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1 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte.

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1 1 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

2 Usine AZF, Toulouse 2001, France Naufrage Erika, France Chimie Rouge, ACCIDENTS 2 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

3 Chimie Noire, POLLUTION 3 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

4 Chimie Rose, SANTE 4 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

5 Chimie Rose, AGROALIMENTAIRE 5 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

6 Chimie Rose, … 6 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

7 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 » 7 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

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10 La chimie verte a pour but de concevoir des produits et des procédés chimiques permettant de réduire ou déliminer lutilisation et la synthèse de substances dangereuses. Anastas (1991) 10 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

11 1. La prévention des déchets 2. Léconomie atomique 3. Des synthèses chimiques moins nocives ou dangereuses 4. La création de produits chimiques moins nocifs 5. Des solvants/agents de séparation plus sécuritaires 6. Lefficacité énergétique 11 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

12 7. Lutilisation de matières premières renouvelables 8. La diminution de produits de dégradation toxiques 9. Lutilisation de la catalyse 10. La conception de produits dégradables ou à utiliser totalement 11. Lanalyse en temps réel pour la prévention de la pollution 12. Une chimie plus sécuritaire pour la prévention des accidents 12 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

13 Objectif: Maximiser le nombre datomes de réactifs transformés en produit au cours de la synthèse Réduire la quantité de résidus de réaction voir les supprimer 13 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

14 En chimie conventionnelle: En chimie verte: Concept déconomie datome ou utilisation atomique 14 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

15 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%. 15 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

16 16 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

17 Utilisation atomique: UA = (206/514,5)*100 = 40% Ibuprofène: T/an Déchets: T/an 17 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

18 18 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

19 Utilisation atomique :UA = (206/266)*100 = 77,4% Ibuprofène: T/an Déchets: 4000 T/an valorisés 4000 T/an 19 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

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21 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 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

22 Classement des réactions en fonction de léconomie datomes: 22 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

23 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. 23 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

24 Autre exemple: L'allylation du phénol par la synthèse de Williamsonsynthèse de Williamson 24 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

25 Définition: Les « réactifs verts » sont des réactifs faiblement ou non toxiques pour les humains et sans conséquences sur l'environnement Exemple: La synthèse de l'isocyanate (composé de base de l'industrie des polymères) 25 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

26 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… 26 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

27 Quest ce quun solvant vert : Faible toxicité Facilement recyclable (pas besoin de stockage) Facile à éliminer du produit final Faible réactivité 27 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

28 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 dun fluide à létat gazeux et celles à létat liquide: pouvoir solvant « à géométrie variable » -> dissolution sélective des composés 28 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

29 Un solvant de choix: Pas de solvant résiduel à la fin du traitement (évacuation sous pression atmosphérique) Non toxique Chimiquement inerte, pas de problèmes doxydation du produit Inodore Non inflammable Basse température critique 29 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

30 Applications industrielles : L'agro-alimentaire : extraction/fractionnement de diverses matrices (animales ou végétales) (remplace par exemple le tétrachlorométhane CCl 4, très toxique, dans le procédé de décaféination), extraction darômes… La pharmacie: extraits de plantes médicinales… Les matériaux: purification de polymères, teintures… La chimie: élimination de produits de réaction La biochimie: purification dantibiotiques… 30 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

31 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 31 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

32 Applications industrielles: Extraction dhuiles essentielles Traitement de solvants organiques toxiques Transformation plus rapide de la biomasse en méthane et utilisation comme carburant Valorisation des sels minéraux issus de la biomasse sous forme dengrais… 32 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

33 Etat liquide à Température Ambiante Constitués dions et non pas de molécules neutres Avantages Propriétés de miscibilité propres en fonction de la composition chimique du sel Recyclage aisé (lavage, séchage…) Non inflammable, non volatil, non toxique 33 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

34 Peinture = Pigments + Polymère + Solvant + additifs Remplacement des solvants organiques par leau Peintures en phase aqueuse : phase liquide composée deau (80%) et de solvants (alcools, éthers) Hydrodiluables : émulsion du polymère dans leau (<0,5% solvant) Hydrosolubles : polymères dissous dans le mélange eau/solvant Mais également… Peintures en poudre (sans solvant) Peintures réticulables sous ultra-violets (polymérisation à la lumière) 34 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

35 35 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

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37 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. 37 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

38 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 38 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

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40 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 lenvironnement. -Recyclage possible Inconvénients: -Faible point de fusion -la fabrication de matériaux Bioplastiques est encore souvent dépendante du pétrole comme source dénergie 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 40 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

41 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. 41 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

42 Végétal ne veut pas toujours dire biodégradable Lénergie 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 lagriculture 42 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

43 «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 » Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

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45 Le développement durable est le fils des médias. 3 dates clés: 1992 sommet de la Terre à RIO : Biodiversité (programme dactions décliné en agenda 21) 1997 conférence de KYOTO : Réchauffement climatique (réduction des émissions de GES) 2002 sommet mondial du DD à JOHANNESBURG : Démographie 45 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte

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