Le volume 4 de la collection Chimie et... Junior est paru.
L’avenir de la planète dépend de l’évolution du climat et des sources d’énergie utilisées et utilisables dans le futur. Comprendre les problèmes à résoudre pour faire les choix et les efforts nécessaires concerne tous les habitants de la Terre pour longtemps.
Dans le domaine du climat comme dans celui de l’énergie, les chimistes sont au service de la transition énergétique à travers de nombreux métiers qui se développent et se diversifient. Les fiches professionnelles permettent de mieux les connaître.
Enfin avec le coin des jeux testez en famille les connaissances en chimie et en mathématique dans ce domaine.
En savoir plus et commander l'ouvrage "La Chimie, l’Énergie et le Climat"
La collection Chimie et... Junior a pour objectifs :
- d’illustrer par des exemples issus de récents résultats de la recherche académique et industriel, le programme du cycle 4 des collèges ;
- de faire agréablement découvrir aux collégiens et aux lycéens, l’importance des sciences de la chimie dans la vie quotidienne, notamment dans les domaines porteurs, afin de les aider à choisir leur orientation et à préparer leur avenir professionnel.
Le point faible de l’électricité produite par les éoliennes ou les panneaux photovoltaïques (1), c’est l’intermittence. Les media nous ont habitués aux abus de langages « la puissance de ce parc photovoltaïque ou de cette ferme d’éoliennes permet d’alimenter une ville de 50 000 habitants » … Et bien non ! Que feront ces malheureux la nuit ou les jours nuageux et sans vent, privés de chauffage, d’éclairage, de téléphone et d’ascenseur ? Se pose donc le problème de stocker l’électricité (2) non pas à l’échelle de quelques watts pour votre smartphone mais à quelques centaines de mégawatts pendant au moins 24 heures.
Elon Musk, le médiatique président de TESLA, a saisi l’opportunité qui se présente en Australie-Méridionale, frappée de black-out répétitifs dus à l’arrêt de centrales au charbon, à l’excès de renouvelables et à la désorganisation de son réseau par des pluies diluviennes (3). Les industries du sud de l’Australie, et en particulier les zones portuaires d’Adélaïde et de Perth, réclament à cor et à cri la construction d’une centrale thermique à gaz pour les alimenter. Suite à un appel d’offre du gouvernement méridional, Elan Musk leur propose d’installer un stockage de 100 MW (129 MWh) à Jamestown près du parc éolien de Hornsdale géré par le français Neoen (4), utilisant sa technique Powerpack, composée de 788 armoires comportant chacune 16 batteries lithium-ion (5) avec leurs composants électroniques de charge/décharge et onduleurs programmés. Il propose au Premier ministre du gouvernement de le lui livrer en 3 mois, d’ici décembre 2017, au prix de 250 $ le KWh (ce qui fait tout de même 33 millions de $) et gratuitement s’il ne tient pas les délais ! On connaissait déjà ses batteries Powerwall de Tesla pour les particuliers désireux d’autoconsommer leur électricité solaire de 6 à 14 KWh mais là, il franchit un sacré palier. Il ne craint pas de dire que c’est la plus importante unité de stockage en batteries au monde ; ce n’est pas tout à fait exact car le chinois Rongke Power et l’américain UET construisent près de Dalian en Chine un ensemble de batterie flux vanadium (redox) d’une capacité de 200 MW (6). En dehors de la performance technologique, on peut réfléchir au prix fourni en prenant une durée de vie de 3 ans et 1000 cycles décharges/recharges qui met le prix à 0,25 € du KWh stocké. L’investissement pour un terawatt-heure (TWh) serait suivant cette technologie de 250.109 soit 230 milliards d’euros de 250.109 dollars, soit 230 milliards d’euros, et immobiliserait 300 000 tonnes de lithium. Calculez combien il faudrait pour stocker la moitié de la production photovoltaïque française, 4,5 TWh. C’est sûr, même en baissant les prix et en améliorant la durée de vie ce n’est pas encore la solution (7).
Jean-Claude Bernier
Août 2017
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Un exemple d’énergie renouvelable : les panneaux solaires photovoltaïques
(2) Matériaux pour conversion et stockage de l’énergie : avancées et challenges
(3) Le challenge de l’électricité verte
(4) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique
(5) Piles à combustible et batteries au lithium
(6) Les enjeux de la chimie dans la production d’électricité
(7) L’hydrogène qui valorise les énergies renouvelables (vidéo 7:36)
Les images tragiques de l’incendie de la tour Grenfell à Londres dans la nuit du 13 au 14 juin ont ému et horrifié nombre de téléspectateurs. En tant que chimistes nous avons été interpellés par l’observation des flammes qui se propageaient très rapidement en façade de cette tour et des dégagements de fumées inhabituels issus du bardage.
Il semblerait que ce soit l’isolation thermique par l’extérieur (ITE) du bâtiment qui soit en cause bien qu’elle soit l’une des meilleures méthodes d’isolation (1). En effet les travaux de rénovation thermique de la tour réalisés par le bailleur londonien ont consisté à fixer en façades des panneaux faits de deux plaques d’aluminium pré-laquées thermocollées de part et d’autre d’une âme de quelques centimètres d’épaisseur de matière isolante comme le polyéthylène (PE) (2). Ces panneaux bien rigides offrent plusieurs avantages : esthétiques, faible poids, résistance à la corrosion et aux intempéries et bien sûr coefficient d’isolation thermique excellent (3).
Ces panneaux qui constituent le bardage des façades de la tour Grenfell mis en place en 2015 sont de type Reynobond® fabriqués par Arconic une société américaine filiale d’ALCOA, un géant de l’aluminium, et située à Merxheim dans le Haut-Rhin en France. Cette société livre aux entreprises de construction plusieurs types de « sandwiches » (4) :
- une entrée de gamme où l’âme est constituée de polyéthylène expansé (PE) entre les deux plaques d’aluminium, qui est recommandée par le constructeur pour les immeubles de faible hauteur ;
- des produits plus sophistiqués comportant des versions dites FR (Fire Retardant) comportant des retardateurs de flammes (5) qui peuvent être des hydroxydes métalliques ou des dérivés halogénés ;
- des produits plus sophistiqués ignifugés avec des polymères autres que le PE (polyéthylène) ou PS (polystyrène) comme le polyisocyanurate et ignifugé, qui ont de meilleures résistances au feu pour des immeubles de plus grande hauteur.
Alors que s’est-il passé ? Lors du chantier de rénovation, l’entreprise londonienne a-t-elle utilisé un produit entrée de gamme au lieu du Reynobond® FR ? La présence d’une lame d’air entre le panneau extérieur et l’isolant polymère en façade a-t-elle joué le rôle d’une cheminée accélérant la combustion ? Si les isolants comme le polyisocyanurate ou ceux avec un retardateur de flamme ont des temps de résistance à l’incendie supérieurs à ceux du polystyrène expansé, il n’en reste pas moins que la laine de roche compressée est préférable dans cette application particulière. En effet les essais de tenue au feu menés au CNPP (Centre national de prévention et de protection) de Vernon soulignent que le matériau a tendance à générer des fumées nocives notamment de l’acide cyanhydrique HCN et du monoxyde de carbone CO. De plus, dans ce type d’incendie où la température peut atteindre près de 1000°C, les plaques d’aluminium dont la température de fusion est de 660°C s’effondrent (6).
L’isolation de l’habitat et surtout des tours exige un cahier de charges très strict qui doit prendre en compte toutes les caractéristiques chimiques, thermiques et mécaniques des matériaux (7), sinon des incendies meurtriers peuvent encore se reproduire.
Jean-Claude Bernier
Juillet 2017
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) L’isolation dans l’habitat : la chimie pour ne pas gaspiller de calories !
(2) Le polyéthylène (produit du jour de la SCF)
(3) La chimie au service de l’efficacité énergétique : comment concevoir un habitat performant ?
(4) Matériaux composites à matrices polymères
(5) Le textile, un matériau multifonctionnel
(6) Sciences et techniques séparatives pour scènes de crimes complexes. Application à la détection des accélérateurs d’incendie
(7) Vivre en économisant cette « chère » énergie
Après délibération, le jury international des Deauville Green Awards 2017 a attribué Le trophée d’or – Transition énergétique à François Demerliac pour le film « Des idées plein la tech / Microalgues / l’Eldorado » Production VIRTUEL.
Les chaînes de télévision françaises peuvent-elles être accusées de mise en danger d’autrui ? Plusieurs dermatologues l’auraient bien voulu après les émissions de début juin, dont un journal télévisé, commentant un numéro spécial d’une publication bien connue des consommateurs sur les produits cosmétiques. Les journalistes de France 2 et de France 3 dans leur élan « politiquement correct » vantaient le « do it yourself » bio avec les produits naturels rejoignant la mode du « home made » venant des États-Unis et la croyance que toute substance venant de la nature est bénéfique pour la santé.
Cette mode des produits naturels oppose le naturel à l’artificiel, le bio à la chimie. Mais qu’est-ce qu’un produit naturel et qu’est-ce qu’un produit artificiel ? Tous deux possèdent le produit actif qui soigne dans un médicament ou protège dans un cosmétique.
Pour survivre, la plante ou l’arbre ont développé une machinerie moléculaire (1) pour résister au froid ou la chaleur et sélectionné des toxines pour leur défense et une chimie de photosynthèse pour se nourrir. Le principe actif est alors mélangé à des milliers d’autres molécules et il est difficile de le « pêcher », de l’isoler et de le caractériser. La chimie par synthèse ou hémisynthèse (2) fait réagir un nombre limité de réactifs. Elle dispose de moyens analytiques performants qui lui permettent d’isoler un produit actif avec le minimum d’impuretés et bien caractérisé.
Le second point important pour l’application du principe actif (3) est la dose, sa quantité et sa fréquence d’application. Il est indispensable d’avoir une parfaite maîtrise de la pureté du produit administré et de la méthodologie de son dosage. Ce qui fait la différence entre un médicament et le poison, c’est « la dose » ! (4)
Les exemples des huiles essentielles (HE) qui sont très à la mode sont édifiants. Très concentrées elles sont souvent un cocktail de molécules pas toujours bienfaisantes. Sont considérées comme toxiques les huiles essentielles de sauge, d’hysope, de thym, d’eucalyptus et de camphre. L’huile essentielle de cannelle, riche en thymol, attaque le foie et l’intestin, une goutte tue un chat ! Les centres anti-poison et de santé relèvent chaque année des intoxications dues aux végétaux, des eczémas de contact, des dermites par irritations ou allergies et des phototoxicités (5). Ce qui est en cause dans la fabrication et la formulation des « crèmes», c’est à la fois la chaîne d’approvisionnement des produits et la mauvaise conservation.
L’industrie des cosmétiques et des parfums dispose de moyens analytiques (6) et technologiques de synthèse et de séparation de molécules par extraction, distillation, entraînement par micro-fluidique… Contrôlés par les DREAL (Direction Régionale de l’Environnement de l’Aménagement et du Logement), les fabricants disposent de moyens analytiques les plus modernes et d’un contrôle qualité rigoureux. L’innovation (7) et la recherche sont actives (8), par exemple sur la micro-encapsulation, les bioactifs en liaison avec le microbiote de la peau, les parfums sans alcool… (9). On est loin du coin cuisine individuel et des conseils hasardeux.
Jean-Claude Bernier
Juin 2017
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) L’analyse végétale depuis le XVIe siècle
(2) Les produits phytopharmaceutiques pour une alimentation de qualité pour tous
(3) Chimie et santé : risques et bienfaits
(4) Chimie et poisons
(5) L’aventure des produits inoffensifs : une approche pionnière de la sécurité en cosmétique
(6) Techniques analytiques et chimie de l’environnement
(7) Vision d’avenir de l’industrie dans le domaine des parfums, arômes, senteurs et saveurs
(8) Nouveaux actifs et nouveaux ingrédients
(9) La chimie au cœur de l’innovation en parfumerie-cosmétique : le contexte économique et réglementaire et les défis de la recherche
Le Grand Prix : les jeunes journalistes de la chimie est un concours étudiant télévisé ouvert aux futurs journalistes et organisé par la Fondation de la Maison de la Chimie, qui en a confié l’organisation à MCE, Ma Chaîne Étudiante, et en partenariat avec les journaux Sciences et Avenir et Le Figaro. L’objectif de ce concours, unique en son genre, est de vous faire aimer la science et la chimie.
En 2017, quatre nouveaux binômes d’étudiants en journalisme ont été choisi et ont réalisé un sujet (article + interview vidéo) sur l’univers de la chimie.
Il s’agit de récompenser le meilleur reportage (article et interview filmée) sur un thème d’actualité lié à la science et pour une part à la chimie, et ainsi donner une notoriété méritée au binôme le plus prometteur de la nouvelle génération de journalistes.
La cérémonie de remise du Grand Prix aura lieu le 29 juin 2017 à la Maison de la Chimie.
Découvrez tous les épisodes web et tv sur la page dédiée de la chaîne MCE.
Les Internationaux de France à Roland-Garros ont entamé leur seconde semaine et les champions de tennis n’arrêtent pas de martyriser la petite balle jaune. C’est une petite sphère de 57 grammes et de 6,5 centimètres de diamètre. Lors des 4 millièmes de seconde de contact avec le tamis en fibres synthétiques (1) de la raquette en matériau composite (2), elle se transforme en une galette de 2 centimètres d’épaisseur, il faut donc qu’elle ait une fameuse élasticité. C’est pourquoi le cœur de la balle de tennis est constitué de deux hémisphères de caoutchouc naturel (3) d’épaisseur de 2 à 6 millimètres, vulcanisé avec du soufre et mélangé à chaud avec des durcisseurs (4). Après collage de ces deux coques avec un adhésif élastomère (5) on les revêt d’une colle liquide pour fixer les bandes de feutre à base de fibres de coton, laine et nylon (6). Ce feutre est aussi traité avec un revêtement hydrophobe pour éviter qu’il s’imprègne d’eau, il est de couleur jaune fluo car c’est la couleur optique la mieux visible à l’œil nu et à la télévision (7).
Pour être homologué, la balle doit répondre aux spécifications de la Fédération Française de Tennis. Lâchée d’une hauteur de 100 inches (2,54 m), la balle de compétition doit rebondir à une hauteur comprise entre 135 et 147 centimètres. Pour donner plus de dureté et plus de rebond les fabricants mettent sous pression l’intérieur de la balle soit en utilisant un liquide comme le formaldéhyde (8) ou un sel d’ammonium qui libèrent un gaz lors du collage des deux demi-coques. L’enveloppe n’est pas totalement étanche et les balles peuvent perdre leur propriété en fonction du temps. Dans les grands tournois les balles sont changées tous les neuf jeux par précaution. C’est plus pour parer à l’usure du feutre. A Roland-Garros, c’est plus de 60 000 balles qui sont utilisées ; elles se retrouvent partiellement recyclées en revêtement de sols de salles de sports (9). La force transmise par la raquette propulse les balles à des vitesses incroyables. Les spectateurs regardent souvent la valeur de ces vitesses des balles d’engagement sur le tableau d’affichage. Ce sont des radars doppler (10) qui calculent la vitesse. Dans le court central ils sont disposés au-dessus des bâches vertes derrière les joueurs, ils sont de même type que ceux qui contrôlent la vitesse des automobiles. Le record (11) est actuellement détenu par un obscur joueur Samuel Groth lors d’un tournoi en Corée du sud à 263 km/h ! Pas étonnant que lors d’un « ace » on peine à suivre la petite balle jaune à la télé !
Jean-Claude Bernier
Juin 2017
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Les matériaux de la performance
(2) Les matériaux composites dans le sport
(3) L’élasticité du caoutchouc
(4) Le caoutchouc synthétique
(5) La chimie et le sport autour du monde
(6) La grande aventure des polyamides
(7) La chimie crée sa couleur… sur la palette du peintre
(8) Formaldéhyde (produit du jour de la SCF)
(9) Une rentrée olympique
(10) Les radars des avions Rafale
(11) Technologie et performance sportive
Un exemple avec « l’effet fromage » et certains antidépresseurs.
En quoi certains fromages, en particulier les plus fermentés, peuvent-ils influencer l’efficacité ou entraîner des effets secondaires majeurs de certains traitements contre des pathologies telles que la dépression ou la maladie de Parkinson ?
La dopamine et la sérotonine
La dopamine et la sérotonine sont des neurotransmetteurs. Ils jouent un rôle majeur au niveau des humeurs, de notre énergie au quotidien comme de notre équilibre psychique et somatique. Le moindre déséquilibre de leur métabolisme (production versus destruction) conduit fatalement et réciproquement à des pathologies comme la maladie de Parkinson ou la dépression.
|  |
| sérotonine | dopamine |
Leurs formules ci-dessus montrent l’existence d’une fonction amine (…-NH2), d’où le terme utilisé de « bioamines » c’est-à-dire amines de la vie.
MAO et IMAO
Certaines enzymes, appelés MAO pour Mono Amines Oxydases, sont des enzymes endogènes situées pour l’essentiel au niveau de l’intestin grêle, du foie, du plasma et du cerveau. Leur fonction naturelle est de dégrader l’excès des amines telles que la dopamine ou la sérotonine et de sauvegarder ainsi l’équilibre tant recherché.
Les IMAO, pour Inhibiteurs de MAO, sont des substances chimiques endogènes ou exogènes qui inhibent (empêchent) l’action de la dégradation des bioamines. Ainsi ils permettent de maintenir, pour l’essentiel, le niveau physiologique de la dopamine ou de la sérotonine qui font défaut dans des maladies telles que la dépression ou la maladie de Parkinson.
Parmi les IMAO on peut citer une famille de médicaments appelée « tricycliques » (1), plus particulièrement utilisés contre la dépression.
Fromage et tyramine
Tous les fromages, mais plus particulièrement les plus fermentés, contiennent un fort taux d’une substance chimique dite TYRAMINE (du grec tyri=fromage et amine).
Sa formule chimique montre aussi l’existence d’une fonction amine et une forte ressemblance avec la formule de la dopamine, et par extrapolation à celle de la sérotonine.
Les conséquences
Si le patient est sous traitement par des IMAO, ceux-ci vont aussi inhiber la dégradation de la tyramine. Sa concentration va substantiellement monter dans le compartiment sanguin provoquant une brusque augmentation de la tension artérielle qui peut même compromettre le pronostic vital pour certains individus. De plus, comme ces IMAO sont en train de « travailler » pour la tyramine abondamment amenée par la nourriture, ils ne sont pas suffisamment disponibles pour « s’occuper » de la sérotonine ou de la dopamine, entraînant ainsi une nette diminution de l’efficacité du médicament administré.
Ces phénomènes sont regroupés sous le surnom de « l’effet fromage ».
Autres aliments
La tyramine est présente dans de nombreux aliments à des concentrations variables. On la rencontre plus particulièrement dans les aliments ayant subi un processus de fermentation (viandes attendries, bières, harengs marinés, certaines sauces au soya qui accompagnent les repas des pays du soleil levant…). Certains fruits en contiennent. Ainsi, les bananes mûres contiennent beaucoup plus de tyramine que les bananes fraîchement recueillies.
Conclusion
Cet exemple nous fait prendre conscience qu’il est important de surveiller son alimentation lorsque l’on est sous traitement et de bien suivre les instructions de prise de chaque médicament.
Constantin Agouridas
(1)Exemple d’un tricyclique, l'imipramine :
