La chimie verte, solution durable ou réjouissances précipitées?








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date de publication19.10.2016
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La chimie verte, solution durable ou réjouissances précipitées?

Les emballages de plastique, les mousses de polystyrène, des textiles comme les polyesters, et les procédés de décaféinisation sont tous des procédés ou des produits issus de la chimie. Dernièrement, il y a quelque chose de particulier qui fait que cette chimie est appelée maintenant chimie verte ! Qu’est-ce qui constitue la chimie verte et est-ce seulement de la poudre aux yeux ou est-ce la voie de l’avenir ? Notre chroniqueur Nicolas Garceau est ici pour nous en parler plus en détail. Bonjour Nicolas !

Bonjour !

Parmi les sciences pures, on peut dire que la chimie a souvent mauvaise presse. Responsable de catastrophes écologiques importantes, accidents mortels, production de composés toxiques et persistants dans l’environnement, la liste noire de la chimie peut être longue.

Il faut se rappeler que l’industrie chimique comme on la connait aujourd’hui a eu son boom dans les années 50, juste après la 2e guerre mondiale et c’est au court de ces années que plusieurs des noirs évènements ont eu lieu. Par exemple, on découvre en 1961 que la thalidomide, prescrite comme antinauséeux, provoque des malformations du nouveau-né lorsqu'elle est administrée aux femmes enceintes durant les premiers mois de la grossesse. Vers la même période, le DDT se révèle être un polluant organique. De plus, les accidents industriels comme ceux de Seveso (Italie 1976), Bhopal (Inde 1984) ou plus récemment l'explosion de l'usine AZF (Toulouse 2001) ont marqué durablement les esprits.

Par contre, cette liste noire reste moins longue que l’ensemble des produits que la chimie nous apporte et que l’on utilise à tous les jours et que maintenant on ne pourrait plus se passer.

D’ailleurs l’an passé, soit l’année 2011 fut nommée l’année de la chimie par l’UNESCO afin de redorer un peu le blason de la chimie. L’accent fut d’ailleurs mis sur la promotion d’une nouvelle chimie soit la chimie verte.

Je suppose que cette chimie verte se veut plus près du développement durable.

Oui… On veut une chimie qui respecte la vision du développement durable tel que développé lors de la commission Bruntland qui dit : ‘ le développement durable est un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs.’ Autrement dit, la production de produits toxiques et persistants dans l’environnement est très loin de cette vision du développement.

Par le passé, la dilution était alors considérée comme la meilleure solution aux problèmes de pollution ! La prise de conscience relativement récente de l'étendue et des effets de cette pollution a imposé la nécessité de changer le mode de développement de l'industrie chimique. Une réflexion sur une « réforme de la chimie » s'est engagée, réflexion qui s'insère dans le cadre de travaux de plus grande ampleur sur l'impact des activités humaines sur l'environnement.

L’idée de la chimie verte est lancée dans le début des années 90 et ce concept est introduit en 1998 par les chimistes américains Paul Anastas et John C. Warner, appartenant à l’EPA. La chimie verte est définie comme : ‘étant la chimie ayant pour but de concevoir des produits et des procédés chimiques permettant de réduire ou d’éliminer l’utilisation et la synthèse de substances dangereuses.’

Il me semble que l’expression ‘substances dangereuses’ c’est un peu vague comme définition ?

Oui c’est plutôt vague, mais c’est voulu ainsi. On inclut dans cette définition tout ce qui peut être dangereux, c'est-à-dire que le danger peut être physique (substance inflammable, explosive...), toxicologique (cancérigène, mutagène...) ou global (destruction de la couche d'ozone, changement climatique...).

C’est bien beau, mais comment met-on en œuvre cette chimie verte ?

Pour ce faire, cette définition a été développée en douze principes par les chimistes américains Anastas et Warner, qui ont contribué à faire naître et à populariser ce concept :

  1. Prévention : il vaut mieux produire moins de déchets qu'investir dans l'assainissement ou l'élimination des déchets.

  2. L'économie d'atomes : les synthèses doivent être conçues dans le but de maximiser l'incorporation des matériaux utilisés au cours du procédé dans le produit final.

  3. Lorsque c'est possible, les méthodes de synthèse doivent être conçues pour utiliser et créer des substances faiblement ou non toxiques pour les humains et sans conséquences sur l'environnement.

  4. Les produits chimiques doivent être conçus de manière à remplir leur fonction primaire tout en minimisant leur toxicité.

  5. Lorsque c'est possible, il faut supprimer l'utilisation de substances auxiliaires (solvants, agents de séparation...) ou utiliser des substances inoffensives. Des méthodes non conventionnelles d'activation peuvent être utilisées : l'utilisation de l'eau comme solvant, utilisation de fluides supercritiques, chauffage par micro-ondes, remplacement par des liquides ioniques, ...

  6. Les besoins énergétiques des procédés chimiques ont des répercussions sur l'économie et l'environnement dont il faut tenir compte et qu'il faut minimiser. Il faut mettre au point des méthodes de synthèse dans les conditions de température et de pression ambiantes.

  7. Lorsque la technologie et les moyens financiers le permettent, les matières premières utilisées doivent être renouvelables plutôt que non renouvelables.

  8. Lorsque c'est possible, toute déviation inutile du schéma de synthèse (utilisation d'agents bloquants, protection/déprotection, modification temporaire du procédé physique/chimique) doit être réduite ou éliminée.

  9. Les réactifs catalytiques sont plus efficaces que les réactifs stœchiométriques. Il faut favoriser l'utilisation de réactifs catalytiques les plus sélectifs possibles.

  10. Les produits chimiques doivent être conçus de façon à pouvoir se dissocier en produits de dégradation non nocifs à la fin de leur durée d'utilisation, cela dans le but d'éviter leur persistance dans l'environnement.

  11. Des méthodologies analytiques doivent être élaborées afin de permettre une surveillance et un contrôle en temps réel et en cours de production avant qu'il y ait apparition de substances dangereuses.

  12. Les substances et la forme des substances utilisées dans un procédé chimique devraient être choisies de façon à minimiser les risques d'accidents chimiques, incluant les rejets, les explosions et les incendies.

Est-ce qu’il y a déjà quelques exemples d’emploi de la chimie verte dans l’industrie ?

Oui en effet. L'exemple de la synthèse de l'ibuprofène est particulièrement représentatif de l’utilisation de la catalyse. La synthèse classique se déroule en six étapes et génère des quantités très importantes de déchets qu'il faut séparer et éliminer : la production annuelle de 13000 tonnes d'ibuprofène génère plus de 20000 tonnes de déchets. Au début des années 1990, un procédé catalytique en trois étapes qui génère une quantité beaucoup plus faible de produits secondaires. Ces sous-produits sont par ailleurs récupérés et valorisés, ce processus ne génère finalement pas de déchets.

Un autre exemple, on remplace la matière première non renouvelable, le pétrole, pour fabriquer un plastique biodégradable à partir de plantes donc renouvelable. Mieux encore : le processus de réalisation de cette nouvelle matière est économe en énergie et le nouveau plastique peut se recycler à l'infini, contrairement à celui fabriqué à partir du pétrole.

Finalement, on utilise maintenant de plus en plus le CO2 supercritique pour remplacer des solvants toxiques. Le CO2 supercritique est du CO2 que l’on garde liquide avec une pression un peu plus élevée que la normale et a une température un peu plus élevé que 35C. Il permet d’extraire énormément d’huiles naturelles sans l’utilisation de solvants comme les hydrocarbures, ou encore l’hexane et l’acétone, deux produits dangereux. Par exemple, il est utilisé pour extraire la caféine du café et produire du café décaféiné, et puisqu’il ne dénature pas les produits extraits, on peut revendre la caféine sous forme de cristaux. En plus, le CO2 est récupéré auprès de produits industriels autres, donc il ne contribue pas à une augmentation des GES.

Mais je suppose que tout n’est pas rose dans la chimie verte ?

Il existe bien sûr des barrières à son développement à une échelle globale : l'activité commerciale impose la rentabilité et un procédé vert ne remplacera un procédé traditionnel polluant que si son retour sur investissement est suffisamment rapide pour attirer les dirigeants et les investisseurs. Il faut pour cela compenser les coûts de démantèlement de l'ancien procédé et de mise en place du nouveau. Le principal défi de la chimie verte est sans doute maintenant de développer des procédés qui présentent également un avantage économique sur les procédés traditionnels pour être adoptés par l'industrie.

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