437 grammes, 69 cm de circonférence, c’est « Beau Jeu » le ballon de l’Euro 2016. C’est le petit frère de « Brazuca », le ballon de la Coupe du monde 2014 au Brésil et de « Albert » à Londres en 2012 (1). Il est composé de six pièces de polyuréthane de type Impranil mais avec des nouveautés ;sur les cinq couches successives, l’une est faite d’une mousse avec des millions de sphères apportant une superbe élasticité (2).

Les ingénieurs et techniciens ont réussi à faire un ballon parfaitement rond en juxtaposant par thermosoudure six faces carrées à arêtes courbes en retrouvant le théorème mathématique d’Alexandrov-Pogorelov. C’est pourquoi on parle parfois du « ballon cubique » mais parfaitement sphérique. Cependant, pour avoir des trajectoires maîtrisées, la couche externe du ballon est faite de minuscules croisillons en polyuréthane sur un substrat spécial de polyester-coton (3). Un ballon de football n’adopte pas en général une trajectoire parabolique, mais triangulaire, dite « tartaglia », du nom d’un mathématicien italien Niccolò Fontana, dit Tartaglia (« Le Bègue »), car la frappe moyenne des joueurs internationaux implique une vitesse initiale du ballon de 80 à 90 km/h supérieure à la vitesse de lévitation. Pour éviter que le ballon ne « plane », les minuscules aspérités perturbent la trainée dans l’air et permettent aux joueurs adroits de faire tourner le ballon sur lui-même et d’atteindre la lucarne des buts en trompant les gardiens.

Il n’y a pas que le ballon qui mobilise la chimie (4), les chaussures des joueurs en sont un concentré. Elles doivent être légères et solides. La semelle est en fibre de carbone (5) sur laquelle les crampons sont directement moulés (6). La chaussure elle-même est en fibres de polyisocyanate ou de polyester tissées, montant parfois pour protéger la cheville (7), douce à l’intérieur, légèrement rugueuse à l’extérieur pour pouvoir imprimer au ballon l’effet de rotation voulu par le joueur. Les maillots et short eux-mêmes sont en fibres thermorégulées, certains comportent des parties élastiques qui mettent les muscles en micro-compression (8) en assurant un léger massage anti-fatigue (9). Les prochaines avancées informatiques dont sont déjà munies certaines équipes sont les exploitations de données. Le petit GPS dans le col du maillot et les microcapteurs physiologiques connectés (10) enregistrent en ligne des données (11) sur chaque joueur : déplacements, vitesse, rythme cardiaque, fatigue…

Vive l’euro 2016, chimique et électronique, mais in fine c’est le talent des joueurs qui nous régale.

Jean-Claude Bernier
Juin 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

(1) L’histoire d’Albert, le ballon de foot des jeux olympiques (vidéo, 8:14)
(2) Le plastique qui recycle le CO₂ (vidéo, 6:11)
(3) Les matériaux composites dans le sport
(4) La chimie et le sport autour du monde
(5) Les allotropes du carbone : une grande famille
(6) Technologie et performance sportive
(7) Des textiles pour sportifs. Apport de la chimie pour améliorer confort et performances
(8) L’intelligence textile (vidéo, 7:14)
(9) Un tissu anti- courbature (vidéo, 7:18)
(10) Les polymères se réveillent pour l’électronique ! (vidéo, 31:44)
(11) Chemical World Tour 3 : nos tablettes un condensé de chimie !
 

NdlR : voir les contributions des présidents de l’UIC sur mediachimie.org
- Les défis d’avenir posés aux chimistes pour la protection de la santé et de l’environnement : le point de vue indutriel (Pascal Juery)
- Les entreprises de la chimie : des innovateurs au service de la lutte contre le changement climatique (Philippe Goebel)

Alors que les grands opérateurs d’électricité veulent arrêter les centrales thermiques au charbon et que les États jurent de ne plus les subventionner, le charbon (1) s’ouvre à une nouvelle carrière. Il ne s’agit évidemment pas du même charbon, mais du charbon actif (2).

Le charbon actif est un carbone presque pur obtenu par carbonisation à haute température de 600 à 800 °C de produits végétaux, comme des coques de noix ou des bambous, et par, une seconde opération, pour ouvrir des pores par oxydation ménagée à la vapeur d’eau ou au CO₂.

On trouve le charbon actif sous forme de poudre ou en grains, avec une propriété essentielle : la surface spécifique est très grande de 500 à 1500 m² par gramme ! Cela lui donne un pouvoir d’absorption étonnant, largement utilisé pour la dépollution et la purification de l’eau (3). Les cartouches de certaines carafes en sont faites ; elles absorbent les ions clhorure Cl^- et donnent un meilleur goût à l’eau potable (4).

On connaît aussi son utilisation en pharmacie (5) : le charbon médicinal est du charbon actif en granulés qui fait merveille contre les problèmes intestinaux, maux de ventre, ballonnements et diarrhée. C’est l’une des spécialités pharmaceutiques les plus anciennes (6). Mais aux États-Unis, et bientôt en France, on vante les mérites des cures au charbon. La « charcoal limonade » et les cocktails à la poudre noire font un malheur. Pour détoxifier l’organisme, nettoyer à fond les substances indésirables dans le sang et même éviter la gueule de bois après une soirée trop arrosée, les jus de fruits au charbon et les crèmes de légumes noircies sont très mode. Le pouvoir absorbant et son origine naturelle (7) font débarquer le charbon actif dans la cosmétique (8), il absorbe le sebum et impuretés de la peau. Le gommage au charbon est primeur chez les ados, les savons « charcoal » débarquent en France, préparez-vous en 2016 aux beautés charbonneuses !

Pr Jean-Claude Bernier
Mai 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Charbon (le produit du jour de la SCF)
2) L’obtention de charbons actifs
3) L’eau, sa purification et les micropolluants
4) L’eau du robinet est–elle polluée ?
5) L’utilisation du charbon médicinal
6) Quelques spécialités pharmaceutiques centenaires
7) La nature pour inspirer le chimiste : substances naturelles, phytochimie et chimie médicinale
8) Chimie dermocosmétique et beauté
 

C’est la première fois que la très sérieuse FIA (Fédération Internationale de l’Automobile) organisait à Paris une course automobile qui compte pour le championnat du monde de F E (avec E comme électrique). Elle a rassemblé 18 monoplaces électriques capables de tourner à 225 km/h et qui atteignent 100 km/h en moins de 3 secondes. Plusieurs jours avant, un bitume (1) provisoire avait recouvert les plaques d’égouts et les pavés, et des vibreurs avaient été placés dans les virages. L’an passé, les bolides étaient semblables et fabriqués par une entreprise française : Spark Racing Technology. Cette année, seuls les châssis en aluminium et fibres de carbone (2) de chez Spark étaient communs. Les carrosseries, très profilées en composites classiques (3) et carbone-carbone (4), étaient au choix des écuries. Les moteurs électriques (5) d’une puissance de 230 à 270 cv étaient majoritairement fabriqués par McLaren Applied Technologies mais les motopropulseurs qui peuvent délivrer 150 kW en mode course et 180 kW en cours de « Fan Boost » étaient d’origines diverses. Le pack de batteries performantes (6) capable de stocker de l’ordre de 30 kWh est encore insuffisant pour la totalité du parcours ; aussi, à mi-course, les pilotes changent de monture. Les pneus de 18 pouces sont spécifiques (7), c’est Michelin qui les fournit.

Quatre écuries principales sont en compétitions : deux françaises, Renault et DS, et Venturi (Monaco), Audi Sport (Allemagne). De jeunes coureurs parfois aux noms célèbres conduisent ces bolides. Le podium du grand prix de Paris est :

• 1^er - Lucas di Grassi sur Schaeffler Audi Sport
• 2^e - Jean-Éric Vergne sur DS Virgin Racing
• 3^e - Sébastien Buemi sur Renault

Toutes ces nouvelles voitures de course sont bourrées d’innovation grâce à la chimie (8) et soyons sûrs que nous les retrouverons d’ici quelques année sur nos véhicules électriques.

Pr Jean-Claude Bernier
Mai 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Les infrastructures des transports : les apports de la chimie dans les projets d’avenir
2) Les alliages d’aluminium pour l’allègement des structures dans l’aéronautique et la carrosserie automobile
3) Les matériaux composites dans le sport
4) Les composites carbone/carbone
5) Le moteur électrique comparés aux moteur thermique : enjeux et contraintes
6) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique
7) Le pneumatique : innovation et haute technologie pour faire progresser la mobilité
8) L’industrie chimique au service de l’automobile
 

Le biogaz est le produit de la dégradation de matières organiques par des micro-organismes anaérobies (sans oxygène). Le gaz des marais, les produits gazeux de la fermentation des ordures ménagères et le gaz de fumier sont différents exemples de biogaz. Le point commun est la présence de méthane CH₄ (1) à des teneurs comprises entre 35% et 75%. On sait aussi que le méthane est un gaz à effet de serre qui a un forçage radiatif 25 fois plus élevé que le gaz carbonique CO₂ (2). C’est pourquoi on impose aux décharges d’ordures ménagères fermées et recouvertes d’être munies d’un réseau de captage du gaz, soit brûlé en torchère, soit valorisé pour le chauffage urbain ou pour produire de l’électricité (3). En France il existe 243 installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) dont le potentiel énergétique annuel est estimé à 7 TWh, mais seules 68 valorisent le gaz pour une production inférieure à 4 TWh.

À côté de ces installations existent des méthaniseurs de fermentation industrielle (4). Ils mettent en œuvre la méthanisation des boues des stations d’épuration (STEP) (5), des effluents organiques des industries agro-alimentaires, des effluents et des déchets agricoles. Ces digesteurs industriels utilisent plusieurs types de bactéries, les mésophiles actives entre 30°C et 40°C, les thermophiles qui travaillent entre 50°C et 65°C. Les réactions commencent par la dégradation des sucres, des protéines, des lipides par des enzymes hydrolytiques (6). Elles se poursuivent avec la production d’acides gras et d’acide acétique par les bactéries acidogènes (7). Les bactéries méthanogènes prennent le relais et à partir de CH₃-COOH, CO₂ et H₂ produisent le méthane CH₄. Ces réactions sont très fragiles, elles nécessitent un contrôle soigné des intrants car des variations brutales peuvent bloquer la réaction et empêcher sa reprise.

En France, plusieurs freins, souvent économiques, ont été des obstacles à leur développement. Sur 19 500 stations d’épuration, seules 4000 sont de taille suffisante justifiant l’investissement d’un digesteur (8). La purification (9) et l’élimination du CO₂, de H₂S et des siloxanes (qui sont à l’origine de la formation de SiO_2, véritable abrasif catastrophique pour les moteurs et turbines) pour obtenir 98% de méthane plombe la rentabilité. Malgré cela, la nouvelle loi de transition énergétique prévoit la création de 30 usines de méthanisation et 1000 méthaniseurs d’ici 2020 avec les subventions du fonds chaleur et du fonds déchets.

Pr Jean-Claude Bernier
avril 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Méthane (produit du jour de la SCF)
2) Le dioxyde de carbone la molécule-clé de la chimie du développement durable
3) Le biogaz : un avenir pour les déchets ménagers ?
4) Faire du déchet une ressource, un enjeu pour l’industrialisation des filières et territoires en France
5) Biochimie naturelle et traitement de l'eau : de la chimie des écosystèmes et des cocktails…
6) Un exemple de réaction biochimique : les enzymes mènent la danse
7) Étude sur les mycodermes. Rôle de ces plantes dans la fermentation acétique
8) Responsable de production en biotechnologie (vidéo, 2:19)
9) Charbon actif et traitement des eaux