnement. Le parcours parlementaire de la proposition de restreignant l’usage des PFAS (sans interdire les ustensiles de cuisine qui en contiennent !) a été interrompu par la dissolution de l’Assemblée Nationale.

Voir la vidéo Romain – Chercheur en chimie sur le site du CEA
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Comment le chimiste Pierre Potier parvient à extraire des feuilles de l'if européen des molécules pour conduire à l'un des médicaments anticancéreux les plus utilisés dans le monde. Une vraie success story !

 Découvrez Emmanuel responsable de production dans une usine de produits chimiques. Chef d’orchestre de l’organisation : domaines scientifiques et techniques, contrôle des processus, gestion d’équipes…

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