Les cyanobactéries et les algues unicellulaires, grâce à la photosynthèse, fixent le dioxyde de carbone dans l’eau et le transforment en biomasse. Dans les océans du globe elles sont responsables de 50% de la fixation du dioxyde de carbone.

Si on les concentre, les triglycérides présents dans le chloroplaste vont donner des lipides et, en sélectionnant les souches, on peut après centrifugation, séchage, extraction et transestérification, obtenir un carburant dit algo-diesel dont la potentialité apparait grande. La recherche-développement actuelle consiste essentiellement à réduire les coûts de chaque étape de transformation pour en faire un carburant diesel concurrent de celui issu du pétrole, avec une faible empreinte carbone.

Les biocarburants de 2e génération visent à prendre le relais des hydrocarbures issus des ressources fossiles afin de développer les énergies renouvelables. Sont visés ici les biofuels ou biokérosènes pour l’aéronautique en Europe. Il s’agit de ne plus faire concurrence aux cultures vivrières mais d’exploiter les résidus de végétaux et les rémanents forestiers non exploités de la filière alimentaire ou de la filière bois.

Après traitement de la biomasse, on procède à la gazéification par l’oxygène et l’eau à 1400°C. Le Syngas (H₂ + CO) obtenu est purifié et se transforme après enrichissement par l’hydrogène en hydrocarbures par le bon vieux procédé Fisher-Tropsch. Un démonstrateur industriel qui permettra de traiter une tonne de biomasse par heure est programmé dans la Meuse. Sa production doit démarrer en 2014.

Les centrales thermodynamiques à concentration profitent de l’énergie rayonnante du soleil concentrée sur une surface focale d’un réservoir qui contient un fluide porté à haute température qui cède ensuite sa chaleur à de la vapeur qui fait tourner une turbine couplée à un générateur d’électricité.

Les modèles sont divers, depuis un champ d’héliostats chauffant une cible sur une tour à des miroirs de Fresnel chauffant des fluides à 400 °C et des miroirs cylindro-paraboliques chauffant un tube en leur centre parcouru par une huile chaude, sans oublier les batteries de tubes noirs sous vide réchauffant de l’eau chaude comme les installations domestiques de ballons solaires. Si la fourniture d’électricité doit se faire 24h/24, il faut pouvoir stocker la chaleur. Différentes méthodes, sels fondus, cires à changement de phases et lits de roches, sont envisagées.

Après une présentation des avantages des réacteurs à neutrons rapides permettant les multicycles du plutonium et d’exploiter 80% de l’uranium (au lieu de 1% pour les EPR), ce qui autoriserait une exploitation de plus de 1000 ans des ressources d’uranium. Le réacteur nucléaire refroidi au sodium liquide comme fluide caloporteur bénéficie déjà de l’expérience française de Phénix et super-Phenix. Sont décrits la conception d’ASTRID, avec une sécurité ultra renforcée et le calendrier des recherches et développements qui conduiront à sa construction en 2017 pour une mise en service en 2023.

Le cycle de vie du combustible est très bien décrit. L’originalité française est la réutilisation de l’uranium appauvri après usage en lui ajoutant le plutonium produit par la réaction nucléaire dans le réacteur. C’est le procédé PUREX qui permet un taux de recyclage très élevé avec peu de déchets secondaires des actinides mineurs.

Sont traités dans cet article les systèmes du futur, dont le réacteur à neutrons rapides qui vont générer leur propre matière fissile et mieux recycler les actinides à émission nucléaire de vie longue. L’adaptation des technologies et l’effort de recherche encore à faire pour une durabilité améliorée sont bien décrits.

Un déchet peut être inesthétique ou encombrant, mais parfois aussi dangereux ou toxique. C’est un obstacle au développement durable. Or les déchets constituent un gisement de matières premières accessibles, même s’ils présentent une grande hétérogénéité physique et chimique et des propriétés variables en fonction de leur origine.

1-Papiers et cartons
Jadis obtenu à partir de vieux chiffons, le papier est désormais produit à partir de bois, ressource renouvelable et biodégradable. Toutefois sa production est une industrie polluante, gourmande en eau, en énergie et en matières premières. Le recyclage est donc largement pratiqué : la pâte à papier de recyclage compte pour plus de la moitié de la consommation mondiale de papier.*

2-La valorisation des déchets ou leur traitement
Après leur séparation et leur tri, jusqu’à 50 % des déchets collectés peuvent être valorisés, soit sous forme de matières premières secondaires pour l’industrie, soit sous forme de combustibles de substitution…

3-Recyclage des équipements électroniques et des piles usagées
La règlementation oblige à collecter et dépolluer ces déchets qui augmentent trois fois plus vite que les autres déchets... La menace de pénurie pousse aussi au recyclage: exemple du lithium, matière première non renouvelable, peu abondante et inégalement répartie. Pour sécuriser leurs approvisionnements, les filières utilisatrices de ce métal (dans les piles et batteries par exemple) montrent un intérêt croissant pour son recyclage.

Objectif : Comprendre que les déchets émanant de notre sociétéont vocation à être collectés, recyclés ou valorisés, pour des raisons économiques, écologiques ou réglementaires.

Après les intérêts multiples des micro-algues (biocarburants, cosmétiques etc.), le regroupement des divers acteurs est décrit, notamment dans la filière liée aux énergies carbonées. Les problèmes de rentabilité que l'on peut résoudre par co-valorisation, notamment dans le secteur de la cosmétique, sont aussi évoqués.

Objectif : Cultiver des micro-algues à grande échelle et augmenter la rentabilité par covalorisation (production de biocarburants et de cosmétiques).

Le terroir, c’est le sol et le climat, ce qui fait la différence entre un bon vin et un grand vin. On passe en revue les caractéristiques chimiques et géologiques du sol : nature et composition, teneur en composés principaux ou secondaires nécessaires à la vigne. Au-delà du sol, cépages (variétés de raisins) et vinification (traitement physico-chimique, fermentation alcoolique) sont les deux autres facteurs intervenant dans la qualité du vin obtenu.

Objectifs :
Comprendre que le cépage, constituant la matière première du vin, est néanmoins associé au climat et au sol nourricier, qui apporte son empreinte selon la nature de ses constituants (chimiques et géologiques).
Décrire la vinification, ensemble des procédés conduisant du raisin à la boisson alcoolisée.
 

La boisson « Coca-Cola » existe depuis le 19e siècle (1885). D'abord légèrement alcoolisée (french wine), puis exempte d'alcool, elle était déjà célèbre au début du 20e siècle. Les principaux ingrédients sont commentés : eau, sucre, acidifiants, émulsifiants, caféine, caramel, feuille de coca, vanille, neuf huiles essentielles, autres additifs. La manière d'opérer reste évidemment confidentielle, mais la recette originale de Pemberton est indiquée, ainsi qu'une autre, sous licence libre.

Objectif : Donner un aperçu de la complexité du système Coca-Cola, inchangé depuis plus d'un siècle.

Cette découverte est due à Pasteur qui a observé que dans un sous-produit de la vinification deux formes de cristaux coexistaient, images non superposables l'une de l'autre dans un miroir. Il en a déduit une dissymétrie interne à la molécule. La notion de chiralité est ensuite définie et illustrée par des exemples de la vie quotidienne.

Objectif : Faire comprendre la notion découverte par Pasteur d’objet chiral (main droite- main gauche), objet non semblable à son image dans un miroir.