Les 28 et 29 février 2020 se tient, au parc floral de Paris au bois de Vincennes, le
Village de la chimie des sciences de la nature et de la vie
Les collégiens, lycéens et étudiants avec leurs professeurs ou leurs parents sont comme chaque année les bienvenus, et nombreux sont ceux qui grâce aux différents espaces et stands vont pouvoir trouver une orientation scolaire, un parcours professionnel, un stage en entreprise, un futur job.
Comment rendre efficace votre venue ?
- 1 – En rencontrant les professionnels à votre disposition : ingénieurs, recruteurs, techniciens de grandes entreprises internationales, de PME, de start–up, d’organismes de recherche ; ils vous parleront métiers et carrières.
- 2 – En vous renseignant auprès des établissements de formation et des filières : Bac Pro, BTS, DUT, Universités, Écoles d’ingénieurs, qui vous accueilleront au cours de ces deux journées.
- 3 – En préparant votre future insertion professionnelle grâce aux ateliers pour peaufiner votre CV, utiliser mieux internet, bâtir ou améliorer votre entretien d’embauche,
Vous aurez aussi la possibilité d’écouter et de vous instruire, au cours des conférences d’experts ou de chercheurs en chimie, sur le traitement des surfaces, l’innovation dans les verres, une méthode révolutionnaire de dépollution des sols.
Ne loupez pas les démonstrations spectaculaires de réactions chimiques et une découverte amusante des éléments de la classification périodique.
Enfin Jean Marie Lehn prix Nobel de chimie sera présent à l’occasion de la remise des prix des Olympiades de la chimie en Île-de-France et parlera de « la chimie de la vie ».
Venez en famille ou avec vos professeurs à Vincennes. L’industrie chimique emploie 165 000 salariés, et il y a de très nombreux chimistes dans d’autres industries comme la pharmacie, la métallurgie, l’automobile, l’aéronautique, la plasturgie, les cosmétiques et parfums. Cela représente chaque année des dizaines de milliers d’embauches. De plus, avec le développement de l’alternance et de l’apprentissage, de nombreuses possibilités sont offertes : venez à la table ronde spécialement consacrée à ces voies le samedi 29.
Préparez votre venue avec votre classe ou vos parents en consultant sur Mediachimie.org l’espace métiers, les fiches métiers par fonction et domaine d’activité et la série de fiches « Les chimistes dans… ». Vous y découvrirez des dizaines de métiers de l’agent de laboratoire à l’ingénieur procédé, du biochimiste au commercial, du responsable du laboratoire d’analyse au chercheur, tout un panel de métiers est décrit.
Mediachimie sera aussi présent au village (stand M6) et une équipe de Mediachimie assurera deux conférences / ateliers : « La chimie, une grande diversité de métiers riches d’avenir » les vendredi et samedi à 14h.
Jean-Claude Bernier et Catherine Vialle
Février 2020
Plus d'informations : Village de la chimie des sciences de la nature et de la vie
#villagechimie
#gracealachimie
Préparez votre venue au Village de la chimie en testant vos connaissances sur les métiers (quiz)
Comment concilier plusieurs passions dans votre futur métier ? Transports, énergies renouvelables, santé et bien-être, environnement…
Mediachimie vous propose de découvrir les secteurs économiques où innovent et travaillent les chimistes ainsi que les métiers qu’ils y exercent.
Pour cela promenez-vous parmi les fiches Les chimistes dans … les secteurs économiques et à la rubrique Où travaillent les chimistes ?.
Et bien sûr, ne loupez pas l’espace métiers, avec ses parcours de formation, ses fiches métiers et bien d’autres informations encore.
La Fondation de la Maison de la Chimie et Les Éditions Nathan se sont associés pour proposer aux enseignants et aux élèves des dossiers pédagogiques conformes aux nouveaux programmes des lycées pour les enseignements des classes de 2de et les enseignements de spécialités des classes de 1re générale et 1res STL, ST2S, STD2A et STI2D.
Vous pouvez d’ores et déjà découvrir les premiers dossiers ainsi que le sommaire des 20 dossiers que nous proposerons durant cette année scolaire 2019/2020.
Les marchés de Noël ont déménagé, les décorations et guirlandes de nos rues sur le point d’être démontées se balancent encore, et alors que sonne encore dans nos têtes le tube désenchanté de Gold « Ville de lumière, j’ai besoin de toi ! », peu savent la quantité de découvertes et de travaux qui ont conduit à de telles profusions de beauté visuelle (1).
Oublions les vieilles lampes à filaments aux verres colorés qui se balançaient entre les platanes des places des villages le soir du 14 juillet. La lampe à incandescence inventée par Thomas Edison avec filament de carbone en 1879 puis de tungstène au XXe siècle est maintenant bannie de la vente au profit des ampoules à basse consommation ou mieux encore des LED (Light Emetting Diode) qui ont envahi toutes les décorations lumineuses de Noël.
L’émission de lumière par des diodes semi-conductrices de SiC était connu depuis 1907 mais ce n’est qu’en 1929 qu’un brevet sur le principe d’émission fut déposé et il fallut plus de trente ans pour qu’une première LED donne une émission dans le rouge en 1962 (2).
Le principe des émissions par des semi-conducteurs électroluminescents est assez simple. Ils sont caractérisés par une bande de valence et une bande de conduction séparées par un « gap » d’énergie Eg. Lorsqu’un courant électrique active le semi-conducteur, un déséquilibre se crée entre les deux bandes et les électrons de la bande de conduction se combinent avec les trous créés dans la bande de valence en émettant un photon de fréquence ν tel que hν= Eg liée à la valeur du gap. Les chimistes du solide ont fait leur gamme en partant des semi-conducteurs de type III-V (3) pour obtenir du rouge avec GaAs et AlGaAs, du jaune avec GaAsP, du vert pour GaN. Ce n’est qu’en 1993 que des chercheurs japonais, prix Nobel en 2014 (4), ont obtenu la LED bleu avec la composition InGaN permettant grâce à une émission vers 480 nm de relancer la commercialisation des lecteurs sur support optique des DVD et de relever le défi économique de la lumière blanche pour le grand public. En effet plutôt que la recomposer avec trois LED bleu-rouge-vert on utilise maintenant l’émission d’une LED bleu encapsulée dans un dôme de silicone sur lequel on a une couche mince de luminophore émettant dans le jaune dont la composition est par exemple à base de YAG dopé au cérium (Y3Al5O12 : Ce3+). Les recherches actuelles tendent à diminuer la proportion d’émission bleue qui donne une lumière blanche trop froide pour une lumière plus chaude dans le jaune avec des luminophores (5) dopés à l’europium Eu2+ ou des oxysulfures avec des défauts structuraux pour limiter le recours aux lanthanides.
Les LED sont concurrencées par les OLED (Organic Light Emetting Diode) (6) qui sont constituées d’une couche mince de polymère semi-conducteur entre deux électrodes. Ces semi-conducteurs organiques sont caractérisés par l’alternance de simples liaisons et doubles liaisons carbones dites π-conjuguées. Les orbitales moléculaires ont alors deux niveaux, la plus basse est liante (HOMO), la plus haute antiliante (LUMO) qui s’assimilent aux deux bandes des semi-conducteurs métalliques avec les mêmes processus de recombinaison électrons-trous s’accompagnant d’émission de lumière. Si les OLED ont conquis les écrans plats des télévisions et des smartphones, elles ne sont pas encore concurrentielles pour les décorations lumineuses.
Mais la chimie est encore présente lors des nuits du nouvel an avec les incontournables feux d’artifices qui enflamment le ciel des métropoles (7). Leur principe est lié à la réaction chimique de combustion qui mêle un oxydant (nitrate, perchlorate) et un réducteur (carbone, soufre, magnésium) avec fort dégagement de chaleur et de gaz. Pour colorer les flammes on y ajoute des sels métalliques ; de strontium pour le rouge, sodium pour le jaune, baryum pour le vert, cuivre pour le bleu et poudres de magnésium ou aluminium pour le blanc éclatant. Notons que le tir et les explosions en altitude imposent que ce soient des professionnels qui sont en charge de ces feux et qu’il est toujours déconseillé que de simples amateurs s’y impliquent car leur sécurité est en jeu (8). C’est avec quelques regrets que janvier moins lumineux se déroule. Adieu la chimie des couleurs… À la fin de l’année 2020 !
Jean-Claude Bernier et Catherine Vialle
Janvier 2020
Pour en savoir plus :
(1) Lumière et couleurs (vidéo)
(2) EnLEDissez-vous !
(3) Les radars des avions Rafale (Chimie et… junior)
(4) Un prix Nobel éclairé
(5) Fluorescence (vidéo)
(6) Les diodes électroluminescentes organiques : des sources « plates » de lumière
(7) Les feux d’artifice des frères Proust (Petites histoires de la chimie)
(8) Une enquête explosive (Chimie et… junior)
Le prochain colloque Chimie et Lumière aura lieu le mercredi 26 février 2020 à la Maison de la Chimie, à Paris.
Depuis le Big Bang, il y a 14 milliards d’année, la chimie et la lumière sont intiment liées. La photochimie qui définit les interactions entre la lumière et la Matière est partout présente dans l’espace interstellaire comme sur Terre. Sans la photosynthèse, par exemple, la vie n’existerait pas. La photochimie contribue à de multiples fonctions de notre vie quotidienne et ses applications sont nombreuses dans les domaines industriel, biologique et agricole, ou de la santé et du bien-être. Le large spectre de fréquence de la lumière que l’on sait maintenant maîtriser, notamment avec l’avènement des lasers, a encore élargi le champ et l’importance des applications possibles. Les plus récentes que permet la photochimie, y compris avec la lumière des lasers, seront présentées par des experts de la recherche publique et industrielle. Des exemples vous montreront l’importance des interactions chimie – lumière dans l’origine de la vie et le domaine de la santé, et leurs apports au service de l’art, de la transition énergétique, et de la qualité et du confort de notre vie quotidienne.
Le développement scientifique et technologique de ce domaine implique la collaboration et les échanges entre les chimistes, les physiciens, et les biologistes. Ce colloque est ouvert à un large public avec une attention particulière aux lycéens et à leurs enseignants. Le niveau des interventions se veut accessible à tous pour permettre un large débat. Nous vous souhaitons une passionnante exploration de ce domaine en continuelle évolution qui nous concerne tous.
Bernard Bigot
Président de la Fondation internationale de la Maison de la Chimie
et Directeur Général de l’Organisation internationale ITER
Réservez votre journée du mercredi 26 février 2020 pour participer au colloque (accessible au grand public).
L'inscription se fait en ligne. Elle est gratuite mais obligatoire.
Le colloque sera diffusé en direct sur Mediachimie ou sur Youtube.
Découvrez les dernières vidéos de la série Idées plein la Tech :
Des nano plein les bronches
Allo les plantes !
Caillebotte aux rayons X
Vive le CO2
- Comment les nouveaux médicaments permettent d’atteindre des zones inaccessibles par les médicaments classiques dans les bronches : Des nano plein les bronches
- Comment les plantes échangent des informations entre elles et avec leur environnement par communication chimique : Allo les plantes !
- Comment un laboratoire parisien à mis au point en collaboration avec la NASA, un petit spectromètre à RX portable capable d’analyser la nature des pigments employés par les peintres dans les œuvres d’art ou le sol de la planète Mars, apportant ainsi une autre vision de l'histoire de l’art, de la complexité artistique… et de la fraude dans ce domaine : Caillebotte aux rayons X
- Comment faire quelque chose d’utile avec le CO2, comme par exemple des produits fondamentaux de la chimie de base : de l’éthylène et de l’éthanol, et en utilisant de l’énergie solaire ! : Vive le CO2
Des vidéos pour tous sur des recherches au service de la qualité de notre vie.
Il est très fréquent d’entendre parler de pile à hydrogène, de voitures à hydrogène, de véhicule « propre », de mobilité hydrogène, de mobilité verte, d’hydrogène vecteur d’énergie, d’hydrogène gris ou vert…
Mais de quel hydrogène parle-t-on ?
Il s’agit de la molécule de dihydrogène, H2, gaz qui n'existe quasiment pas à l'état naturel sur Terre.
En effet, l’élément hydrogène, de symbole H, est très abondant sur la Terre mais seulement sous forme combinée :
- soit avec l’oxygène dans la molécule d’eau, H2O,
- soit avec le carbone dans les hydrocarbures, comme le gaz naturel ou méthane (CH4) ou le pétrole ; ce sont des mélanges de composés de formules générales CnHm
- ou encore dans les molécules du vivant.
Si l’on dispose de dihydrogène, il est possible de récupérer de l’énergie soit sous forme de chaleur via sa combustion directe avec le dioxygène (1) - c’est le cas des moteurs à hydrogène - , soit sous forme d’électricité via une pile à combustible (2) . Dans les deux cas la réaction globale ne produit que de l’eau selon :
2 H2 + O2 →2 H2O
Ainsi le dihydrogène est un vecteur d’énergie mais pas une source d'énergie car n'existant pas à l'état naturel, il faut préalablement le produire à partir d’eau ou d’hydrocarbures, ce qui nécessite d’abord une dépense d’énergie.
L’hydrogène gris ou comment créer du dihydrogène à partir des hydrocarbures
Le réformage (ou reforming) du gaz naturel (3) est actuellement la principale source de dihydrogène. Du méthane et de l’eau sont mis à réagir à haute température (nécessitant donc une consommation d’énergie). La réaction mise en jeu est :
CH4 + H2O = CO + 3H2 suivie de CO + H2O = CO2 + H2
On peut aussi faire le réformage des hydrocarbures liquides (pétrole) ou du charbon (4) .
En plus de la consommation d’hydrocarbures, on notera que pour faire 1 kg d’hydrogène par réformage, on émet de 6 à 10 kg de CO2.
L’hydrogène décarboné ou comment créer du dihydrogène par électrolyse de l’eau
L’apport d’énergie électrique via deux électrodes, plongées dans de l’eau en milieu basique (ou de l’eau acidifiée), reliées aux bornes d’un générateur de courant continu, permet la décomposition de l’eau et la création de dihydrogène, selon la réaction :
2 H2O → 2 H2 + O2
Dans quel cas cet hydrogène décarboné est-il « vert » ?
Tout dépend de la source d’électricité. Si elle provient d’une centrale à charbon, d’une centrale à fuel lourd ou au gaz, cet hydrogène reste gris ! Si la source d’électricité est elle-même décarbonée et renouvelable, courant électrique provenant de barrages hydrauliques, d’éoliennes ou de panneaux solaires, on parle d’hydrogène vert.
Le grand intérêt de cette électrolyse est de permettre le stockage de l’énergie sous forme de dihydrogène pour ces sources intermittentes d’énergie avant de récupérer ultérieurement l’énergie via sa combustion dans une pile à combustible ou dans un moteur. C’est en ce sens que l’hydrogène vert participera à la transition énergétique.
Toutefois il faut garder à l’esprit que chacun des rendements de l’électrolyse et de la pile à hydrogène sont inférieurs à 1 et que le stockage consomme aussi de l’énergie (5) .
Françoise Brénon et l'équipe Question du mois
(1) La combustion du dihydrogène
Sa combustion en présence d’oxygène génère de l’eau selon 2 H2 + O2 →2 H2O, et s’accompagne d’un très important dégagement de chaleur (143 kJ pour un gramme de H2 soit trois fois plus que l’essence ou le diesel).
Comme c’est un gaz très léger, 11 fois plus léger que l’air, il faut pour l’utiliser, le comprimer très fort ou le liquéfier. C'est ainsi l'un des combustibles liquides les plus utilisés au décollage, dans les étages cryogéniques des lanceurs de fusée. Par exemple, la navette spatiale Ariane 5 emporte jusqu'à 26 tonnes d'hydrogène liquide dans ses réservoirs !
Schématiquement, la pile présente deux compartiments alimentés par du dihydrogène à l’anode et de l’air à la cathode. Quand la pile débite, la réaction globale est la même réaction que celle de la combustion directe, soit
2 H2 + O2 → 2 H2O. Voir https://www.mediachimie.org/sites/default/files/FR-pile-images.pdf
Ainsi des voitures électriques, munies d’un réservoir à dihydrogène comprimé, peuvent fonctionner avec le courant continu délivré par une pile à hydrogène, le dioxygène provenant en continu de l’air. Ces voitures, lors de leur fonctionnement, émettent seulement de la vapeur d’eau et non plus des oxydes d’azote ni de dioxyde de carbone. C’est ainsi que l’on parle de « véhicule propre ».
(3) Le réformage du méthane nécessite de travailler entre 800 et 900 °C et sous 350 bars, en présence de catalyseur à base d’oxyde de nickel sur des anneaux d’alumine imprégnés par 10 à 16 % en masse de Ni (leur durée de vie est comprise entre 8 et 10 ans).
(4) Les matières premières utilisées, dans le monde, pour produire le dihydrogène, en 2014 sont à 96 % d’origine fossile.
gaz naturel | hydrocarbures liquides | charbon | électrolyse |
49% | 29% | 18% | 4% |
(5) Globalement l’électrolyse de l’eau, le transport et la compression du gaz à 700 bars consomment environ 75 % de l’énergie que l’on aurait pu récupérer lors du fonctionnement de la pile. En effet, pour qu’un véhicule fonctionne avec une pile à hydrogène vert, il a été nécessaire en amont de faire l’électrolyse de l’eau, d’acheminer le dihydrogène à la station et enfin de comprimer fortement le gaz pour qu’il occupe un volume réduit dans la voiture. On admet que l'électrolyse de l'eau a un rendement compris entre 50 et 60 % par rapport à la puissance électrique fournie. Les rendements de l’électrolyse à haute température peuvent monter plus haut (80 à 90 %) mais il faut faire de la vapeur à 300-800 °C. Enfin il faut comprimer le gaz à 700 bars (de l’énergie est donc dépensée par le compresseur) et la température du gaz s’élève (selon la loi pV=nRT), gaz qu’il faudra refroidir après.
Le sucre est produit à l’échelle mondiale à partir de canne à sucre (70 à 80 %) ou à partir de betterave à sucre. La France est le premier producteur mondial de sucre de betterave : 46 000 personnes travaillent dans cette filière et la production pour 2017/2018 a été de 6,1 Mt de sucre dont 3,35 Mt exportées [1]. C’est une activité saisonnière car la racine de betterave doit être traitée sitôt l’arrachage réalisé.
Lire la suite du Zoom sur le saccharose : de la betterave au sucre
Deux mois après l’incendie de l’usine Lubrizol nous avons un peu de recul pour revenir sur les risques des usines fabriquant ou stockant des produits chimiques (1). Depuis l’accident ayant frappé une ville du nord de l’Italie, Seveso, consécutive à une fuite de dioxine d’un site industriel voisin, l’Europe a imposé un haut niveau de prévention pour les sites présentant des risques majeurs. Le classement Seveso identifie pour l’environnement les risques suivants :- les effets de surpression (souffle d’une explosion) –les effets thermiques (rayonnement d’un incendie) – les effets toxiques (rejets de polluants) (2).
C’est ainsi qu’en France 1312 installations industrielles sont classées Seveso dont 607 seuil bas et 705 seuil haut dont Lubrizol de Petit-Quevilly. Après la catastrophe AZF à Toulouse qui fut bien plus meurtrière, la loi Bachelot en 2003 a institué en France les plans de prévention des risques technologiques (PPRT) qui visent à limiter l’urbanisation autour des sites dangereux. Comme hélas les municipalités jusque-là avaient laissé les constructions gagner les terrains proches, plus de 180 PPRT imposent des travaux de protection des habitations voisines.
Dans le cas de Lubrizol, soumis à une surveillance très stricte de la part de la DREAL Normandie comme ICPE (installation classée pour la protection de l’environnement), de nombreuses visites d’ingénieurs et de cadres pompiers vérifient la conformité et l’application des règles de sécurité (3). Et cependant fin septembre plusieurs milliers de tonnes de produits sont partis en fumée. Quels sont ces produits ? Dans la liste des 10 tonnages les plus importants on relève principalement des alcanes en C15 – C20, des graisses en C20 – C50 issus des distillats du pétrole, des additifs et des sels détergents pour l’essence comportant des dérivés d’amines, des sulfides ou des phosphates. Des lubrifiants (4) comportant des dithiophosphates, des oléfines et des produits insecticides avec des polysulfides. Par combustion ces produits vont émettre principalement CO, CO2 et H2O, mais aussi NO2, NOx et SO2, H2S, P2O5, ZnO et CaO. Mais comme les oxydations sont incomplètes également des suies principalement composées de carbone C qui vont composer ce nuage noir impressionnant de plusieurs kilomètres et se déposer aux alentours.
Les analyses de l’air sur Rouen menées par Atmo Normandie les 27 et 28 septembre sur NO2, SO2, CO, H2S et les PM10, ne montrent pas de valeurs supérieures aux moyennes habituelles dans l’agglomération (5). Des prélèvements sur le site de Lubrizol et les dosages sur le toluène, l’éthylbenzène, H2S et plusieurs COV (composés organiques volatils) donnent des valeurs en µg/m3 inférieures aux valeurs de référence d’exposition aigue sauf pour le benzène très largement au- dessus du seuil de 30µg. Raison pour laquelle il a fallu protéger la trentaine de personnel Lubrizol d’intervention et les pompiers. Depuis les prélèvements et analyses autour du site et sur le trajet du nuage faits par canisters, lingettes et jauges atmosphériques n’ont pas non plus donné des valeurs supérieures au seuil de dangerosité notamment sur les HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques), COV et dioxine. Les analyses sanguines opérées sur les sauveteurs n’ont rien décelé d’anormal une semaine après leur intervention.
Ces résultats n’empêchent pas une partie des Rouennais qui ont souffert de nausées (*), de problèmes respiratoires (6) et de nombreux maraîchers et agriculteurs qui ont perdu plus de deux semaines de ventes de légumes ou produits laitiers par mesure de précaution de s’élever contre la concentration industrielle de la banlieue ouest de Rouen.
Il n’est pas évident de rendre intelligible pour le grand public les résultats des analyses chimiques, surtout à l’heure où la parole des élus, des hauts fonctionnaires de l’État et des experts est systématiquement dévaluée et mise en cause. Même si les produits de Lubrizol sont indispensables dans de nombreux secteurs en particulier pour le fonctionnement des moteurs et les carburants automobiles où leur pénurie se fait déjà sentir, il n’est pas question pour l’instant d’imaginer une reprise possible d’activité sans que les règles ICPE (installation classée pour la protection de l'environnement) soient à nouveau respectées et que l’autorisation d’exercer soit donnée par le CODERST (conseil départemental de l'environnement et des risques sanitaires et technologiques) et le Préfet.
Communication difficile en ces circonstances, mais pour nous aussi chimistes, la communication est difficile et souvent insuffisante. Nous ne disons pas assez que l’industrie chimique (7) est indispensable à la fabrication d’objets de tous les jours, médicaments, shampoings, textiles, carburants, automobiles… Nous nous cachons dans l’ombre. Sur l’hexagone 3300 entreprises chimiques sont implantées avec 6000 sites de production dont 400 classés Seveso. C’est l’industrie qui est la plus réglementée. Depuis 2003, 500 millions € ont été investis pour la mise en place des PPRT, 300 millions pour la modernisation des installations et chaque année, 600 millions € (20% des investissements) sont consacrés à la sécurité et l’environnement.
Nous manquons de communicants et de communication pour rappeler que le secteur chimie est indispensable à l’économie avec 220000 salariés (8) qui contribuent au bien-être de nos concitoyens et à la balance commerciale avec plus de 60 milliards d’exportation.
(*) Sur le site il y avait une unité de fabrication de mercaptan à forte odeur écœurante. Le mercaptan est notamment utilisés à quelques ppm dans le gaz de ville pour détecter immédiatement une fuite.
Jean-Claude Bernier
Décembre 2019
Pour en savoir plus sur Mediachimie.org :
(1) Le paradoxe apparent de REACH : contrainte et source d’innovation pour la chimie
(2) La compétitivité plombée par un excès de règlementations ?
(3) Enquête technique après accidents industriels
(4) Les lubrifiants - « un point sur… »
(5) Techniques analytiques et chimie de l’environnement
(6) Pollution : comment améliorer la qualité de l’air dans nos habitations
(7) Pour une industrie chimique propre et durable (Chimie et… junior)
(8) Les chimistes dans : L’industrie chimique
Résultats d’analyses :
• Lubrizol: explications par Atmo Normandie
• Rouen : le point sur la situation sur le site gouvernement.fr. L’analyse des canisters est disponible ici à la date du 28 septembre 2019.
