La chimie verte
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La Chimie Verte. Introduction, les couleurs de la chimie. Chimie Rouge, ACCIDENTS. Usine AZF, Toulouse 2001, France. Naufrage Erika, France. Introduction, les couleurs de la chimie. Chimie Noire, POLLUTION. Introduction, les couleurs de la chimie. Chimie Rose, SANTE.

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Presentation Transcript


La chimie verte

La Chimie Verte

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


Introduction les couleurs de la chimie

Introduction, les couleurs de la chimie

Chimie Rouge, ACCIDENTS

Usine AZF, Toulouse 2001, France

Naufrage Erika, France

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


La chimie verte

Introduction, les couleurs de la chimie

Chimie Noire, POLLUTION

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


La chimie verte

Introduction, les couleurs de la chimie

Chimie Rose, SANTE

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


La chimie verte

Introduction, les couleurs de la chimie

Chimie Rose, AGROALIMENTAIRE

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


La chimie verte

Introduction, les couleurs de la chimie

Chimie Rose, …

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


La chimie verte

Introduction

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 » 

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


La chimie verte

Introduction,

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


La chimie verte

Introduction,

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


D finition de la chimie verte

Définition de la chimie verte

La chimie verte a pour but de concevoir des produits et des procédés chimiques permettant de réduire ou d’éliminerl’utilisation et la synthèse de substances dangereuses.

Anastas (1991)

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


Les 12 principes de la chimie verte

Les 12 principes de la chimie verte

1. La prévention des déchets

2. L’économie 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. L’efficacité énergétique

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


Les 12 principes de la chimie verte1

Les 12 principes de la chimie verte

7. L’utilisation de matières premières renouvelables

8. La diminution de produits de dégradation toxiques

9. L’utilisation de la catalyse

10. La conception de produits dégradables ou à utiliser totalement

11. L’analyse en temps réel pour la prévention de la pollution

12. Une chimie plus sécuritaire pour la prévention des accidents

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L conomie d atomes

L’économie d’atomes

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

Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte


L conomie d atomes1

L’économie d’atomes

  • En chimie conventionnelle:

  • En chimie verte:

    Concept d’économie d’atome ou utilisation atomique

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L conomie d atomes2

L’économie d’atomes

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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Synth se de l ibuprof ne proc d boots

Synthèse de l’ibuprofène : procédé Boots

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Synth se de l ibuprof ne proc d boots1

Synthèse de l’ibuprofène : procédé Boots

Utilisation atomique: UA = (206/514,5)*100 = 40%

Ibuprofène: 13000 T/an Déchets: 20000 T/an

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Synth se de l ibuprof ne proc d bhc

Synthèse de l’ibuprofène : procédé BHC

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Synth se de l ibuprof ne proc d bhc1

Synthèse de l’ibuprofène : procédé BHC

Utilisation atomique :UA = (206/266)*100 = 77,4%

Ibuprofène: 13000 T/an Déchets: 4000 T/an valorisés 4000 T/an

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L conomie d atome synth se de l ibuprof ne

L’économie d’atome: Synthèse de l’ibuprofène

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L conomie d atome

L’économie d’atome

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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L conomie d atome1

L’économie d’atome

Classement des réactions en fonction de l’économie d’atomes:

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Les r actions catalytiques

Les réactions catalytiques

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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Les r actions catalytiques1

Les réactions catalytiques

Autre exemple: L'allylation du phénol par la synthèse de Williamson

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Les r actifs verts

Les réactifs verts

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)

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Les solvants verts

Les solvants verts

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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Les solvants verts1

Les solvants verts

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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Les solvants verts co2 supercritique

Les solvants verts: CO2 supercritique

  • 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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Les solvants verts co2 supercritique1

Les solvants verts: CO2 supercritique

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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Les solvants verts co2 supercritique2

Les solvants verts: CO2 supercritique

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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Les solvants verts h2o supercritique

Les solvants verts: H2O supercritique

  • 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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Les solvants verts h2o supercritique1

Les solvants verts: H2O supercritique

Applications industrielles:

  • Extraction d’huiles 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 d’engrais…

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Les solvants verts liquides ioniques

Les solvants verts: liquides ioniques

  • Etat liquide à Température Ambiante

  • Constitués d’ions 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

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Les solvants verts domaine des peintures

Les solvants verts: domaine des peintures

Peinture = Pigments + Polymère + Solvant + additifs

Remplacement 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/solvant

    Mais également…

    Peintures en poudre (sans solvant)

    Peintures réticulables sous ultra-violets (polymérisation à la

    lumière)

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L utilisation de ressources renouvelables

L’utilisation de ressources renouvelables

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Les ressources renouvelables biocarburants

Les ressources renouvelables: biocarburants

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Les ressources renouvelables biocarburants1

Les ressources renouvelables: biocarburants

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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Les ressources renouvelables biomat riaux

Les ressources renouvelables: biomatériaux

  • 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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Les ressources renouvelables biomat riaux1

Les ressources renouvelables: biomatériaux

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Les ressources renouvelables biomat riaux2

Les ressources renouvelables: biomatériaux

  • 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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Les ressources renouvelables tensioactifs

Les ressources renouvelables: tensioactifs

  • 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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Les ressources renouvelables les limites

Les ressources renouvelables: les limites

  • 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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Chimie verte et d veloppement durable

Chimie verte et développement durable

«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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Chimie verte et d veloppement durable1

Chimie verte et développement durable

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Chimie verte et d veloppement durable2

Chimie verte et développement durable

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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Education au d veloppement durable

Education au développement durable

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