Le champagne est une boisson alcoolisée effervescente, elle est faite à partir de jus de raisins sucré. Sous l’influence de levures qui sont des champignons microscopiques, le sucre se transforme en alcool avec formation de dioxyde de carbone et dégagement de chaleur. Après assemblage de vins « tranquilles » on fait la dernière fermentation à l’intérieur même de la bouteille. Après diverses opérations qui se terminent par la fermeture avec le fameux bouchon en forme de champignon, c’est la bouteille de champagne classique que nous connaissons et qui va être stockée 2 à 4 ans dans des caves immenses.
Réaction de transformation du sucre en présence des levures :
C6H12O6 → 2 C2H5OH +2 CO2 + Q (chaleur)
Pourquoi les bulles apparaissent-elles dans le verre ?
Dans la bouteille, le dioxyde de carbone se trouve en partie dissous dans le vin et en partie à l’état gazeux. Un équilibre s’établit et la pression du gaz est alors proportionnelle à la concentration en gaz dissous. Ainsi pour une pression de 5 à 6 bars, il y a environ 12 grammes de CO2 dissous, ce qui représente environ 6 litres susceptibles de s’échapper à l’état gazeux à pression et température normales.
Ainsi, quand on ouvre la bouteille, la pression diminue brutalement à 1 bar. Les 6 litres de CO2 dissous veulent s’échapper : c’est ce qui produit le bruit du bouchon qui saute et l’effervescence du vin. Quand on le verse dans le verre, les bulles de gaz carbonique naissent et montent dans le champagne.
Naissance des bulles
Le processus de formation des bulles qui contribuent au plaisir de ce vin de fête est intéressant. On estime qu’il y a par bouteille un potentiel de 11 millions de bulles ! Il y a nucléation, c’est-à-dire naissance d’une petite bulle microscopique, autour d’une petite poche d’air ou d’une microfibre. Elle grossit de quelques microns (millième de mm) à un millimètre et monte vers la surface à la vitesse de 15 cm par seconde. On recommande de servir le champagne à 7/8°C dans des verres assez hauts (des flûtes) qui ne viennent pas directement du lave-vaisselle mais qui ont été préalablement essuyés avec un torchon textile pour y laisser quelques fibres. Ces fibres serviront de germes pour la nucléation et permettront un dégagement harmonieux des bulles.
J’entends déjà les critiques qui disent que ces dégagements de gaz carbonique vont nuire au changement climatique !! Rassurons-nous ; chaque année 330 millions de bouteilles contenant chacune 12 g de CO2 sont ouvertes de par le monde. Au total cela représente le dégagement d’environ 3600 tonnes de CO2. Devant les émissions totales mondiales de 39 milliards de tonnes, ce n’est même pas le dix millionième de cette quantité !
Mais que cela ne vous empêche pas de boire le champagne avec modération !
Jean-Claude Bernier
Remarque : le dioxyde de carbone est aussi appelé gaz carbonique et a pour formule chimique CO2.
Prochaine question du mois : Dans quel verre faut-il boire le champagne ? (s’il en reste !)
Un nouvel épisode de pollution a frappé les grandes villes comme Paris, Lyon ou Grenoble la seconde semaine de décembre. Lorsque la capitale suffoque, c’est toute la province qui s’enrhume ! C’est la persistance d’un anticyclone centré sur la France et de faibles vents d’est qui ont entrainé ces pics de pollution. Ils ont été caractérisés par des concentrations en particules fines PM10 (≤ 10 μm) mais surtout PM2,5 (≤2,5 μm) parfois 10 fois au-dessus du seuil d’alerte et donc très nocives pour les voies respiratoires (1).
D’après un rapport de pneumologues la pollution aux particules fines provoquerait l’équivalent de 48 000 décès prématurés. De même, un rapport européen « Europe’s Dark Cloud » vient de dénoncer l’usage des centrales thermiques au charbon (2) qui entrainerait aussi en Europe 22 000 décès prématurés dont 2 900 en Allemagne et 4600 en Pologne. Mais ces nuages portés par les vents amèneraient aussi la pollution particulaire et en métaux lourds chez les voisins, responsable par exemple en France de 1 380 décès prématurés (3).
Les causes de ces pics de pollution sont diverses. Dans Paris, les experts estiment que c’est le trafic routier qui est responsable des 2/3 des émissions d’oxyde d’azote et de 55 % des émissions de particules fines. Autres sources : le chauffage dont les foyers ouverts (4) et l’industrie.
Des progrès ont cependant été faits depuis 10 ans ; la chimie a fait de bons efforts pour limiter la pollution automobile (5) les pots catalytiquesont progressés et les filtres de particules équipent maintenant tous les véhicules de moins de 10 ans (6). La chimie atmosphérique permet de mieux comprendre les processus de pollution (7). L’électrochimie permet d’année en année de gagner sur les possibilités de stockage en énergie des batteries des véhicules électriques. L’industrie notamment chimique a réduit de façon importante ses émissions polluantes notamment de SO2 (8).
Le gouvernement vient d’annoncer de nouvelles mesures pour lutter contre ces pollutions urbaines : des facilités d’achat pour les véhicules électriques (9), l’instauration des vignettes autorisant ou non les automobiles en ville ; malheureusement il n’a pas la maitrise de la météo. Une initiative intéressante menée par une équipe de chercheurs de l’INRIA (10) est d’inciter les habitants à être leur propre agent anti-pollution avec la mise au point d’une application sur smartphone et un site Citylab@inria qui donne l’accès à tous les citoyens aux centaines de capteurs de pollution urbains.
Jean-Claude Bernier
décembre 2016
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) - La qualité de l’air en question
(2) - Faudra-t-il retourner au charbon ?
(3) - Les défis de la santé et du bien-être en ville (conférence - vidéo)
(4) - Pollution et feux de cheminées
(5) - Un exemple de matériau spécifique : pots catalytiques et dépollution automobile
(6) - Améliorer les pots catalytiques (vidéo 3:00)
(7) - La chimie atmosphérique : contexte, récents développements et applications
(8) - La chimie face aux défis de la transformation du système énergétique
(9) - Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique
(10) - Exposition individuelle et collective aux pollutions urbaines (conférence - vidéo)
La 5e édition du Chemical World Tour a pour thème les innovations qui vont dessiner le futur de l’industrie et révolutionner nos usages. Les cinq binômes ont été sélectionnés et présentés aux cinq entreprises participantes : Arkema, BASF, Bayer, Chimex et Solvay. Les tournages devront être terminés pour le 9 décembre 2016.
Lancé en 2010 par l’Union des Industries Chimiques (UIC) et la Fondation de la Maison de la Chimie, The Chemical World Tour a pour but de faire découvrir l’industrie chimique et ses innovations à des étudiants. À la suite d’une sélection, des binômes d’étudiants – l’un en chimie et l’autre en journalisme – partent tourner des reportages, avec l’aide d’une équipe de l’agence CAPA.
Pour plus de renseignements : http://www.chemicalworldtour.fr/
L'ouvrage La chimie dans les TIC (collection Chimie et ... Junior), écrit par une équipe Mediachimie composée de Constantin Agouridas, Jean-Claude Bernier, Danièle Olivier et Paul Rigny, a été retenu parmi les finalistes du 29e Prix Roberval, catégorie Jeunesse. Félicitations !
Ouvrage :
La chimie dans les TIC (Technologies de l'Information et de la Communication)
Editeur : EDP Sciences
ISBN : 978-2-7598-1675-0
Prix Roberval
Soutenu par la Délégation générale à la langue française et aux langues de France, le Conseil départemental de l'Oise, la ville de Compiègne, Sorbonne Universités, l’Université de Technologie de Compiègne (UTC), l’Agence Universitaire de la Francophonie et la Délégation Générale du Québec en France, le Prix ROBERVAL, organisé par le service des Cultures Scientifique, Technique et Industrielle de l’UTC, dirigé par Élisabeth Brunier, récompense chaque année des œuvres en langue française expliquant la technologie.
Ces œuvres récompensées sont destinées au grand public, à la jeunesse ou à l'enseignement supérieur et peuvent prendre la forme de livres ou de productions audiovisuelles.
Le prix est un hommage rendu à Gilles Personne de ROBERVAL, natif de l'Oise, génial inventeur de la balance qui porte son nom. C'est un bel exemple de technologie au service de tous.
Avez-vous fait provision de bois pour votre cheminée ? Car le Réseau de Transport de l’Électricité (RTE) vient de nous annoncer début novembre que la sécurité d’approvisionnement cet hiver 2016-2017 s’annonce délicat. Ce sont en effet 21 réacteurs nucléaires (1) qui étaient arrêtés dans l’hexagone au lieu de la dizaine habituellement stoppés pour maintenance ou rechargement de combustible (2). Dix-huit le sont à la demande de l’Autorité de la Sûreté Nucléaire (ASN) suite à la découverte d’anomalies de concentration de carbone dans les aciers (3) des parties basses des générateurs de vapeur.
Il faut d’abord dire que c’est suite à l’analyse des fonds de cuve et couvercle du réacteur EPR de Flamanville qu’ont été découvertes des ségrégations de carbone sur cet acier faiblement allié 16 MND5 (C≤0,2 % et Mn, Ni, Mo). Par la suite des contrôles sur les viroles basses des générateurs de vapeur notamment à Fessenheim, ont été aussi trouvées des concentrations supérieures de carbone sur des aciers faiblement alliés à peu près de même type. Au lieu de valeurs de l’ordre de 0,2 % des teneurs de 0,30 à 0,39 % ont été relevées au-delà de la valeur limite réglementaire de 0,32 %.
Il faut alors rappeler quelques souvenirs de métallurgie sur le diagramme Fe-C (4) et notamment les courbes TTT (Température, Temps, taux de Transformation) qui donnent les taux de ferrie, austénite et bainite liés aux valeurs de carbone stables en fonction des températures de traitement et vitesses de refroidissement. On conçoit qu’au cours du forgeage de lingots de plus de 100 tonnes les parties externes n’ont pas forcément la même courbe de refroidissement que celles du cœur. Celles-ci, plus lentes, peuvent donner lieu à transformation et donner une structure aciculaire avec peut-être de la cémentite (Fe3C) et donner une fragilité plus grande au choc mécanique ou thermique (5). Dans ces générateurs de vapeur, dans la virole basse, le choc thermique est possible car se rencontrent le circuit primaire (eau à 350°C) du réacteur et le circuit secondaire (eau 120 °C) de l’échangeur. Les tests de résilience dans ces parties basses ont donné des valeurs comprises entre 34 et 64 joules avec une moyenne de 52 J relativement satisfaisante, mais compte tenu des niveaux élevés de sécurité dans le nucléaire, des vérifications complémentaires sont en cours.
Déjà plusieurs réacteurs ont pu redémarrer ; RTE pour faire face aux pics de consommation cet hiver a plusieurs solutions : les échanges avec nos voisins grâce à l’interconnexion, les appels à l’effacement de gros consommateurs industriels, et d’autres mesures exceptionnelles pour éviter le « black-out » (6). Rassurons-nous et peut-être que l’hiver ne sera pas très rigoureux si on en croit le changement climatique (7).
Jean-Claude Bernier
novembre 2016
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) – La chimie et sa R et D dans l’industrie nucléaire
(2) – L’uranium (produit du jour la SCF)
(3) – Les enjeux de la chimie dans la production d’électricité
(4) – Site PhaseDiagram-Web
(5) – Chimie et construction navale
(6) – La chimie face aux défis de la transformation du système électrique
(7) – Chimie et changement climatique
Le colloque " Chimie et les Grandes Villes " a eu lieu mercredi 9 novembre 2016.
Retrouvez la captation vidéo des conférences sur le site des Actions de la Fondation de la Maison de la Chimie pour les visionner et les télécharger.
Créé par l’Union des Industries Chimiques (UIC) et la Fondation de la Maison de la Chimie, le concours The Chemical World Tour a pour but de faire découvrir l’industrie chimique et ses innovations à des étudiants. A la suite d’une sélection, 4 binômes d’étudiants – l’un en chimie et l’autre en journalisme- partent tourner des reportages, avec l’aide d’une équipe de l’agence Capa.
Cette année, le Chemical World Tour revient pour une 5ème édition Made in France consacrée à l’Industrie du Futur !
Le lancement de la sélection a eu lieu via la page Facebook de l’opération.
Cette année, le casting de type Nouvelle Star va laisser place à une sélection basée sur des candidatures vidéos et une annonce des lauréats via les réseaux sociaux.
Pour participer à la sélection et être parmi les reporters, les étudiants doivent envoyer une candidature vidéo (« Racontez-vous en 1 minute et dites-nous pourquoi vous rêvez de devenir journaliste ou chimiste ») accompagnée d’un CV et d’une fiche d’inscription dûment remplie et signée à l’adresse communication@uic.fr avant le 11 novembre 2016.
En savoir plus :
Vidéo de présentation de cette nouvelle saison
Deux annonces ont fait « la une » des journaux en octobre. La première plutôt mauvaise, la teneur en CO2 (1) de l’atmosphère avait atteint la valeur symbolique de 400 ppm (0,04%) ; la seconde plutôt bonne, un accord international signé à Kigali allait interdire l’usage des hydrofluorocarbone (HFC) comme gaz frigorigène.
Dans l’annonce sur la concentration de CO2, vous remarquerez que rien n’a été dit sur le méthane CH4 et les oxydes d’azote pourtant 20 fois et 120 fois plus actifs comme gaz à effet de serre que le CO2, sans parler des HFC 1400 fois plus actifs et dont l’utilisation croît de 10 à 15% chaque année comme fluide pour les installations industrielles et climatisations domestiques ou automobiles. L’accord de Kigali n’est finalement qu’un additif au protocole de Montréal de 1987 qui supprimait les chlorofluorocarbones (CFC), responsables du trou d’ozone. Depuis le trou d’ozone va mieux, mais pas la planète, car on ne connaissait pas à l’époque le pouvoir radiatif d’effet de serre de ses remplaçants, les HFC. Les scientifiques n’ont hélas pas encore trouvé le magique aspirateur à gaz carbonique. Par contre, les chimistes ont progressivement permis de comprendre le fonctionnement de la machine atmosphérique (2) et son influence sur le climat (3). Le CO2 n’est pas un polluant, car avec le rayonnement solaire et l’eau par photosynthèse il permet la croissance des plantes et la transformation de C et H en sucres. En se basant sur ce schéma naturel, le CO2 est une source de nouvelles molécules (4). C’est une nouvelle chimie qui se développe (5) ; avec des progrès sur la séparation, la purification et la catalyse, ces nouveaux défis énergétiques et industriels peuvent être vaincus (6). Ce n’est pas la seule contribution de la chimie à l’abaissement de la concentration en gaz à effet de serre et à l’assainissement de l’atmosphère, ne serait-ce que pour les oxydes d’azote (7) et sur la qualité de l’air à l’intérieur des maisons, parfois plus pollué qu’à l’extérieur (8). Après l’accord de Kigali, il faudra encore progresser dans la recherche de fluides frigorigènes, l’isobutane, l’ammoniac, les polyolesters et même le CO2, pour que leur utilisation ne rencontre pas les mêmes inconvénients et dangers que lors du remplacement des CFC.
Jean-Claude Bernier
novembre 2016
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Le dioxyde de carbone (produit du jour de la SCF)
(2) La chimie atmosphérique : contexte, récents développements et applications
(3) Chimie atmosphérique et climat
(4) Que faire du CO2 ? De la chimie !
(5) Le dioxyde de carbone, la molécule-clé de la chimie du développement durable
(6) Le dioxyde de carbone : enjeux énergétiques et industriels
(7) La catalyse au service de l’automobile
(8) La qualité de l’air intérieur : enjeu de santé publique