L’ONG Générations Futures a compilé les données d’échantillons de fruits et légumes analysés par la Direction générale de la concurrence, de la consommation et de la répression des fraudes (DGCCRF) prélevés dans les grandes surfaces et grossistes et en a fait l’annonce le 20 février. Cette annonce a été reprise à foison par les média écrits et audiovisuels avec les gros titres : « 75 % des fruits et 41% des légumes contaminés par des pesticides ». Nous qui essayions cinq légumes et fruits par jour dans une alimentation équilibrée nous en sommes tombés de nos marmites. Comme le dit un célèbre humoriste : « je ne peux plus manger de fruits et légumes à cause des pesticides, plus de viande car il y a des hormones, plus de poissons car ils contiennent des métaux lourds, il me reste de l’eau pour me nourrir encore faut-il qu’elle soit potable ! » (1).

Dans cette annonce pour faire le buzz on ne trouve pas de résultats chiffrés d’analyses ni de détails sur les protocoles, spécialement mal venue pour saper la confiance du consommateur envers les producteurs à l’heure du Salon de l’agriculture à Paris (2).

De quoi parle-t-on enfin ? On cite la limite maximale de résidu (LMR) pour les produits phytosanitaires (3), seuil maximal autorisé pour un aliment transformé ou non, elle est pour la plupart des pesticides fixée réglementairement à 0,1 mg/kg (0,1 partie par million - ppm). Cette valeur très basse, mesurable grâce aux progrès de la chimie analytique (4), notamment à la chromatographie couplée à la spectrométrie de masse (5), est fixée à partir de la DJA - Dose Journalière Admissible. Celle-ci est fixée avec une marge de sécurité d’un facteur 100 à 1000 à partir de la Dose Sans Effet (DSE) quantité maximale de substance pouvant être ingérée par un animal quotidiennement sans troubles physiologiques et exprimée en mg/kg de poids.

On passe donc de la DSE/1000 à la DJA (qui sont des éléments de toxicologie) puis à la DJA divisée encore par un facteur de sécurité pour donner la LMR qui s’exprime le plus souvent en fraction de ppm. Les média pilotés tous par le panurgisme ne devraient-ils pas faire un effort de réflexion et consulter des sources impartiales comme par exemple le dernier rapport de l’EFSA (European Food Safety Authority) (6). Paru en avril 2017 sur les résidus de pesticides des fruits et légumes prélevés chez les producteurs en 2015 il a concerné 84341 échantillons sur lesquels 220 pesticides ont fait l’objet d’analyses. 69 % des échantillons provenaient de l’Espace économique européen (EEE), 26 % de pays tiers et 5% d’origines non définies. 97% des échantillons étaient en dessous du niveau de résidu maximum (LMR) dont 55% étaient exempts de pesticides car en-dessous de la limite de détection qui est de quelques ppb (partie par milliard). Sur les 2,8% au-dessus de la limite seuls 1,6% excédaient nettement cette limite (1,2% se situant dans la marge d’erreur). Pour les analyses concernant les produits issus des pays tiers, 3,4% excédaient la marge réglementaire, l’EFSA note un progrès dans ce domaine puisqu’en 2012 ils étaient 7,5%.

Parmi les produits dénotant un excès de pesticide (les 1,6%) on trouve 3,4% des brocolis, 1,7% des raisins de table, 0,8% du poivre, 0,4% des aubergines, 0,3% des bananes, ce qui reste tout de même de 96,6% à 99,7% de ces légumes et fruits tout à fait sains et mangeables.

On est loin des annonces alarmistes du 20 février. L’organisation de l’EFSA s’appuyant sur un réseau de laboratoires de chimie analytique (7) agréés dans les pays européens permet d’avoir des indicateurs scientifiques fiables, elle est un élément clef de la sécurité des consommateurs européens. Le programme européen de surveillance permet de conclure : que les niveaux quantifiés de résidus de pesticides dans les principaux aliments consommés par les européens n’entrainent pas de risque significatif sur le long terme pour la santé des consommateurs.

Dans la perspective d’une agriculture raisonnée du 21e siècle et de renforcer la confiance, il est raisonnable d’envisager comme le gouvernement le souhaite non pas une disparition des ajouts de phytosanitaires mais une forte diminution et le développement de l’innovation pour la protection des plantes comme le pratique l’INRA et le CNRS en France en suivant plusieurs pistes :

• utiliser des prédateurs des ravageurs des cultures comme les larves de trichogrammes contre la pyrale du maïs et les coccinelles contre les pucerons ;
• mobiliser des bactéries et des champignons comme le bacillus thurigiensis ou des virus comme dans la carpovirusine développé par l’INRA ;
• disperser des médiateurs chimiques comme les phéromones (8) permettant la confusion sexuelle des insectes, très efficace pour la protection des vignobles ;
• le biocontrôle pour renforcer la résistance naturelle des plantes avec de nouvelles méthodes modifiant les gènes soit par croisement soit par des techniques (NPBT - new plant breeding techniques) comme le CrispR-Cas9 (9) ciblant le génome.

Reste l’agriculture biologique qui se développe avec un marché en 2017 de 7 milliards €, et une progression à deux chiffres en France. Elle ne représente encore que 5% des terres cultivables et 4,5% du marché alimentaire. A côté des prix excessifs pratiqués, l’EFSA demande à ce que les produits bio ne soient pas exempts des contrôles, en particulier sur les LMR. En effet, lors d’une récente étude, l’agence canadienne a trouvé plus de 40% des fruits et légumes bio contenant des pesticides, soit par un bruit de fond de sols précédemment traités ou de non-respect du cahier des charges de l’agriculture biologique.

Jean-Claude Bernier
Février 2018

Pour en savoir plus :
(1) L’eau du robinet est-elle polluée ?
(2) La chimie en agriculture : les tensions et les défis pour l’agrochimie
(3) Les produits phytopharmaceutiques pour une alimentation de qualité pour tous
(4) La chimie analytique au service de la toxicologie médico-légale
(5) Spectrométrie de masse (MS : mass spectrometry) (vidéo en anglais, 7:58)
(6) The 2015 European Union report on pesticide residues in food - European Food Safety Authority EFSA Journal (2017) 15(4):4791, 134 pp.
(7) Les chimistes au service de la sécurité des personnes, des biens, de la santé et de l’environnement
(8) Les phéromones et le cerveau des insectes
(9) Chimie et biologie de synthèse (colloque)

 

Les jeux olympiques d’hiver en Corée à PyeongChang débutent vendredi 9 février. La séance d’ouverture risque d’être un peu perturbée par l’absence de certains athlètes. Le froid polaire qui règne actuellement avec -22°C et le vent glacial font dire à quelques délégations comme l’Italie et la Nouvelle Zélande que ce n’est pas un temps pour défiler même dans cette magnifique esplanade olympique des athlètes en pleine préparation. De plus, près de 1400 agents de sécurité sont sur le flanc, frappés par un norovirus de gastro-entérite probablement due à l’alimentation ou l’eau du centre pour jeunes où ils sont logés près du village des athlètes. Les organisateurs font tout pour que ces derniers ne soient contaminés et procèdent à de nombreuses analyses (1). Pour la survie des spectateurs de la cérémonie d’ouverture ils vont distribuer des kits de confort composés de bonnets, couvertures et coussins chauffants « chimiques » (2).

Mais heureusement l’évènement sportif et technologique va bientôt faire oublier ces petits tracas. Les skieurs sont équipés des derniers cris en matière de skis de compétition (3) ainsi que de combinaisons assurant confort et performance (4). Les descendeurs et les funambules du saut à skis pour se protéger font appel à la chimie (5) et pourront accélérer à fond grâce aux matériaux composites (6).

Ces jeux sont aussi une grande vitrine des nouvelles technologies, puisqu’entre les compétitions on pourra voir au pavillon de la culture et des TIC (7) une exposition qui mêle l’art et l’éclairage avec LED et lasers (8). L’une des attractions sera l’œuvre de l’initiateur des jeux vidéo Nam June Paik : une tortue géante de 12x6 m composé de 166 écrans de télévision (9). Les spectateurs pourront aussi voir des expériences et démonstrations du réseau 5G en télécom, de l’internet des objets, de l’intelligence artificielle, de la réalité virtuelle et des concerts en hologrammes 3D.

Pas de doute nous sommes bien en Corée !

Jean-Claude Bernier
février 2018

Pour en savoir plus
(1) L’eau au labo (vidéo, 5:02)
(2) Ces coussins contiennent un gel d’acétate de sodium (NaCH₃COO) en solution saturée. Un choc, provoqué par une capsule métallique pliée, entraine l’apparition de cristaux qui provoquent l’entière cristallisation de l’acétate. Cette cristallisation est exothermique et absolument sans danger.
(3) Performance d’un ski de course : structure composite et glisse sur la neige
(4) Des textiles pour sportifs. Apport de la chimie pour améliorer confort et performances
(5) Technologie et performance sportive
(6) Les matériaux composites dans le sport
(7) Les matériaux avancés, moteurs de l’innovation en électronique
(8) Nos données dans le chaos : le laser à la rescousse de la fibre optique
(9) EnLEDissez vous !

Il y a plusieurs sortes de chocolat (1) :

• le chocolat noir à plus de 50% de cacao, avec du sucre, du beurre de cacao, de la vanille et de la lécithine de soja ;
• le chocolat au lait, qui contient moins de cacao et les mêmes ingrédients auxquels on ajoute le lait ;
• le chocolat blanc qui ne contient que du beurre de cacao ainsi que le sucre, le lait, la vanille et la lécithine de soja.

Le cacao et donc le chocolat contiennent des polyphénols, surtout des flavanoïdes et des anthocyanes qui ont la propriété de piéger les radicaux libres toxiques pour l’organisme (2).

C’est par ailleurs un aliment gras par ses triglycérides qui contiennent principalement l’acide oléique, un acide gras insaturé (Omega 9), et l’acide stéarique, qui une fois dans l’intestin se « désature » en acide oléique, excellent pour éliminer le cholestérol et combattre les maladies cardio-vasculaires. Est-ce que ces acides gras sont mauvais pour la ligne ? À côté des triglycérides, le chocolat contient des méthylxanthines comme la thréobromine et la caféine qui sont des molécules lipolytiques c’est-à-dire qu’elles dégradent les graisses de l’organisme - ce sont les mêmes que l’on trouve dans les crèmes amincissantes (3).

Le chocolat a d’autres vertus, il apporte des oligoéléments comme le magnésium, le phosphore et le potassium, mais aussi des molécules euphorisantes et stimulantes, les endorphines comme le phenyléthylamine et la sérotonine (4) qui « font plaisir » à l’organisme. N’a-t-il donc que des qualités ce produit exotique (5) venu des Mayas et des Aztèques par les conquistadors espagnols et popularisé en France à la cour de Versailles par le roi Louis XIV et la reine Marie-Thérèse d’Autriche ? Non, il contient du sucre qui augmente la glycémie, d’où une attention particulière à lui porter pour les diabétiques. De même, pour nos amis les animaux la théobromine du chocolat est toxique : pour les chiens, car, non éliminée dans le sang, elle peut provoquer des convulsions et des hémorragies internes, et aussi pour le chat, mais lui, n’aime pas le sucré (6).

En cette fin de 2017 nous ne risquons pas une pénurie car la cotation en décembre du cacao est de 1850 $ la tonne alors qu’en certains novembres de 2011, 2014 et 2015 elle avait dépassé 3000 $ la tonne. En cause l’extrême volatilité du cours du cacao qui dépend fortement de la situation géopolitique de l’Afrique de l’Ouest qui fournit presque 60% de la production mondiale avec la Côte d’Ivoire et le Ghana. La consommation mondiale de chocolat atteint de l’ordre de 3 Mt, en France 392 000 t (7) mais les plus gros consommateurs en Europe sont les Suisses suivis des Autrichiens et des Belges.

Faites cependant un peu attention durant la « trêve des confiseurs ». N’oubliez pas l’enseignement de Paracelse « Rien n’est poison, tout est poison ; seule la dose fait le poison » et sur les marchés de Noël préférez le verre de chocolat chaud au vin chaud mais avec modération (8).

Jean-Claude Bernier
décembre 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Expériences autour du chocolat
(2) Le chocolat est-il bon pour la santé ?
(3) Les emplois thérapeutiques du chocolat
(4) Sport et cerveau (Collection Chimie et… junior)
(5) Le chocolat (Produit du jour SCF)
(6) Le goût : de la molécule à la saveur
(7) Chimie et la chocolaterie
(8) La chimie des sens ? Il y a tant de découvertes à faire !
 

Il semble hélas en regardant la classification périodique du tableau de Mendeleïev (1) (2) que le genre masculin prédomine : Li le lithium, Na le sodium, Fe le fer, Co le cobalt etc… Tout paraît masculin, même les dérivés : NaCl le chlorure de sodium, FeO le protoxyde de fer, BaO l’oxyde de baryum. On peut cependant aller chercher Fe₃O₄ la magnétite, CaO la chaux vive et même Ba(OH)₂ la baryte ou SiO₂ la silice pour mettre un peu de douceurs dans cette assemblée de brutes.

En réalité le féminin est plutôt réservé à des objets ou assemblages plus évolués et complexes. On parle d’un atome mais mieux d’une molécule, du produit de la réaction, d’une solution et de son soluté. En hommage aux fonctions biologiques supérieures de la femme, on remarque surtout la synthèse chimique et peu son catalyseur. En chimie du solide, même si on identifie le procédé du frittage, l’objet fini reste la céramique.

C’est dire que notre discipline est assez bien équilibrée entre le masculin et le féminin. Les choses se compliquent peut-être au laboratoire ou dans l’entreprise où peuvent travailler l’ingénieur et la laborantine, dénotant un machisme qui n’est plus d’époque. Heureusement dans les écoles de chimie de la fédération Gay-Lussac il y a maintenant autant d’élèves féminines que masculins qui préparent des diplômes d’ingénieur·e·s - si j’applique la règle du point médian encore appelé point d’altérité ! Mais que faire avec les mots épicènes identiques au masculin et au féminin comme linguiste mais aussi chimiste ? Aurais-je l’audace lors d’une évaluation dire et écrire : « ce laboratoire comporte d’excellent·e·s chimistes bien formé·e·s par des professeur·e·s sérieux·euses ». Cela allongera sans doute mes rapports et mes mails.

Mediachimie.org a déjà souligné depuis longtemps dans les fiches métiers (3) qu’ils étaient accessibles soit à un homme soit à une femme (H/F) et de nombreuses vidéos montrent autant de femmes que d’hommes occupant des fonctions en laboratoire ou en entreprise (4) (5) (6). Faudra-t-il modifier toutes les fiches pour indiquer directrice ou directeur d’usine, assistant ou assistante d’ingénierie ou encore technicien.ne de laboratoire… ou abandonner la langue française pour researcher, manager, physicist… ? Nos amis canadiens qui ont franchi le pas depuis longtemps nous regardent curieusement, mais les gardiens du temple de l’Académie française auront sans doute un regard plus sévère.

Jean-Claude Bernier
décembre 2017

Quelques ressources pour en savoir plus
(1) Site des éléments chimiques
(2) Classification périodique (application)
(3) Fiches métiers
(4) Chef de section en laboratoire de police scientifique (vidéo 1:15)
(5) Botanophile ? Chimiste du végétal ! (vidéo 4:43)
(6) Responsable marketing (vidéo, 2:45)
 

Les agriculteurs souhaitent la poursuite de son autorisation car ils utilisent ce produit pour éviter la pratique des labours profonds qui changent la structure des sols (1) au détriment de la biodiversité. Les ONG et les écologistes souhaitent au contraire son interdiction en tant que produit chimique et susceptible d’être cancérigène (2).

En fait dès 1997, une étude coordonnée par l’Agence américaine de la protection de l’environnement avait montré que ce n’était pas le glyphosate mais plutôt le POEA et ses produits de dégradation qui étaient toxiques pour les poissons et batraciens en milieu humide (3). Les études réglementaires nécessaires pour la mise sur le marché pour le glyphosate jusque l’an 2000 ne montraient aucun danger tératogène ou toxique pour l’homme.

C’est un rapport en 2015 du CIRC (Centre international de recherche sur le cancer), agence de l’OMS, qui a classé le glyphosate comme cancérogène probable pour l’homme à forte dose. On se rappellera que c’est ce même organisme qui a classé le café dans la même catégorie probable et la charcuterie comme cancérigène certain. En 2016, l’EFSA pour l’Europe concluait qu’il était improbable que cette substance soit cancérigène ; l’ANSES (4) pour la France, plus prudente, considérait que le niveau de preuves était insuffisant pour le classer comme cancérigène mais recommandait de ne plus l’additionner du POEA.

Passons sur les polémiques qui d’un côté accusent les organismes officiels d’avoir repris une étude faite par Monsanto et de l’autre côté accusent un rapporteur indélicat d’avoir changé les conclusions du CIRC de peu probable en probable ! Elles n’apportent rien à la clarté scientifique.

Le monde agricole pose alors la question des produits phytosanitaires alternatifs ? (5) Sont proposés les acides gras qui n’ont une efficacité que sur 14 jours, l’acide pélargonique (géranium) ou l’acide caprique proposé par Bayer qui ne fonctionnent que sur de petites surfaces et de coût assez élevé. Un autre herbicide de Monsanto, le Dicamba ou acide 2-méthoxy-3,6-dichlorobenzoïque renoue avec les organochlorés encore bien pires et qui fait déjà l’objet aux États-Unis de nombreuses plaintes d’agriculteurs. Restent l’huile de coude pour le sarclage et l’arrachage à la main, difficilement compatibles avec la désertification rurale.

C’est le vrai problème de l’agriculture moderne, appelée à nourrir des milliards d’êtres humains et confrontée à l’usage de produits respectueux de l’environnement et de la santé alimentaire (6) et bien sûr de ses rapports avec la chimie. Si depuis 40 ans le nombre de molécules pesticides, herbicides et insecticides a été réduit des 2/3 et si les micropolluants des eaux se sont réduit de 60% (7) avec une belle amélioration de la chaine alimentaire, c’est que les organismes de réglementation et la recherche de solutions (8) ont travaillé ensemble mais l’on peut encore faire des progrès.

Jean-Claude Bernier
Novembre 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Biogéochimie et écologie des sols (330)
2) Chimie et santé : risques et bienfaits (307)
3) Biochimie naturelle et traitement de l’eau : de la chimie des écosystèmes et des cocktails… (284)
4) Le défi posé aux chimistes pour la protection de la santé et de l’environnement. Le point de vue de l’ANSES (1099)
5) La chimie en agriculture : les tensions et les défis pour l’agronomie (313)
6) Réglementation de l’évaluation des risques alimentaires : la place de la chimie (285)
7) Les micropolluants dans les écosystèmes aquatiques : enjeux de la directive eau (1101)
8) La nature pour inspirer le chimiste : substances naturelles, phytochimie et chimie médicinale (292)
 

L’Energy Observer, un ancien catamaran de course avec lequel l’australien Peter Blake avait gagné le trophée Jules Verne en 1994, a été transformé en 2016 en un superbe bateau de démonstration des énergies renouvelables, bourré d’innovations en chimie. Long de 30,5 mètres et large de 13 mètres, son capitaine, Victorien Erussard a entamé en août 2017 le tour du monde en 6 ans et 101 escales sans émettre un litre de gaz à effet de serre (1). Autonome en énergie, ce bâtiment accumule toutes les récentes technologies permises par l’innovation en chimie.

Cela commence par les 130 m² de panneaux solaires (2) spécialement étudiés par le CEA–Leti avec des cellules bifaces à hétérojonction dont le rendement approche de 22% (3). L’ensemble des cellules couvre le pont, elles sont revêtues d’une couche antidérapante et donnent une puissance crête de 21 kW. L’électricité solaire générée est stockée dans des packs de batteries ion-lithium spéciaux, apportant une réserve d’énergie de 106 kWh (4). La propulsion se fait par deux hélices mues par deux moteurs électriques à fort rendement de puissance de 41 kW chacun et tournant à 3000 tours/minute capable de faire avancer ce navire en composite (5) à une vitesse comprise entre 10 et 15 nœuds. L’astuce de ces moteurs c’est qu’ils sont réversibles en hydrogénérateurs et lorsque le bateau court sur son erre, porté par le vent ou un courant, les hélices engendrent un courant et une puissance de 2x2,5 kW qui peut recharger les batteries. Il y a aussi une autre source d’énergie : sur le pont une trappe s’ouvre sur un cerf-volant automatisé qui sous le vent tire le bateau en augmentant sa vitesse et en réduisant les dépenses d’énergie. S’y ajoute une pile à hydrogène, aussi source d’énergie. En effet ce navire labo dispose d’un électrolyseur (6) qui dissocie l’eau en oxygène et hydrogène. Ce dernier est récupéré sous une pression de 30 bars puis compressé à 150 bars et stocké dans 8 réservoirs pour donner une réserve de 62 kg d’H₂. On sait que l’hydrogène est un vecteur d’énergie (7) à travers la pile à combustible qui produit de l’électricité à partir de la recombinaison H₂ + O = H₂O (8). Pour compléter les sources, deux petites éoliennes à axe vertical peuvent fournir un appoint de 2 kW. On comprend dès lors qu’avec toutes ces technologies d’avant-garde ce « Solar Impulse des mers » (9) aura une autonomie énergétique complète. S’y ajoutent un désalinisateur d’eau de mer qui fonctionne en osmose inverse (10) et dans le dôme de navigation une électronique embarquée (11) et un super logiciel informatique connecté, optimisant la navigation, prenant en compte non seulement l’état de la mer et du vent mais aussi la nébulosité et la gestion de l’énergie.

L’Energy Observer fait route vers la Méditerranée et doit être début décembre en escale à Marseille. Les élèves du Lycée Galilée de Gennevilliers suivent attentivement cette odyssée, ils sont en ce moment à la Cité des sciences et de l’industrie pour se relayer devant une maquette et un démonstrateur d’électrolyse produisant de l’hydrogène et ainsi expliquer les technologies du bateau aux plus jeunes. Ils seront également en décembre à l'escale de Marseille.

Bon vent à cette nouvelle « calypso des mers »  ! (12)

Jean-Claude Bernier
Octobre 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Le changement climatique (Chimie et… junior)
2) Les panneaux solaires (vidéo, 2 :34)
3) Un exemple d’énergie renouvelable : panneaux solaires photovoltaïques
4) L’énergie : stockage électrochimique et développement durable
5) Chimie et construction navale
6) Production d’hydrogène par électrolyse de l’eau sur membrane acide
7) L’hydrogène, vecteur de la transition énergétique
8) Fonctionnement de la pile à combustible (vidéo, 1:30)
9) Solar Impulse 2 et la chimie
10) D’eau et de sel (vidéo, 14:00
11) Toujours plus petit ! (Chimie et… junior)
12) Site du projet Energy Observer : http://www.energy-observer.org
 

Depuis près de vingt ans le « nanomonde » s’est développé. Rappelons d’abord qu’un nanomètre (nm) est mille fois plus petit que le micromètre et qu’une particule de 10 nm est 50 000 fois plus petit que l’épaisseur d’un de vos cheveux. Si les microprocesseurs de nos smartphones sont de plus en plus puissants, c’est que par lithographie on grave les transistors à moins de 20 nm (1). De même les microcapteurs de CO ont des composants à dimensions nanométriques (2), la télévision HD utilise aussi des « quantum dots » nanométriques (3) et même en thérapie les nanomédicaments sont un espoir pour les traitements du cancer (4).

Cet été la presse s’est fait l’écho d’une enquête très médiatisée sur la présence de nanoparticules de TiO₂ dans de nombreux aliments, plats cuisinés, pâtisseries, bonbons… Une publication de l’université de Séoul en mai attire aussi l’attention sur des poudres de carbone émises par les imprimantes 3D (5). Ces annonces peuvent semer le trouble dans l’agroalimentaire, chez les consommateurs et aussi chez les usagers d’imprimantes 3D. Pour ces dernières, qui se multiplient dans le grand public, la fabrication additive se fait le plus souvent par fusion de fils de thermoplastiques (PLA - acide polylactique, ABS - acrylonitrile butadiène styrène) à des températures de 150°C à 200°C qui peuvent permettre l’émission de vapeurs mais probablement pas de nanoparticules de carbone, d’autant que maintenant la plupart des imprimantes sont capotées. Plus sérieux est le cas des imprimantes 3D industrielles qui se multiplient chez les fabricants de pièces complexes à partir de poudres métalliques déposées en couches successives fondues par laser. La sécurité des opérateurs est assurée par des installations qui satisfont aux normes relatives aux locaux à pollution spécifique où les concentrations moyennes en poussière totale et alvéolaire de l’atmosphère ne doit pas dépasser 10 et 5 mg/m³ d’air. Les rangées d’imprimantes bien fermées sont disposées dans des locaux ventilées avec leurs propres alimentations de poudres, étanches, limitant les manipulations individuelles et obéissant aux normes (6).

À cet égard, il faut rappeler qu’il y a un domaine où les normes n’ont aucun pouvoir, il s’agit des nano-objets relevant de la pollution ambiante : nanoparticules de TiO₂ des peintures, des cosmétiques, des nanosilices, des particules de CeO₂ issues de pots catalytiques, etc…, tous objets non manufacturés de l’ordre de 20 000 à 30 000 nano-objets par mm³ (7). Cette situation relativise l’annonce médiatique des nanoparticules de TiO₂ de l’additif alimentaire E 171. Car de plus, au-delà du « scoop », il faut rappeler que les autorités européennes par l’EFSA ont largement étudié la toxicité de cet additif depuis plusieurs années. Il comporte entre 0 et 39% de particules inférieures à 100nm et d’après cette agence, « les expositions à l’E171 ne sont pas de nature à entrainer un risque sanitaire ». Mais en France, avec le principe de précaution, l’ANSES a été alerté par divers ministères, suite à une publication (Bettini et al., dans Scientic Reports) sur d’éventuelles lésions du colon chez des rats soumis à un régime riche en nanoparticules de TiO₂. L’expertise collective diligentée aussitôt a rendu ses avis en avril, après analyse des protocoles d’essais et audition des auteurs. La conclusion du panel d’experts ne remet pas en cause l’avis initial européen de l’EFSA, elle constate aussi que les réactions inflammatoires intestinaux ne sont que difficilement étayées et que les résultats ne permettent pas de conclure à une génotoxicité. L’ANSES rappelle par ailleurs que cela fait plus de dix ans que l’agence travaille sur les effets biologiques des nano-objets et qu’elle souhaite que des protocoles d’essais rigoureux et normés soient mis en place en ce domaine (8).

Jean-Claude Bernier
Ocotbre 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Chimie et nanolithographie (vidéo, 8:20)
2) Micro-capteurs à semi-conducteurs pour la détection de CO (conférence)
3) La chimie s’invite dans la guerre des télés
4) Les nanomédicaments : une approche intelligente pour le traitement des maladies sévères
5) La 3D, troisième révolution industrielle ?
6) Production et utilisation des nano-objets : évaluation et gestion des risques
7) Les nano-objets : un avenir prometteur sous contrôle (chimie et… junior)
(8) Le défi posé aux chimistes pour la protection de la santé et de l’environnement. Le point de vue de l’ANSES
 

et ils sont caractérisés par des doubles liaisons C=O et des ponts d’oxygènes greffés entre des radicaux carbonés. L’un des plus simples est le peroxyde d’hydrogène H-O-O-H ou eau oxygénée (1), antiseptique et comburant dans les fusées, mais aussi agent de synthèse oxydant en chimie organique. Les peroxydes sont utilisés en pharmacochimie (2) et aussi comme plastifiants (3), dans la fabrication des plastiques et des composites fibreux (4). Il y a plus de dix types de peroxydes organiques, citons le peroxyde de dibenzoyle utilisé comme agent thérapeutique contre l’acné et agent de blanchiment comme le peroxyde de lauroyle dans l’industrie alimentaire (5). D’autres peroxydes comme ceux des carbonates, de cétones et d’esters sont utilisés dans les polymères et diverses industries y compris cosmétiques (6), où l’on a besoin d’un réactif d’oxydation.
Ce sont des composés à la fois oxydants et comburants et donc instables car ils réunissent dans un même composé du carbone et de l’hydrogène (comburants) qui ne demandent qu’à réagir avec l’oxygène (oxydant) pour donner du CO₂ et H₂O. Ils se décomposent facilement sous l’action de la chaleur. La montée en température au-dessus de la « température de décomposition accélérée » (SADT en anglais) entraine une décomposition exothermique avec possibilité d’auto-accélération et auto-combustion d’où explosion (7).

C’est pourquoi on les stocke dans des containers refroidis où la température doit rester en général au-dessous de 20 °C. La panne d’alimentation électrique a provoqué la décomposition et la combustion des containers sur le site de Crosby, malgré toutes les précautions prise par les services de l’usine en doublant les circuits de réfrigération (8). La direction locale d’ARKEMA a décidé de déclencher l’incendie des produits restants en accord et liaison avec le « Chemical Safety Board », l’agence fédérale de sûreté chimique afin de mettre en sécurité le site (9).

Jean-Claude Bernier
Septembre 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Découverte du peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée)
2) Le vieillissement cutané : prévention et réparation
3) L’analyse des peintures automobiles
4) Matériaux composites à matrice polymère
5) Alimentation : les différentes facettes de la qualité
6) La chimie au cœur de l’innovation en parfumerie-cosmétique : le contexte économique et réglementaire et les défis de la recherche
7) Une enquête explosive
8) Apport de REACH dans l’amélioration de la connaissance des dangers des substances pour Arkema
9) Du produit aux installations : apport des sciences chimiques pour renforcer la sécurité
 

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)
 

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
 

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
 

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
 

Le problème majeur des énergies issues de l’éolien ou du photovoltaïque est celui de l’intermittence. Quand il n’y a plus de vent ni de soleil, la production d’électricité s’arrête, et quand il y en a trop, on a des difficultés à écouler le surplus d’énergie dans le réseau si la demande est faible (1).

Comment stocker l’énergie et la délivrer ensuite suivant la demande ? L’hydrogène vecteur d’énergie est une solution (2). Ce gaz léger (3) a un pouvoir énergétique massique trois fois plus élevé que l’essence, et sa combustion dans un moteur ou une turbine ne génère que de la vapeur d’eau (4). Par ailleurs, la technologie des piles à combustible est devenue robuste et des automobiles ou d’autres moyens de transports disposent maintenant de piles à hydrogène commercialisées (5). Il est alors tentant d’utiliser ce gaz comme élément de stockage pouvant à la demande fournir de l’électricité. Malheureusement, l’hydrogène est fourni majoritairement par un procédé peu coûteux le « steam reforming » à partir du méthane du gaz naturel, procédé qui génère 10 kg de CO₂ par kg d’H₂ produit ! Le stockage d’un gaz si léger en vue de sa valorisation énergétique n’est pas facile : sous pression à 700 bars, 1 m³ contient 42 kg de H₂, alors que sous forme liquide 1 m³ contient 70 kg (sans compter l’énergie dépensée pour le comprimer ou le liquéfier). Depuis 2008 des chercheurs du CNRS de Grenoble et une société française McPhy Energy savent stocker l’hydrogène à l’état solide dans des galettes d’hydrure de magnésium MgH₂ (6) telles que 1 m^₃ d’hydrure de magnésium contiennent 106 kg de H₂. L’idée des chercheurs et de cette société maintenant internationale est de développer des installations qui utilisent le surplus d’électricité issue du vent ou du soleil pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau (7), le stocker sur MgH₂ à 10 bars, le déstocker à 2 bars et l’utiliser ensuite dans une turbine ou une pile à hydrogène pour produire de l’électricité lors des nuits sans vent et sans lune. Astucieux, non ?

Ils ont fait mieux, McPhy associé à deux sociétés américaines IVYS Energy Solutions et PDC Machines ont développé un intégrateur d’équipements d’hydrogène dévoilé en mars au salon BePOSITIVE à Lyon : la station hydrogène SimpleFuel™. Cet équipement intègre la production par électrolyse, le stockage sous hydrure, la compression et la distribution d’hydrogène pour délivrer 5 à 10 kg d’hydrogène à 700 bars par jour pour les flottes d’automobiles ou de chariots élévateurs (8). Cet équipement a reçu un prix de la DOE et l’agrément réglementaire aux États-Unis. MacPhy a également remporté trois contrats dans la province du Hebei en Chine, à Wyhlen en Allemagne avec l’exploitant allemand Energiedienst et en France à Fos-sur-Mer sur le projet Jupiter 1000 de GRTgaz. Il s’agit là de réalisations « power-to-gas » où l’hydrogène vert stocké est renvoyé dans les circuits normaux de distribution de gaz.

En cette période de morosité où l’on parle peu d’industrie et d’innovation il est réconfortant de voir une solution innovante de stockage et de distribution de « l’hydrogène vert » résolvant partiellement le problème de l’intermittence de la production d’énergie, grâce à une entreprise française dont le savoir-faire est reconnu à l’international.

Jean-Claude Bernier
Avril 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) La complexité du réseau et l’électricité verte
(2) L’hydrogène, un vecteur énergétique inépuisable. Le stockage de l’hydrogène
(3) H2 (produit du jour de la SCF)
(4) Et revoilà l’hydrogène
(5) Fonctionnement de la pile à hydrogène
(6) L’hydrogène qui valorise les énergies renouvelables (vidéo, 7:36)
(7) Production d’hydrogène par électrolyse de l’eau sur membrane acide
(8) L’hydrogène bientôt dans vos automobiles
 

On connait la complexité des écrans sur les téléviseurs plats. Les dalles LCD sont de véritables mille-feuilles qui comptent des transistors, des polariseurs de lumière, des cristaux liquides, des filtres de couleurs et des LED pour le rétroéclairage (1). La concurrence des grandes marques, Samsung, LG, Sony… pour ne citer que les majeures, a fait progresser les définitions, HD, Full HD, UHD, 4K…, en multipliant le nombre de pixels et aussi la technologie en passant du néon aux LED puis OLED et maintenant QLED. Le résultat soutenu par le marketing nous offre des téléviseurs aux diagonales de plus en plus grandes et aux épaisseurs de plus en plus fines.

Dans cette guerre commerciale la chimie est omniprésente : les polymères cristaux liquides (1), les filtres de couleurs avec les pigments micronisés (2), les LED qui ont amélioré le rétro éclairage, les verres ITO à base d’indium, les nano-transistors (3) sans oublier les revêtements antistatiques. Mais depuis deux ans et particulièrement vues lors du salon IFA de septembre 2016, deux stratégies opposent deux grands constructeurs.

Les téléviseurs OLED utilisent des diodes électroluminescentes, encapsulées dans des résines ou déposées en gouttes sur un support (4). Ce sont des polymères (5) semi-conducteurs où alternent les simples et doubles liaisons carbone-carbone dites π conjuguées sous l’influence d’un courant elles émettent de la lumière. L’astuce des chimistes organiciens a été de varier les formulations pour obtenir des couleurs différentes de base ; Rouge, Vert, Bleu. Elles constituent directement des pixels de couleur et il n’y a plus nécessité d’avoir des filtres ni de rétroéclairage, les noirs sont profonds et les images fluides car le temps de réponse est de l’ordre de 0,1 milliseconde. La fiabilité et la longévité des OLED sont maintenant assurées mais ces téléviseurs restent un peu coûteux.

Les téléviseurs QLED utilisent des nanoparticules de semi-conducteurs, au départ CdTe ou CdSe mais aussi PbSe et ZnSe. Le savoir-faire des chimistes à partir de précurseurs organométalliques et d’un réducteur doux (6) permet d’obtenir des suspensions colloïdales et d’arrêter la croissance des particules à quelques nanomètres ou dizaine de nanomètres. Ces « quantum dots » éclairés par des LED bleues ont la propriété d’émettre par fluorescence du rouge et du vert purs en fonction de la taille de ces particules. L’espace colorimétrique est élargi, la luminosité est meilleure, les fréquences parasites sont éliminées et l’énergie nécessaire est abaissée. Les quantum dots sont fabriqués par BASF et Dow, car ils peuvent aussi servir en imagerie médicale, 3M associé à Nanosys produit des films de quantum dots pour les téléviseurs. La recherche vise à remplacer les LED bleues source de lumière des filtres à boîte quantique par une excitation électrique, chaque sous-pixel émettrait alors sa propre lumière comme une OLED (7). Cette technologie n’est pas encore prouvée.

Jean-Claude Bernier
Mars 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Exploser un smartphone
(2) Les multiples contributions de la chimie dans la conception des tablettes et des smartphones
(3) La chimie au cœur des (nano)transistors
(4) Les diodes électroluminescentes organiques : des sources « plates » de lumière
(5) Les polymères se réveillent pour l’électronique
(6) Des chimistes au service des nouveaux objets intelligents
(7) Les matériaux avancés moteur de l’innovation en électronique
 

La 19^e édition de la Semaine du Cerveau a lieu du 13 au 19 mars 2017. Chercheurs du CNRS, de l’INSERM et des universités partent à la rencontre du public dans plus de 30 villes où sont proposés conférences, expositions et ateliers. C’est pour tous l’occasion de découvrir le fonctionnement de notre cerveau et aussi les avancées scientifiques dans les domaines de l’exploration et des soins de cet organe si précieux. C’est la Société des Neurosciences avec le Ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche avec plusieurs autres acteurs de la recherche comme le CNRS, l’INSERM et plusieurs CHU qui organisent ces manifestations : http ://vww.semaineducerveau.fr.

La Maison de la chimie avait déjà en novembre 2014 lors du colloque « Chimie et cerveau » (1) fait appel aux meilleurs spécialistes des neurosciences et de la cognition pour présenter les derniers résultats sur l’exploration du cerveau, les pathologies cérébrales et l’apport de la chimie en neuropharmacologie, résultats que vous pouvez retrouver sur mediachimie.org.

Par exemple, vous pouvez voir comment les synapses et leurs réseaux font fonctionner le cerveau chez les mammifères et chez l’homme (2), l’exploration de ces réseaux à l’aide de molécules photo-activables (3) et comment les progrès en imagerie cérébrale peuvent être fondamentaux pour comprendre les mécanismes complexes du fonctionnement du cerveau (4).

Mais ce sont aussi les dommages causés par les maladies dégénératives cérébrales qui sont exposés ainsi que l’approche par diagnostic de la perte de mémoire et des maladies d’Alzheimer ou de Parkinson (5). C’est la compréhension des mécanismes moléculaires jusque dans les cellules qui permet de proposer de nouvelles thérapeutiques. L’affinement des diagnostics, le choix des cibles, ajoutés à l’étude des causes génétiques ou autres permettent d’avancer dans les traitements (6). L’effet des drogues, l’étude des addictions, la dépression sont témoins des dysfonctionnements cérébraux (7). De nouvelles stratégies thérapeutiques, basées sur une meilleure connaissance du mécanisme d’action sur les récepteurs, et l’approche de la chimie du cerveau vont permettre de proposer dans l’avenir de nouveaux médicaments pour traiter les maladies du cerveau (8).

Ne sont pas oubliées les fantastiques propriétés du cerveau de l’homme capable par la pensée seule de commander des ordinateurs (9) et d’être moteur dans les sports extrêmes pour que les sportifs dépassent leurs propres records (10).

Jean-Claude Bernier
Mars 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Colloque Chimie et cerveau (12 novembre 2014)
(2) Les enjeux de la chimie dans la connaissance du cerveau et les espoirs pour demain
(3) Imagerie moléculaire de la synapse
(4) Imagerie fonctionnelle du cerveau
(5) Maladie d’Alzheimer et cibles thérapeutiques : état de l’art
(6) Vieillissement cérébral ou maladie dégénérative
(7) La dépression et ses traitements
(8) La neuropharmacologie un triomphe de l’exploration du cerveau, un échec à dépasser dans la création de thérapeutiques innovantes
(9) Commander par la pensée avec les interfaces cerveau–ordinateur
(10) Sport et cerveau
 

Rappelons d’abord que le Taxotère a été découvert, comme la Navelbine (1) un autre antitumoral, par l’équipe de Pr. Pierre Potier au laboratoire ICSN du CNRS à Gif-sur-Yvette (2). Extraite au départ des aiguilles d’if, la molécule améliorée chimiquement montrait une activité remarquable comme agent d’anti-polymérisation de la tubuline, étape essentielle dans la multiplication des cellules cancéreuses (3). Synthétisée en 1989 puis développée industriellement avec Rhône-Poulenc Rorer (maintenant Sanofi), la molécule (4) a été mise sur le marché en 1995 et a amélioré la vie, voire guéri, des millions de malades atteints du cancer du sein, de la prostate ou des poumons dans le monde entier durant près de 15 ans (5).

Lorsque le brevet est tombé dans le domaine public, de nombreux laboratoires se sont mis à copier la molécule princeps et à produire des génériques depuis de nombreuses années. Le médicament Taxotère originel produit par Sanofi-Aventis représente actuellement moins de 5% du marché, alors que le générique docétaxel commercialisé par Accord et fabriqué par le laboratoire Indien Intas Pharmaceuticals représente à peu près la moitié du marché. Il a remporté en France l’appel d’offres public pour les centres anticancéreux français.

Dès le mois d’août 2016, plusieurs cancérologues avaient signalé à l’Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé (ANSM) une fréquence d’effets indésirables plus élevée que la moyenne et des médecins de Gustave Roussy avaient par ailleurs alerté l’agence de certains décès, suite à un choc septique après administration du docétaxel.

L’ANSM et le Ministère des Affaires sociales et de la Santé confirment qu’une enquête de pharmacovigilance est en cours sur ce générique et les premières conclusions sont attendues pour la fin du mois de mars.

Il faudrait savoir que le concept de génériques a pour l’essentiel contribué à :

• a) démocratiser des traitements coûteux ;
• b) diminuer le coût thérapeutique global en particulier pour la Sécurité Sociale ;
• c) obliger l’Industrie pharmaceutique à orienter ses dépenses de Recherche et Développement vers l’innovation apportant un réel avantage en termes de santé et d’équilibre socio-économique.

La contrepartie peut être :

• a) un prix « exorbitant » de nouvelles thérapeutiques imposé par l’industrie pharmaceutique, eu égard aux investissements exigés, pendant que les autorités de tutelle ne font que simplement déplorer les faits ;
• b) une menace certaine pour avoir légué la responsabilité industrielle de production de principes actifs à des entreprises qui ne possédaient pas nécessairement le savoir-faire ;
• c) une mondialisation peu contrôlée du fait des contraintes légales, des exigences réglementaires et de responsabilités civiles, voire juridiques, différentes d’un pays à l’autre.

Il faut savoir qu’un générique repose sur au moins trois règles infranchissables.

• Le principe actif doit être identique à la molécule originelle avec un taux d’impuretés répertorié, identifié et qualifié. Ceci relève de l’art d’une production robuste accompagnée de moyens analytiques les plus sensibles.
• Le principe actif dans sa formulation finalisé doit présenter une bioéquivalence parfaite et identique à celle du produit originel.
• (Bioéquivalence : l’organisme humain doit être exposé au médicament aux mêmes concentrations durant le même temps)
• Les lots finaux doivent être empaquetés dans une procédure assurant une robustesse du procédé et une stérilisation incontestée.

Le moindre sur- ou sous-dosage dû à une bioéquivalence non respectée ou la moindre contamination des lots peut engendrer des complications sévères, voire conduire à la mort dans le cas des patients affaiblis ou immunodéprimés, comme c’est le cas des personnes souffrant d’un cancer. Un contrôle de qualité stricte et sans faille à la fois du procédé de synthèse, du produit fini, comme des installations de production et d’empaquetage, s’impose en permanence (6). S’assurer du bon suivi avec des entreprises mondialisées sous des régimes légaux de contraintes réglementaires comme de responsabilités civile et juridique différentes relève d’un défi difficile à surmonter.

Pour le responsable de la filiale française Accord (Intas Pharmaceuticals), «… tous les médicaments ont des effets indésirables, il n’y a rien de particulier, il n’y a pas de problème… », ce à quoi répondent les oncologues : « Quand un médicament administré pour son activité devient toxique et provoque un décès c’est catastrophique ». Pour l’heure, l’ANSM et le Ministère signalent qu’un autre médicament, le paclitaxel qui contient une molécule aussi de la famille des taxanes, peut servir d’alternative, et l’ANSM n’a émis qu’une recommandation d'éviction temporaire le 17/02/2017.

En conclusion on peut regretter que les malades comme leur environnement soient mis au courant plus de six mois après les premiers signalements. On peut aussi regretter que l’image des génériques soit ternie par ces accidents mortels alors que la politique du Ministère est de diminuer les coûts de solutions thérapeutiques et de médicaments appliqués dans la santé. Enfin on ne peut que constater qu’il n’y a presque plus de laboratoires de synthèse chimique en France capables de produire industriellement des molécules et princeps. Si on a dit souvent que la Chine était l’atelier du monde, l’Inde ne devient-elle pas le laboratoire du monde ?

J.-C. Bernier et C. Agouridas
Février 2017

1- Un exemple de médicament extrait d’une substance naturelle : la pervenche de Madagascar
2- Produit du jour SCF taxol /taxotère
3- La nature au labo : la phytochimie (vidéo, 9:08)
4- Un arbre à l’origine d’un anticancéreux
5- La nature pour inspirer le chimiste : substances naturelles, phytochimie et chimie médicinale
6- De la conception du médicament à son développement : l’indispensable chimie
 

Village de la chimie et des sciences de la nature et de la vie
Les 24 et 25 février 2017 au Parc Floral de Vincennes
http://www.villagedelachimie.org

L’édition 2017 du village de la chimie et des sciences de la nature et de la vie est particulièrement riche cette année ; elle met à disposition des jeunes, de leurs professeurs et de leurs parents :

• Un pôle « entreprises » où une cinquantaine d’entreprises industrielles et établissements présentent leur activité et leurs besoins en compétences de chimistes, avec des salariés qui parleront de leurs métiers.
• Un pôle « orientation » avec la présence de l’ONISEP, de l’observatoire de la branche chimie et de Mediachimie.org, première médiathèque sur la chimie, ses innovations et ses métiers, balisant les métiers de l’opérateur à l’ingénieur en passant par le commercial.
• Un pôle « formation » où seront présents une trentaine d’établissements de formation aux métiers de chimistes situés en Ile-de-France. Toutes les informations sur les parcours conduisant aux métiers de la Chimie et des sciences de la nature et de la vie seront disponibles ; CAP, BEP, Bac Pro, Bac Techno, BTS, DUT, Licences pro, écoles d’ingénieurs, sans oublier l’apprentissage, avec des interlocuteurs performants.
• Un pôle « insertion professionnelle » disposant de stands où des ingénieurs et des responsables des ressources humaines vous conseilleront sur l’écriture des CV et pourront vous préparer à un entretien d’embauche.
• Enfin des stands de démonstration et d’expériences en « live » pour montrer l’apport de la chimie à votre vie quotidienne.

Venir les 24 et 25 février à Vincennes, c’est découvrir les métiers et les formations. C’est s’orienter en écoutant les témoignages des professionnels et voir les secteurs d’activité qui embauchent. C’est s’insérer dans la vie professionnelle en rédigeant un beau CV et en connaissant les fautes à ne pas faire lors d’un entretien d’embauche. C’est aussi trouver la possibilité de votre stage ou futur emploi.

Tout un cycle de conférences le 24 et le 25 février vous ouvrira de nouveaux horizons sur la chimie dans la police scientifique, sur les parcours de chimistes expérimentés, sur le biomimétisme… Le 25 février, en complément aux conférences, une table ronde sur les Métiers et Filières de Formation et quatre ateliers vous permettront d’échanger sur ce qu’attendent les recruteurs, le métier de chercheur, l’entretien d’embauche, la création d’entreprise.

Vous avez la possibilité au village de la chimie et des sciences de la nature et de la vie, le 24 et 25 février de choisir votre voie pour connaître et réussir une vie professionnelle intéressante et connaître les évolutions des métiers du futur, ne laissez pas passer votre chance !

Jean-Claude Bernier
Février 2017

Alors c’est fait ! Armel le Cléac’h, skipper de Banque Populaire VIII, après sa 2^e place en 2013 remporte la version 2016-2017 du Vendée Globe. Après 74 jours de mer et 45 000 km en milieu marin (1), il pulvérise le record de François Gabart, le premier à être descendu en dessous des 80 jours (78 jours).

Sur les 29 monocoques qui ont pris le départ le 6 novembre 2016, 7 étaient de la nouvelle génération, pourvus de « foils », ces appendices en forme de moustaches qui dépassent du haut de la coque quand ils sont relevés. Six de ces bateaux de la classe 60 pieds IMOCA ont été conçu par le cabinet d’architecture navale de G. Verdier en collaboration avec le cabinet VPLP. Sur le papier ces monocoques se ressemblaient beaucoup : mêmes tailles, mâts à peu près de même hauteur, coque et quille standardisées grâce à la chimie des composites et à la maîtrise des alliages métalliques. Seul le poids de l’ordre de 3 tonnes pouvait différencier ces coursiers de la mer :

• la coque est presque entièrement en matériau composite carbone, obtenu par moulage de couches de fibres de carbone pré-imprégnées de polyester (2) (3) ;
• la quille comporte à sa base un bulbe de forme aérodynamique en métal lourd, relié à la coque par un voile de quille de plusieurs mètres en acier ou en titane forgé en lame de couteau en tôle ployée ou soudée (4) ou encore en fibres de carbone (5) ;
• les voiles sont tissées en fibres artificielles comme le Kevlar (6) ou le polyéthylène téréphtalate (PET) ou même encore en fibres de carbone, tissées sur mesure en fonction de la modélisation des forces appliquées sur le mât (7).

Mais ce qui fait l’originalité de cette nouvelle génération ce sont les « foils »qui de part et d’autre de la coque remplacent la dérive. Leur forme donne un appui latéral et avec la vitesse, ils déjaugent le navire. Une fois acquise une vitesse de 13 à 17 noeuds, le foil accroche et toute augmentation de la vitesse du vent se traduit en vitesse pure. Leur action soulage la coque qui se lève doucement pour réduire la trainée et surtout diminue la gîte afin de porter plus de voile et d’augmenter la vitesse.
Les foils, après modélisation et essais, ont été fabriqués par une entreprise bretonne du Morbihan. Ils sont en fibres de carbone entremêlées en 3D, technique dérivée de l’aéronautique et de la fabrication des aubes des réacteurs, conçues pour éviter le délaminage du composite lors d’une collision avec un oiseau. Dans le cas des foils, il n’y a pas de garantie de casse en cas de collision en pleine vitesse avec un cétacé ou un « ofni » (objet flottant non identifié). C’est la prise de risque de ces navigateurs aventuriers qui ne cessent de faire avancer la technologie marine.

Jean-Claude Bernier
Janvier 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Les grandes questions en sciences chimiques de l’environnement marin
(2) Les matériaux composites dans le sport
(3) Les polymères ce qu’il faut savoir (vidéo, 4:25)
(4) Chimie et construction navale
(5) Les composites carbone/carbone
(6) La grande aventure des polyamides
(7) Le textile, un matériau multifonctionnel
 

Contre la fièvre vous auriez pu comme nos lointains ancêtres sucer de l’écorce de saule connue pour ses propriétés fébrifuges depuis l’antiquité (1). Ce n’est cependant qu’en 1838 qu’un chimiste, Piria, du laboratoire de Jean-Baptiste Dumas en a extrait l’acide salicylique (2) et il fallut attendre 1853 pour que Charles Gerhardt fasse la synthèse chimique de son dérivé acétylé moins agressif pour l’estomac. La société Bayer mis au point la synthèse industrielle et pris un brevet en 1899 sous le nom « aspirin ». C’est sous ce nom qu’est commercialisé le médicament fabriqué aussi en France par la société chimique des usines du Rhône à partir de 1910 (3). On en consomme environ encore 40 000 t en France. Son action antalgique, anti-inflammatoire et antipyrétique en a fait sous différentes marques le top des antigrippaux. Son action d’anti-agrégat des plaquettes du sang a conduit à rechercher un substitut qui est le paracétamol (4). Celui-ci a été découvert un peu par hasard par deux médecins strasbourgeois qui s’intéressaient à la parasitose intestinale et qui s’étaient fait livrer par erreur de l’acétanilide à la place du naphtalène. C’est le dérivé hydroxylé NHCOCH₃ – φ – OH qui révéla des activités antipyrétiques sans action sur l’agrégation plaquétaire encore appelé acétaminophène. Le paracétamol fut largement produit et commercialisé après 1950. Avec peu de réactions secondaires sauf surdosage, il s’en consomme 260 millions de doses en France.

La chimie a aussi d’autres molécules (5) à son arc : la pseudoéphédrine comme vasoconstricteur local pour le nez, l’ibuprofène pour les douleurs musculaires, les extraits de dérivés terpéniques (6), mais leur efficacité reste à démontrer (7).

In fine, en cas d’attaque virale, à part les deux antalgiques et les pulvérisations de sérum physiologique proche de l’eau de mer (8) riche en chlorure de sodium pour dégager le nez, il faut faire preuve de patience : « un rhume non traité dure une semaine, un rhume traité dure sept jours ».

Jean-Claude Bernier
 janvier 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :

(1) Du saule à l’aspirine
(2) L’aspirine, une origine végétale
(3) Aspirine (produit du jour de la SCF)
(4) Paracétamol (produit du jour SCF)
(5) De la conception du médicament à son développement : l’indispensable chimie
(6) La nature au labo : la phytochimie (vidéo 9:08)
(7) La neuropharmacologie : un triomphe dans l’exploration du cerveau, un échec à dépasser dans la création de thérapeutiques innovantes
(8) La nature pour inspirer le chimiste : substances naturelles, phytochimie et chimie médicinale
 

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)

 

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
 

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
 

• l’innovation dans les véhicules électriques (1) qui gagnent en autonomie grâce aux progrès sur le stockage électrique ;
• le désamour pour les véhicules Diesel atteints par le « VWgate » et la difficulté pour les constructeurs de satisfaire les normes Euro 6 ;
• les préoccupations de plus en plus fortes des habitants des grandes villes qu’illustre la maire de Paris agissant pour limiter la pollution atmosphérique ;
• enfin la percée encore timide de l’automobile autonome et connectée.

Sur tous ces points l’innovation et les avancées ne seraient pas possibles sans la chimie. Les véhicules électriques ont atteint une maturité industrielle et une crédibilité commerciale grâce à l’allègement des structures (2) et une autonomie convenable grâce au stockage électrochimique et les nouvelles batteries (3). Si les véhicules Diesel veulent devenir « propres » et satisfaire d’ici quelques années aux normes drastiques d’émissions (4), ils en seront redevables aux chimistes catalystes qui développeront les nouveaux catalyseurs, filtres et systèmes de dépollution éliminant les particules et les oxydes d’azote (5) (6). Si demain vous conduirez votre auto avec votre smartphone, ce sera grâce à la miniaturisation des circuits électroniques et à la photogravure où la chimie est omniprésente (7) (8). L’air des villes que nous respirons est le résultat d’une chimie atmosphérique complexe (9) où les composés organiques volatiles, le CO2, les NOx et l’ozone jouent un rôle essentiel.

L’industrie automobile n’est plus seulement mécanique, elle est de plus en plus multi-matériaux, chimique et électronique. Elle embauche surtout des cadres et ingénieurs spécialistes de ces domaines (10) (11).

Jean-Claude Bernier
 octobre 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

(1) La voiture électrique : virage ou mirage ?
(2) Les alliages d’aluminium pour l’allègement des structures de l’aéronautique et la carrosserie automobile
(3) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique
(4) Ach… VW Das Auto ?
(5) La catalyse au service de l’automobile
(6) Un exemple de matériau spécifique : pots catalytiques et dépollution automobile
(7) Chimie et nanolithographie (vidéo, 8:20)
(8) Les multiples contributions de la chimie dans la conception des tablettes et des smartphones (conférence, vidéo + texte)
(9) Chimie atmosphérique et climat (conférence, vidéo + texte)
(10) Ingénieur chimie des matériaux un métier de l’automobile (vidéo, 2:10)
(11) Assistant ingénieur (fiche métier)

 

Après plusieurs années où la chimie n’était vue qu’à travers la physique ou la biologie, le prix Nobel 2016 récompense des chercheurs chimistes au cœur de la chimie moléculaire. Le français Jean-Pierre Sauvage, l’écossais James Fraser Stoddart et le néerlandais Bernard L. Feringa ont réalisé tous trois d’étonnantes percées en topologie chimique, ouvrant le champ à la dynamique moléculaire. C’est dire qu’ils ont fabriqués des objets moléculaires de la taille du nanomètre (5000 fois plus petits que l’épaisseur d’un cheveu) (1), capables de se déformer sous une influence externe comme la lumière, un stimulus chimique ou électrique, de tourner sur eux même, d’avancer… On parle alors de machines ou moteurs moléculaires.

L’aventure commence pour Jean-Pierre Sauvage et son équipe en 1983, où ils réussissent à synthétiser le [2]caténane en 2 ou 3 étapes (2). L’astuce est en chimie moléculaire d’utiliser un métal, le cuivre, pour courber deux fils moléculaires et les faire s’enchevêtrer en deux anneaux qui s’interpénètrent. Plusieurs grammes sont ainsi préparés qui permettent l’étude de la structure et des propriétés. Ayant ouverts la voie de synthèses, plusieurs équipes se lancent dans ce domaine nouveau. L’équipe de Stoddart utilise les interactions π-π et les liaisons hydrogène pour les assemblages et fabrique un rotaxane (anneau autour d’un axe moléculaire), d’autres, les liaisons Pd – N dans les organométalliques.

En 1994, Jean-Pierre Sauvage arrive à créer un mouvement de « pirouette » sur un caténane en jouant sur l’état de valence du cuivre Cu+ et Cu++ qui fait que les anneaux basculent dans deux positions stables en fonction de l’apport ou du départ d’un électron sur le métal. C’est le premier moteur moléculaire. Les équipes de J. F. Stoddart et de B. Feringa montrèrent par la suite comment faire tourner puis se déplacer un anneau sur un axe, et même lui assigner deux positions distinctes (labélisées 0 et 1) ouvrant la voie à « l’ordinateur moléculaire ».

Jean-Pierre Sauvage rappelle souvent que ces objets artificiels miment des molécules du vivant (3). L’ATP synthase a un moteur rotatif qui synthétise l’ADP à partir des phosphates dans tous les organismes vivants (4). C’est dans l’ADN qu’on retrouve les nœuds entrelacés et les « trèfles » fabriqués par synthèse chimique. Les molécules créées, capables de se contracter et de s’étirer, simulent les mêmes mouvements que les molécules des fibres de nos muscles. Certaines machines moléculaires pourront peut-être à l’avenir transporter des agents thérapeutiques actifs jusqu’aux cibles tumorales. L’imagination des chimistes va jusqu’à fabriquer des roues pour des voitures de courses à l’échelle nanométrique (5).

Rappelons que ces travaux de pionnier ont valu à Jean-Pierre Sauvage de nombreuses distinctions : médaille d’argent du CNRS en 1988, prix Pierre Sue de la SCF en 2004, membre de l’Académie des Sciences et en 2014 Grand Prix de la Fondation de la Maison de la Chimie. Directeur de recherche émérite depuis 2014 et professeur émérite de l’université de Strasbourg, il travaille toujours au sein de l’ISIS (Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires).

Jean-Claude Bernier
7 octobre 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

(1) Les nano-objets : un avenir prometteur sous contrôle
(2) Les machines moléculaires (vidéo, 6:15)
(3) Conférence de Jean-Pierre Sauvage - Grand Prix de la Maison de la Chimie 2014 (vidéo)
(4) La fabrique des champions
(5) Nanocar Race : la course des plus petits bolides du monde
 

Mediachimie.org est une source riche de données et documents pluridisciplinaires qui conviennent bien à ce genre d’enseignement. Pour vous en convaincre, je voudrais vous donner deux exemples qui s’inspirent des suggestions de croisement entre enseignements qui figurent dans les programmes.

• Corps, santé, bien-être et sécurité

Dans Médiathèque > Qualité de vie, santé et bien-être > Sport, vous trouvez de nombreuses facettes pour traiter du sujet avec les professeurs de physique-chimie, de SVT, de technologie, de mathématiques et de sport. Par exemple, dans La fabrique des champions (issue de la collection Chimie &… junior) (1) on trouve la molécule d’ATP, les réactions biologiques du corps humain, la mécanique de fonctionnement des muscles, l’analyse mathématique de la progression des records et la saison où ils ont été battus (un clin d’œil à l’histoire ?). Pour travailler autour du thème vous pouvez même aller plus loin avec les matériaux composites (2), les nouveaux tissus (3), et même le dopage (4).

• Transition écologique et développement durable, sujet d’actualité s’il en est un !

Dans la médiathèque, vous trouvez Nature, agriculture et environnement > Énergies et économie des ressources. Faites visionner à la classe la vidéo (5) « l’hydrogène qui valorise les énergies renouvelables ». On y suit le périple de deux jeunes étudiants qui vont d’abord en Angleterre visiter l’installation de stockage d’énergie d’une maison, puis on les retrouve en France au labo et dans l’usine qui fabrique le package électrolyseur-stockage-pile. Avec le professeur de langue (anglais), de physique-chimie, de technologie et d’économie vous initierez la classe à découvrir l’hydrogène (6), la pile à combustible (7), la batterie (8), et les données économiques du stockage de l’énergie (9).

Ce ne sont que deux exemples qui peuvent structurer deux thèmes d’EPI, mais il y en a des dizaines d’autres que vous pouvez découvrir en équipe pédagogique avec des données d’actualité et des media modernes et parfois ludiques. Lancez-vous dans cette nouvelle aventure, pariez sur l’EPI.

Jean-Claude Bernier
Septembre 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) La fabrique des champions
2) Les matériaux de la performance
3) Les textiles et les vêtements pour le sport
4) Le dopage
5) L’hydrogène qui valorise les énergies renouvelables (vidéo 7 :36)
6) Et revoilà l’hydrogène
7) La pile à combustible, un convertisseur d’énergie d’avenir
8) Piles à combustible et batteries au lithium
9) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique

Vous avez maintenant un outil entièrement rénové : naviguez et consultez le site Mediachimie.org (donner matière à votre avenir). Vous y trouverez, grâce à une navigation claire, une mine très riche en documents et vidéos sélectionnés et validés par des experts scientifiques. Ces références, écrites ou animées, illustrent les points traités dans les nouveaux programmes officiels et vous seront utiles pour mieux comprendre un point difficile, traiter vos travaux personnels encadrés ou les Enseignements Pratiques Interdisciplinaires, mais aussi voir les débouchés en emplois dans le secteur de la chimie.

Plus de 1000 articles et vidéos constituent le plus grand site français de références en chimie avec de nombreux liens. Dans la médiathèque, six grands thèmes pour vous orienter : Nature, agriculture, environnement – Énergie et économie des ressources – Qualité de vie – Santé et bien-être – Analyse et imagerie – Histoire de la chimie. À côté, deux espaces : dans l’espace enseignants, les enseignants trouvent leur actualité et tous les documents classés par niveaux - collège, lycée, enseignement supérieur-, et dans l’espace métiers, parents, élèves, lycéens peuvent trouver toute l’actualité des emplois et découvrir les métiers de la chimie et des matériaux par niveaux de formation et domaines d’activité.

En cette rentrée 2016, alors que les jeux olympiques de Rio sont à peine refermés et que commencent les jeux paralympiques, ne soyons pas trop nostalgiques, même si certains athlètes français n’ont pas eu trop de réussite, la chimie française était bien présente grâce à quelques entreprises nationales. C’est tout d’abord Aqua Lung, société fondée il y a 70 ans par Cousteau, leader de la plongée de loisirs (1) et basée à Carros (06) qui fournit le nageur vedette Michael Phelps en maillots de bain en deux tissus « exo-foil » et « aqua core » (2), ce dernier en fibres de polyuréthane apportant la compression, notamment le long de l’artère fémorale, ce qui fait venir plus de sang aux muscles (3). De plus, les lunettes (4) aux côtés déformés permettent au compétiteur de mieux surveiller les nageurs concurrents sans tourner la tête. C’est une toute nouvelle entreprise Erpro & Sprint, située à Saint-Leu-La-Forêt (95), qui a fourni aux cyclistes français sur piste des guidons ultra-légers sur mesure et aérodynamiques, fabriqués par technique 3D ou synthèse additive par couches successives d’aluminium (5) fondues par laser. Enfin Gerflor, société basée en région lyonnaise, a installé tous les revêtements des sols de compétition de handball et de basket-ball ainsi que ceux de tennis et de badminton. Ces revêtements sont en général composés de trois couches sur une mousse de polyéthylène souple (6) et un revêtement PVC (7) doté d’un plastifiant d’origine végétale, la décoration et les lignes sont marquées par peinture acrylate aqueuse sans solvant qui donne une qualité de l’air sans COV (composé organique volatil) (8).

Après le rêve de médailles, les réalités de la rentrée sont là : rendez-vous sur Mediachimie.org, c’est le plus grand site pédagogique de la chimie.

Jean-Claude Bernier
Septembre 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Comprendre la physico-chimie par la plongée sous- marine. Comprendre la plongée sous-marine par la physico-chimie
2) Les textiles et les vêtements pour le sport
3) Des textiles pour sportifs. Apport de la chimie pour améliorer confort et performances
4) Polyméthacrylate de méthyle / Altuglas ® / Plexiglas ® (produits du jour de la SCF)
5) Les alliages d’aluminium pour l’allègement des structures dans l’aéronautique et la carrosserie automobile
6) Matériaux polymères et développement durable
7) Polyuréthanes (produits du jour SCF)
8) La qualité de l’air intérieur : enjeu de la santé publique

Le soleil nous envoie bien la lumière caractérisée par un spectre des longueurs d’onde du visible (1), mais aussi des rayonnements de courte longueur d’onde, les ultraviolets (UV). Les plus dangereux sont arrêtés dès la stratosphère par l’ozone (2), les UVB sont absorbés par la peau et sont responsables des coups de soleil mais ils contribuent à la synthèse de la vitamine D, et les UVA pénètrent le derme et peuvent accélérer le vieillissement de la peau et provoquer des stress oxydants aigus (3), voire des cancers de la peau.

Avant de vous exposer, voyez donc les moyens de vous protéger grâce à l’utilisation de crèmes solaires (4). Consultez les indicateurs figurant sur le tube ou le flacon. Le FPS (Facteur de Protection Solaire, parfois noté IP indice de protection ou SPF en anglais Sunburn Protection Factor) va de 6/10 pour une faible protection à 15/25 pour une protection moyenne, et 30/50 pour une protection forte ou 50+ très forte, en sachant bien qu’on ne peut arrêter tout le rayonnement. Ainsi pour l’indice 10 c’est 1/10 qui sont pourtant transmis, soit 10%, pour 50 c’est 1/50 soit 2%, ceci pour les UVB. Pour les UVA la réglementation européenne demande que la protection soit le 1/3 de celle des UVB ; c’est-à-dire que pour l’indice 30, 10% des UVA sont encore transmis.

On recommande d’appliquer généreusement les crèmes qui comportent des filtres solaires organiques, molécules qui se transforment en absorbant les UVB ou A telles que les methoxidibenzomethane, les methoxiphenylntriazine, ou des filtres minéraux comme les fines particules de TiO2 ou ZnO qui laissent parfois des traces blanches sur la peau et réfléchissent le rayonnement.

De grands progrès ont été faits en dermo-cosmétique pour protéger et soigner la peau (5). Suivant les individus, le taux de mélanine et la pigmentation varient. Une carnation claire, des yeux bleus et cheveux blonds donnent une sensibilité au soleil bien plus forte que pour une peau mate yeux marrons et cheveux noirs (6). Les contrôles en cosmétique sont stricts. L’ingénierie tissulaire permet de mener des essais in vivo sur tous les types de peau (7) et de voir leurs modifications sous UV. La polémique vient des tests in vitro, qui ne mesurent que la quantité d’UV passant à travers une plaque de polymère revêtue de produit solaire.

Quoiqu’il en soit, pour éviter le vieillissement de votre peau, les maîtres-mots sont protection et réparation (8). De plus profitez des vacances pour privilégier une alimentation saine et vitaminée qui aura aussi une influence sur votre beauté (9).

Jean-Claude Bernier
Juillet 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Spectre et composition chimique du soleil (animation)
2) Chimie atmosphère et climat
3) L’homéostasie redox de la peau et sa modulation par l’environnement
4) Un exemple de composé chimique bénéfique à la santé de la peau : la crème solaire
5) Soleil, soleil
6) Les enjeux de la cosmétologie
7) Diversité des peaux du monde : de la clinique à la chimie et aux peaux reconstruites
8) L’approche pionnière de la sécurité en cosmétique : contexte, recherche, méthodes, évolution, réglementation et défis
9) La toxicologie alimentaire et la compréhension des effets alimentaires sur l’organisme
 

Nous avons déjà montré (1) combien le ballon Beau Jeu était une petite merveille de mathématique et de chimie. Sa surface composée de 6 carrés à côtés courbes en polyuréthane finement quadrillé est propice à faire déferler des milliers de Hourras ! ou de Hooo ! lorsqu’il arrive dans la lucarne des buts adverses ou amis. Il en va de même pour les raquettes des tennismen (2) aux cadres composites et tamis en fibres synthétiques. Les vélos de course du Tour de France bénéficient également des progrès de la chimie des matériaux composites (3). Les « forçats de la route » ne roulent plus comme en 1904 sur des machines de 25 kg en acier mais sur des coursiers de 6 kg hypersophistiqués en fibres de carbone et polyester, avec des pneumatiques fins en polymère (4) et des jantes profilées aux formes issues de la technologie des voiliers de compétition (5). Même en athlétisme, les compétiteurs bénéficient des progrès de la chimie. Les records du saut à la perche ont suivi les matériaux utilisés pour la perche : bambou, aluminium et maintenant résine et fibres de verre ou de carbone (6) qui permettent de culminer à plus de 6 mètres.

Malheureusement, quand on parle chimie et sport, on pense souvent aux molécules dopantes (7). La chimie analytique a beau faire d’immenses progrès, il y va souvent du manque de volonté de certaines fédérations sportives pour lutter contre les tricheurs. Pour le vélo, sur le Tour de France 2016 on lutte contre le « dopage mécanique ». On avait eu des doutes l’an dernier sur la possibilité de dissimuler des micromoteurs électriques (8) dans les tubes et tiges de selles. De nouvelles caméras thermiques très sensibles fournies par le CEA permettent de déceler en course tout moteur en action et complètent les tablettes magnétiques testant les vélos au repos pour détecter éventuellement les aimants de moteurs dissimulés. Mais heureusement la majorité des athlètes comptent d’abord sur l’entraînement qui permet de sécréter la dopamine et la sérotonine (9) pour être en forme physique et mentale (10).

Jean-Claude Bernier
Juillet 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Beau Jeu, un ballon chimique ?
2) Technologie et performance sportive
3) Les matériaux composites dans le sport
4) Les matériaux de la performance
(5) Moins de 80 jours grâce à la chimie ?
(6) De la transformation des matériaux (vidéo, 8:00)
(7) La traque aux molécules dopantes
(8) Un maillot jaune électrique ou chimique ?
(9) Optimisation des performances, complexité des systèmes et confrontation aux limites
(10) La fabrique des champions
 

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 !
 

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

Des chercheurs français du réseau RS2E qui groupe des laboratoires publics du CNRS et du CEA avec des industriels ont dévoilé fin 2015 les premiers prototypes de batteries sodium-ion sous le format standard 18650 utilisé notamment dans les ordinateurs portables. Cette information ne vous dit peut-être rien, mais sachez que dans le monde, de nombreux chercheurs planchent sur cette technologie alternative aux batteries lithium–ion (1). Ces dernières (2), fabriquées sur une invention française au Japon, en Corée et en Chine, à des centaines de millions d’exemplaires ont ce même standard sous la forme d’un cylindre de 1,8 cm de diamètre et de 6,50 cm de longueur.

Les batteries sodium–ion fonctionnent sur le même principe : les ions sodium comme le lithium migrent à travers un électrolyte d’une électrode à l’autre au gré des cycles de charge et de décharge, et s’insèrent en douceur dans les structures cristallines de l’anode et de la cathode (3).

Plusieurs années ont été nécessaires pour innover et miniaturiser les électrodes en films très minces qui s’enroulent les uns sur les autres. Des polyanions ont été essayés, phosphates-titanates ou phosphates-vanadates fluorés. De nouvelles anodes capables d’absorber le maximum de sodium et un nouvel électrolyte polymère (4) qui transporte les ions Na⁺ ont été trouvés. Les solutions retenues restent évidemment secrètes car la concurrence mondiale est féroce. On sait cependant déjà que la densité d’énergie de ces prototypes est de 90 Wh/kg, comparable à celle de certaines batteries au lithium (5) et que leur durée de vie dépasse 2000 cycles de charge–décharge.

La technologie sodium (6) qui avait été écartée au tout début des années 90, à cause d’une meilleure tension par cellule pour le lithium, qui, de plus, était plus léger, revient en force pour deux raisons :

• le lithium est relativement rare et ses ressources sont limitées à quelques pays comme la Colombie, le Chili, la Chine, alors que le sodium est abondant dans la croûte terrestre et dans l’eau des océans (NaCl) (7) ;
• le coût de cette technologie est bien plus faible, le carbonate de sodium est 50 fois moins coûteux que le carbonate de lithium et les batteries sodium ont un créneau superbe celui du stockage statique de l’énergie renouvelable (8).

Espérons que les industriels français et européens (9) sauront saisir l’opportunité, car c’est un marché potentiel de 80 milliards de dollars qui s’offre à eux.

Pr Jean-Claude Bernier
mars 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Meilleurs matériaux pour batterie à ions Li. L’approche déductive et inductive du chimiste
2) Des batteries au lithium plus puissantes (vidéo, 8 :36)
3) La chimie dans les batteries
4) Les polymères se réveillent pour l’électronique !
5) Lithium–ion : de nouvelles batteries antiaériennes ?
6) Le sodium (produit du jour de la société chimique de France)
7) Les ressources minérales du futur sont-elles au fond des océans ?
8) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables
9) Où travaillent les chimistes ?

 

Il n’est pas de semestre sans qu’une émission de télévision ne fasse monter la peur des produits chimiques chez nos concitoyens. Récemment « Cash investigation » sur France 2 traitait à charge le sujet des pesticides dans les eaux que nous, consommateurs, buvions, à la merci de « centaines de molécules toxiques provoquant cancers, malformations, troubles… » [sic]. La journaliste (très sympathique par ailleurs) aurait dû interroger d’abord les scientifiques (1) et chimistes analystes (2) qui traquent, analysent et éliminent les molécules pour le bien être de tous. Elle aurait pu savoir ainsi que les progrès des limites de détection dans l’environnement sont passées du milligramme/litre (10^-3 g) en 1960 au nanogramme/litre (10^{– 9} g) en 2010 (équivalent à une goutte de coca dans une piscine de 25m x 10m), ce qui permet maintenant de détecter des centaines de molécules à des concentrations infinitésimales très largement en dessous des normes sanitaires.

Il existe bien sûr un problème dans l’agriculture et l’agrochimie (3). En s’attachant à plus de rigueur, le reportage aurait pu savoir comment le contrôle rigoureux de l’eau potable dose plus de 15 pesticides tous inférieurs à 10 ng sauf l’atrazine à 20 ng (4) et que la majorité des micropolluants aux concentrations 5 à 10 fois plus abondantes sont issus de notre activité humaine, métabolites ou molécules de médicaments que nous consommons (5) (6).

Les eaux de consommation et de l’environnement sont protégées par les chimistes qui s’investissent dans le suivi de la pollution aquatique (7) en France et en Europe. Sous l’égide de l’ONEMA (Office national de l’eau et des milieux aquatiques), le programme et la fédération AQUAREFF coordonnent la recherche des laboratoires du BRGM de l’INERIS, du CNRS et de l’IFREMER pour développer les méthodes physicochimiques et biochimiques d’élimination des micropolluants organiques (8).

Quelques jours plus tard, sur la même chaine en parlant de la meilleure santé de nos exportations en 2015 on célèbre la performance du champagne et du cognac, en passant sous silence la chimie qui a un bilan commercial bien plus flatteur, second après l’aéronautique. Sans doute que le « politiquement correct », la quête d’audience à 20h50 et passer sous silence les efforts d’amélioration de la qualité et de la surveillance de nos eaux priment sur l’indécence de parler des quelques nanogrammes dans l’eau des Français alors que 600 millions d’êtres humains n’ont même pas accès à l’eau.

Pr Jean-Claude Bernier
février 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :
1) Ingénieur de recherche H/F (fiche métier)
2) Agent de laboratoire / Aide-chimiste (fiche métier)
3) La chimie en agriculture : les tensions et les défis pour l’agronomie
4) Quels sont les polluants de l’eau ?
5) Micropolluants chimiques dans l’environnement
6) Biochimie naturelle et traitement de l’eau : de la chimie des écosystèmes et des cocktails…
7) Les micropolluants dans les écosystèmes aquatiques : enjeux de la directive eau
8) L’eau, sa purification et les micropolluants
 

Village de la chimie, des sciences de la nature et de la vie
Les 12 et 13 février – Parc Floral de Paris au Bois de Vincennes
http://www.villagedelachimie.org

L’édition 2016 du Village de la Chimie met quatre espaces à disposition des jeunes en recherche d’orientation et qui souhaitent mieux connaître les métiers :

• Espace des professionnels : plus de 35 entreprises, start–ups et organismes sont présents pour expliquer et illustrer comment sur le terrain se déroulent et se vivent les métiers de la chimie, des sciences de la nature et de la vie.
• Espace de la formation : les enseignants et responsables des filières de formation de 27 établissements détailleront pour vous les parcours qui conduisent aux métiers de la chimie : CAP, BTS, DUT, licences pro, écoles d’ingénieurs et doctorats, sans oublier les voies de l’apprentissage.
• Espace des conférences : pendant deux jours vous pourrez entendre parler des innovations en chimie, en biotechnologie, en énergie et, plus intriguant de la chimie en cuisine et de la chimie pour résoudre les énigmes policières.
• Espace de l’insertion professionnelle : des ingénieurs, des responsables des ressources humaines, des membres de l’UNAFIC et de la SCF sont là pour vous conseiller le meilleur parcours professionnel, pour l’entretien d’embauche, le curriculum vitae.

Venez en famille ou avec vos professeurs à Vincennes. L’industrie chimique emploie 200 000 chimistes et il y a plus de 300 000 autres chimistes dans les autres industries, comme la pharmacie, la métallurgie, les plastiques, l’automobile, l’électronique, les parfums et les cosmétiques,  qui représentent chaque année de nombreuses embauches.

Mediachimie.org sera aussi présent au village pour vous montrer toutes ses ressources en terme de fiches métiers. Agent de laboratoire ou assistant ingénieur en biochimie (Bac+2/3), ingénieur procédé ou de production en pétrochimie (Bac+5), responsable du labo d’analyses à la Police scientifique (Bac+5/8), technico-commercial en pharmaco-chimie (Bac+5)… et quantité d’autres carrières en France et à l’international.

Pour les non franciliens qui ne pourraient venir, le site villagedelachimie.org est à disposition, mais le village s’exporte aussi en province, en Rhône-Alpes, en Normandie et dans le Nord Pas de Calais.

Jean-Claude Bernier
Février 2016
 

• Les écoles nationales de chimie et de génie chimique au nombre de 20, constituant la fédération Gay-Lussac et bien réparties sur le territoire, délivrent en 3 ans le diplôme d’ingénieur. L’admission se fait sur concours, après deux ans de classes préparatoires aux grandes écoles (PC CH, PC PH, PSI, MP). Des classes préparatoires intégrées ont également été créées, pour lesquelles l’admission se fait après le bac. Classes préparatoires aux grandes écoles et classes préparatoires intégrées sont accessibles sur le dispositif APB. Les écoles admettent aussi sur titres ou sur concours les étudiants issus d’un cursus universitaire (Bac+2, Bac + 3 et 4) ainsi que des étudiants issus des filières DUT et BTS. Le diplôme d’ingénieur conduit à plusieurs carrières de cadres intéressantes (1) (2) (3).
   
• Les universités qui ont des facultés ou instituts de chimie dispensent après le bac en 3 ans les licences et en 5 ans les masters de chimie. Elles sont 35, bien réparties sur le territoire en France. Les études y peuvent être prolongées par le doctorat qui conduit aux métiers de la recherche (4) (5).
   
• Les Instituts Universitaires de Technologie (IUT) délivrent un DUT (Diplôme universitaire de technologie) après 2 ans d’études après le bac.. 17 IUT en France ont un département de chimie permettant d’obtenir le DUT de Chimie et 12 IUT ont un département de Génie Chimique et Génie des procédés qui conduisent au DUT correspondant. L’admission se fait après le bac sur dossier, via le dispositif APB. Les DUT conduisent à de nombreuses fonctions (6) (7).
   
• Le brevet de technicien supérieur (BTS) est délivré en France par 38 lycées. Sont concernés les BTS métiers de la chimie et les BTS pilotage de procédés qui sont de création récente, remplacant les BTS chimiste et BTS contrôle industriel et régulation automatique. L’admission dans les classes de STS se fait après le bac via le dispositif APB. Les techniciens supérieurs peuvent occuper plusieurs postes en chimie (8) (9).
   
• La formation par alternance et par apprentissage. Il existe de nombreuses formations en entreprise. Pour sa part, l’Union des Industries Chimiques (UIC) comptabilise 1500 apprentis ou jeunes en formation dans l’industrie chimique (10) (11). Ces formations post-bac ne sont pas toutes disponibles sur le dispositif APB, il ne faut pas hésiter à contacter les CFA et les établissements.

Jean-Claude Bernier
janvier 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

(1) Ingénieur chimiste Procédés
(2) Ingénieur technico-commercial / Attaché technico-commercial
(3) Ingénieur de recherche / Chercheur
(4) Enseignant-chercheur
(5) Directeur R&D / Directeur scientifique
(6) Assistant ingénieur 597
(7) Technicien / Agent de maîtrise et de maintenance industrielle
(8) Technicien chimiste
(9) Assistant import–export
(10) Agent de laboratoire / Aide-chimiste
(11) Opérateur production

De nombreux autres métiers de la chimie auxquels conduisent ces filières peuvent être consultés sur le site mediachimie.org qui présente toutes les fiches métiers et les videos illustrant l’activité en entreprise, en labo et sur le terrain, des « chimistes ».

 

On se rappelle que pour les ajouts dans l’essence (SP95-E10) la production d’alcool à partir du sucre de la betterave ou de l’amidon du blé avait essuyé des critiques (1). En effet, non seulement l’efficacité énergétique et le bilan CO₂ n’étaient pas au rendez-vous, mais cette production était en concurrence avec les cultures vivrières et accusée de faire augmenter le prix des céréales.

C’est pourquoi des recherches intensives se sont développées pour obtenir l’éthanol (2) à partir de la biomasse « lignocellulosique » (3) : la paille, le bois les bagasses des végétaux. À côté de la voie thermochimique coûteuse en énergie, débouche la voie biochimique (4). Il fallait trouver les enzymes et bactéries capables d’extraire les sucres de la cellulose (5), et par fermentation obtenir l’alcool. Plusieurs groupes aux États-Unis, en Europe, en France font la course pour trouver le bon procédé industriel (6). Le challenge est d’améliorer par génie génétique un cocktail d’enzymes dérivés du Trichoderma reesi un champignon qui lors de la guerre du Pacifique Sud en 1944-1945 dévorait les toiles de tentes des Marines américains.

Il faut d’abord séparer la cellulose, l’hémicellulose et la lignine par un procédé mécanique ou chimique. Puis les enzymes à environ 50°C attaquent la cellulose et produisent deux sucres, l’un en C5 le xylose et l’autre en C6 le glucose qui par fermentation vont donner l’éthanol.

Dupont paraît le premier à se lancer au stade industriel (7), la compagnie vient d’inaugurer aux États-Unis la plus grande usine d’éthanol cellulosique dans l’Iowa. Elle produira 115 millions de litres par an à partir de 375 000 t. de tiges et feuilles de maïs ramassées par 500 agriculteurs dans un rayon de 50 km. Le cocktail « Accelerase® 1500 » transforme 80% de la biomasse en 80 heures et la fermentation pour obtenir des solutions à 30 % d’alcool exige le même temps.

En France, le projet « Futurol » lancé en 2008 avec 11 partenaires dont l’INRA et l’IFPEN est aussi arrivé à un « cocktail enzymatique » de première force et un procédé couverts par plus de 20 brevets. Une usine pilote près de Reims fournit déjà 180 000 litres et préfigure une unité industrielle de 180 millions de litres par an d’ici 2018 (8). La société de biotechnologie Deinove avec une souche enzymatique Deinol vient de réussir une étape préindustrielle en Finlande et s’attache à trouver une solution de production compétitive d’ici 2018 (8).

Le bioethanol 2G de source lignocellulosique (9) doit encore démontrer sa rentabilité économique face au prix très bas du baril de pétrole, mais avec le 3G (10) c’est vraiment à long terme l’avenir pour l’environnement.

Jean-Claude Bernier
décembre 2015

Quelques ressources pour en savoir plus :

(1) Des biocarburants pas si verts que ça
(2) L’éthanol (Produit du jour de la Société Chimique de France)
(3) Le végétal, un relais pour le pétrole ?
(4) Valorisation biologique des agro-ressources
(5) La cellulose (Produit du jour de la Société Chimique de France)
(6) Les enjeux de la R&D en chimie pour le développement des carburants et des biocarburants
(7) La chimie au cœur des énergies d’avenir
(8) Chimie du végétal, fer de lance de la chimie durable
(9) Biomasse : la matière première renouvelable de l’avenir
(10) Les algocarburants, de nouveaux diesels miracles ?