1 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte.
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1Journée de formation Chime et
Développement Durable, La Chimie verte
Usine AZF, Toulouse 2001, France
Naufrage Erika, France
Chimie Rouge, ACCIDENTS
2Journée de formation Chime et
Développement Durable, La Chimie verte
Chimie Noire, POLLUTION
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Développement Durable, La Chimie verte
Chimie Rose, SANTE
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Développement Durable, La Chimie verte
Chimie Rose, AGROALIMENTAIRE
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Développement Durable, La Chimie verte
Chimie Rose, …
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Développement Durable, La Chimie verte
Industrie chimique versus environnement/pollution
Traitement de la pollution (avant 1990):Dilution des déchets (rejet dans les eaux, les airs, les sols de manière non contrôlée)
-Persistance-Bioaccumulation-Effet cancérigène
Prise de conscience: réflexion sur une « réforme de la chimie »
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Développement Durable, La Chimie verte
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Développement Durable, La Chimie verte
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Développement Durable, La Chimie verte
La chimie verte a pour but de concevoir des produits et des procédés chimiques permettant de réduire ou
d’éliminer l’utilisation et la synthèse de substances dangereuses.
Anastas (1991)
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Développement Durable, La Chimie verte
1. La prévention des déchets2. L’économie atomique3. Des synthèses chimiques moins nocives ou
dangereuses4. La création de produits chimiques moins nocifs5. Des solvants/agents de séparation plus sécuritaires6. L’efficacité énergétique
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Développement Durable, La Chimie verte
7. L’utilisation de matières premières renouvelables8. La diminution de produits de dégradation toxiques9. L’utilisation de la catalyse10. La conception de produits dégradables ou à utiliser
totalement11. L’analyse en temps réel pour la prévention de la
pollution12. Une chimie plus sécuritaire pour la prévention des
accidents
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Développement Durable, La Chimie verte
Objectif:
Maximiser le nombre d’atomes de réactifs transformés en produit au cours de la synthèse
Réduire la quantité de résidus de réaction voir les supprimer
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Développement Durable, La Chimie verte
En chimie conventionnelle:
En chimie verte:Concept d’économie d’atome ou utilisation atomique
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Développement Durable, La Chimie verte
Exemple: Réaction de déhydrohalogénation du 2-bromo-2-méthylpropane par l'éthanolate de sodium qui conduit au méthylpropène :
Utilisation atomique:
Un procédé sera d'autant plus efficace, que son utilisation atomique sera proche de 100%.
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Développement Durable, La Chimie verte
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Développement Durable, La Chimie verte
Utilisation atomique: UA = (206/514,5)*100 = 40%
Ibuprofène: 13000 T/an Déchets: 20000 T/an
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Développement Durable, La Chimie verte
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Développement Durable, La Chimie verte
Utilisation atomique :UA = (206/266)*100 = 77,4%
Ibuprofène: 13000 T/an Déchets: 4000 T/an valorisés 4000 T/an
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Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte
20Journée de formation Chime et
Développement Durable, La Chimie verte
Le facteur E est relié à l'utilisation atomique (UA) par la relation :
Un procédé sera donc d'autant plus efficace, que son facteur E sera proche de 0.
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Développement Durable, La Chimie verte
Classement des réactions en fonction de l’économie d’atomes:
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Développement Durable, La Chimie verte
Réactions stœchiométriques moins efficaces que les réactions catalytiques:
les sels de chrome, sous-produits très toxiques de la réaction stœchiométrique
Facteur environnemental Q : tient compte de la toxicité des sous-produits, de la facilité de séparation, de leur caractère recyclable, etc. C'est alors le produit E.Q qui est le plus pertinent pour quantifier l'impact environnemental du procédé. Q = 1 pour l'eau Q >>1 pour les sels de chrome.
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Autre exemple: L'allylation du phénol par la synthèse de Williamson
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Développement Durable, La Chimie verte
Définition: Les « réactifs verts » sont des réactifs faiblement ou non toxiques pour les humains et sans conséquences sur l'environnementExemple: La synthèse de l'isocyanate (composé de base de l'industrie des polymères)
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Développement Durable, La Chimie verte
Rôles des solvants Mise en contact de réactifs Contrôle de la vitesse des réactions Extraction des composés organiques
Inconvénients Beaucoup de solvants toxiques, inflammables (benzène,
hexane, dichlorométhane…) Ne prennent pas part à la réaction et pas toujours recyclables
Solutions Les remplacer ou les éliminer…
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Développement Durable, La Chimie verte
Qu’est ce qu’un solvant vert :
Faible toxicité Facilement recyclable (pas besoin de stockage) Facile à éliminer du produit final Faible réactivité
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•Substitut aux solvants organiques apolaires
•Point critique pour T>31°C et P> 73 atm: développement de procédés à basse température pour des produits thermosensibles
•Propriétés comprises entre les propriétés d’un fluide à l’état gazeux et celles à l’état liquide: pouvoir solvant « à géométrie variable » -> dissolution sélective des composés
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Un solvant de choix:
Pas de solvant résiduel à la fin du traitement (évacuation sous pression atmosphérique)
Non toxique Chimiquement inerte, pas de problèmes d’oxydation du
produit Inodore Non inflammable Basse température critique
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Applications industrielles: L'agro-alimentaire : extraction/fractionnement de diverses
matrices (animales ou végétales) (remplace par exemple le tétrachlorométhane CCl4, très toxique, dans le procédé de décaféination), extraction d’arômes…
La pharmacie: extraits de plantes médicinales…
Les matériaux: purification de polymères, teintures…
La chimie: élimination de produits de réaction
La biochimie: purification d’antibiotiques…
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• Substitut aux solvants organiques polaires
• Point critique pour T>374°C et P> 221 atm
- Non toxique, non inflammable, recyclable-Pouvoir solvant ajustable, fonction de T° et de P- Miscibilité totale avec solvants organiques- Faible solubilité de sels minéraux
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Applications industrielles:
Extraction d’huiles essentielles
Traitement de solvants organiques toxiques
Transformation plus rapide de la biomasse en méthane et utilisation comme carburantValorisation des sels minéraux issus de la biomasse sous forme d’engrais…
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Développement Durable, La Chimie verte
•Etat liquide à Température Ambiante•Constitués d’ions et non pas de molécules neutresAvantages•Propriétés de miscibilité propres en fonction de la composition chimique du sel•Recyclage aisé (lavage, séchage…)• Non inflammable, non volatil, non toxique
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Peinture = Pigments + Polymère + Solvant + additifsRemplacement des solvants organiques par l’eau
Peintures en phase aqueuse : phase liquide composée d’eau (80%) et de solvants (alcools, éthers)Hydrodiluables : émulsion du polymère dans l’eau (<0,5%
solvant)Hydrosolubles : polymères dissous dans le mélange
eau/solvantMais également…Peintures en poudre (sans solvant)Peintures réticulables sous ultra-violets (polymérisation à la lumière)
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Développement Durable, La Chimie verte
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Les limites des biocarburants: Besoins en carburant trop important les dérivés pétroliers encore utilisés dans la fabrication de ces
biocarburants
le biodiesel "de seconde génération" obtenu par gazéification de la biomasse lignocellulosique des plantes (ie à partir des
tiges et des troncs) pour produire un hydrocarbure type GPL.
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Polyéthylène, polypropylène, polyuréthane, polystyrène… Presque tous les plastiques peuvent aujourd'hui être fabriqués à partir d'amidon.
Plastique ordinaire: temps dégradation 4 siècles
Bioplastique: 6 mois pour se transformer en compost
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Avantages:-68% de gaz à effet de serre en moins par rapport aux matières plastiques à base de combustibles fossiles.-Dépendance moindre au pétrole étranger-Bioplastiques 100% végétaux non-toxiques pour l’environnement.-Recyclage possible
Inconvénients:-Faible point de fusion-la fabrication de matériaux Bioplastiques est encore souvent dépendante du pétrole comme source d’énergie et de matériaux (machines agricoles, transport, transformations matières premières)-Le coût (le double des résines polymères traditionnelles)-Opposition culture vivrière/culture industrielle-Compostables sous certaines conditions
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Tensioactifs dans produits détergents
Partie hydrophile: dérivé de l'oxyde d'éthylène, issu du raffinement du pétrole remplacé par un sucre extrait de la paille de blé ou de la betterave.
Le groupement lipophile: est généralement un alcool de colza, de tournesol, de l'huile de palme, etc.
Tensioactifs végétaux introduits dans les produits phytosanitaires: optimise la sélectivité du traitement, diminue les doses, et retient le produit sur la plante en cas de ruissellement.
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Végétal ne veut pas toujours dire biodégradable
L’énergie dépensée pour fabriquer ou recycler le produit:50% du coût du bioéthanol est ainsi lié aux levures qui dégradent la cellulose en sucre.
Impact sur l’agriculture
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«Le développement durable est le développement qui satisfait les besoins des générations actuelles sans priver les générations futures de la possibilité de satisfaire leurs propres besoins » Go Harlem Brundtland « Our common future » 1987
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Développement Durable, La Chimie verte
Le développement durable est le fils des médias.
3 dates clés: 1992 sommet de la Terre à RIO : Biodiversité (programme d’actions
décliné en agenda 21)
1997 conférence de KYOTO : Réchauffement climatique (réduction des émissions de GES)
2002 sommet mondial du DD à JOHANNESBURG : Démographie
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