Chimie verte

Marie-Christine Scherrmann, Jacques Auge

Description

Se fondant sur les principes de Chimie Verte, Jacques Augé et Marie-Christine Scherrmann, tous deux de formation Ingénieur, montrent comment les concepts de Chimie Verte peuvent nous conduire à élaborer une chimie innovante avec des objectifs économiques, environnementaux et éthiques, donnant au chimiste une place prépondérante dans la Société. Les réactions décrites dans cet ouvrage mettent en exergue l’économie d’atomes, la prévention des déchets, la recherche de catalyseurs efficaces, l’optimisation du milieu réactionnel, des réactifs et des procédés, l’efficacité du traitement post-réactionnel. 

Les auteurs soulignent les améliorations apportées à la « vertitude » des procédés grâce à de nouveaux catalyseurs, des solvants alternatifs et des procédés non conventionnels, permettant de rendre plus sûres les transformations chimiques et de réduire au maximum le rejet de substances toxiques. Ils suggèrent même quelques pistes pour le futur en précisant les faiblesses actuelles, mais aussi les avancées majeures vers une chimie pleinement respectueuse de l’environnement.

Des progrès restent à accomplir permettant aux jeunes chimistes à qui s’adressent ce livre, étudiants de Grandes Écoles, de Master, doctorants, chercheurs, enseignants, de déployer leur imagination vers de nouveaux concepts pour de nouvelles applications avec des objectifs ambitieux clairement définis. Les auteurs proposent aussi au lecteur 25 exercices intégrés aux différents chapitres afin que celui-ci puisse vérifier que les concepts sont bien acquis.

Sujets

• Sciences expérimentales
• Chimie
• Chimie
• Sciences et techniques
• Chemistry
• Science

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 26 mai 2016
• Nombre de lectures: 8
• EAN13: 9782759820023
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 6 Mo

Extrait

CHIMIE VERTE JACQUES AUGÉ ET
MARIE-CHRISTINE SCHERRMANN
CONCEPTS ET APPLICATIONS
SAVOIRS ACTUELS
CHIMIE VERTE
CONCEPTS ET APPLICATIONS JACQUES AUGÉ ET
MARIE-CHRISTINE SCHERRMANN
Se fondant sur les principes de Chimie Verte, Jacques Augé et Marie-Christine Scherrmann, tous deux de
formation Ingénieur, montrent comment les concepts de Chimie Verte peuvent nous conduire à élaborer
une chimie innovante avec des objectifs économiques, environnementaux et éthiques, donnant au chimiste
une place prépondérante dans la Société.
Les réactions décrites dans cet ouvrage mettent en exergue l’économie d’atomes, la prévention des déchets,
la recherche de catalyseurs efficaces, l’optimisation du milieu réactionnel, des réactifs et des procédés,
l’efficacité du traitement post-réactionnel. La vision globale qu’il faut avoir, qui se traduit par une analyse
de cycle de vie et par des indicateurs de chimie verte, s’étend aussi aux matières premières nécessaires à
leur transformation. Dans ce but l’ouvrage décrit une nouvelle chimie issue du végétal, la « végétalochimie »,
qui pourrait permettre de s’affranchir en partie de la pétrochimie.
Les auteurs soulignent les améliorations apportées à la « vertitude » des procédés grâce à de nouveaux CHIMIE VERTEcatalyseurs, des solvants alternatifs et des procédés non conventionnels, permettant de rendre plus sûres les
transformations chimiques et de réduire au maximum le rejet de substances toxiques. Ils suggèrent même
quelques pistes pour le futur en précisant les faiblesses actuelles, mais aussi les avancées majeures vers CONCEPTS une chimie pleinement respectueuse de l’environnement. Des progrès restent à accomplir permettant aux
jeunes chimistes à qui s’adressent ce livre, étudiants de Grandes Écoles, de Master, doctorants, chercheurs,
enseignants, de déployer leur imagination vers de nouveaux concepts pour de nouvelles applications avec ET APPLICATIONS
des objectifs ambitieux clairement définis. Les auteurs, en s’appuyant sur les nombreux travaux récents
issus des universités mais aussi des entreprises, montrent comment ces objectifs ont été atteints jusqu’à
présent. Ils proposent aussi au lecteur 25 exercices intégrés aux différents chapitres afin que celui-ci puisse
vérifier que les concepts sont bien acquis.
Jacques Augé est Professeur Émérite à l’Université de Cergy-Pontoise.
Marie-Christine Scherrmann est Professeur à l’Université Paris-Sud.
Série Chimie dirigée par Bruno FIGADÈRE
SAVOIRS ACTUELS
Collection dirigée par Michèle LEDUC
CNRS ÉDITIONS
www.cnrseditions.fr www.edpsciences.org JACQUES AUGÉ ET
MARIE-CHRISTINE
Création graphique : Béatrice Couëdel
SCHERRMANN
Ces ouvrages, écrits par des chercheurs, reflètent des
enseignements dispensés dans le cadre de la formation à la
recherche. Ils s’adressent donc aux étudiants avancés, aux
9782759 809769 chercheurs désireux de perfectionner leurs connaissances ainsi 69 €
qu’à tout lecteur passionné par la science contemporaine.ISBN EDP Sciences 978-2-7598-0976-9 CNRS ÉDITIONS
ISBN CNRS ÉDITIONS 978-2-271-09167-3
CHIMIE VERTE.indd 1 22/04/2016 12:12Jacques Augé et Marie-Christine Scherrmann
Chimie verte
Concepts et applications
SAVOIRS ACTUELS
EDP Sciences/CNRS ÉditionsImage de couverture: Arête des Dômes de Miage, Massif du Mont Blanc, © Dean Moriarty/fotolia.
Imprimé en France
© 2016, EDP Sciences, 17 avenue du Hoggar, BP 112, Parc d’activités de Courtabœuf,
91944 Les Ulis Cedex A
et
CNRS Éditions , 15, rue Malebranche, 75005 Paris.
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ISBN EDP Sciences: 978-2-7598-0976-9
ISBN CNRS Éditions: 978-2-271-09167-3Préface
Depuis la prise de conscience des problèmes de santé humaine liés à la
pollution, aux rejets toxiques, au dégagement dans l’atmosphère de gaz à
effet de serre, mais aussi en raison des difficultés de plus en plus grandes
rencontrées lors de l’extraction des matières premières du sous-sol,
l’attitude scientifique la plus responsable est de complètement revoir les produits
industriels et les procédés qui les produisent afin de concevoir de nouveaux
composés utiles à l’Homme en englobant tous les paramètres d’un
développement durable, alliant les aspects économiques, environnementaux et
sociétaux lors de leur production et de leur élimination. La chimie verte constitue
alors un excellent moyen pour atteindre ces objectifs.
Le but de cet ouvrage édité par le CNRS dans la très réputée collection
Savoirs Actuels est de comprendre les concepts et les objectifs de la chimie
verte, de connaître les indicateurs dont elle s’est dotée pour l’évaluation de
la « vertitude » d’un produit ou d’un procédé, de prendre conscience des
avancées récentes dans tous les domaines de la chimie, en insistant plus
spécialement sur les procédés permettant de limiter les déchets, la toxicité
des produits et la dangerosité des procédés de production et d’élimination.
eFormellement, la chimie verte est née à la fin du xx siècle avec l’énoncé
des douze principes qui constituent réellement la feuille de route des
chimistes engagés dans cette voie. Ces douze principes de chimie verte ont
ensuite été complétés par les douze principes d’ingénierie verte plus
généraux. Le chapitre 1 rappelle l’ensemble de ces principes en expliquant leur
portée. Il propose des critères et des indicateurs de chimie verte, permettant
de comparer rapidement différents procédés et de mettre en valeur ceux qui
sont les plus vertueux. Compte tenu de l’urgence concernant les gaz à effet
de serre, l’accent est mis sur le recyclage chimique du CO permettant de
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nouvelles approches.
Le chapitre 2 est consacré à « l’économie d’atomes » qui constitue la
pierre angulaire de toute transformation chimique, tant du point de vue
matière que du point de vue énergie. En effet, toute perte d’atomes lors
d’une transformation chimique est une perte de matière et corollairement
un gâchis d’entropie, qui nuit à l’organisation de la matière que l’on désire
habituellement créer en chimie. Outre les réactions à économie d’atomes de
100 %, englobant les réactions multi-composants et les réactions domino,
sont décrites également les réactions d’oxydation sur lesquelles des progrès IV Chimie verte, concepts et applications
considérables ont été réalisés récemment, puisqu’on peut se limiter souvent
à une simple perte d’eau.
Le chapitre 3 décrit un grand nombre de processus de catalyse, hétérogène
et homogène, avec des catalyseurs enzymatiques, métalliques, acido-basiques
ou organiques. S’il reprend parfois des réactions décrites au chapitre
précédent, il s’attache essentiellement à décrypter les mécanismes, permettant
de comprendre comment on peut accéder aux produits énantiomériquement
purs, qui sont d’une importance considérable dans l’industrie
pharmaceutique. Ce chapitre est donc plus précisément axé sur la catalyse asymétrique.
Partant des problèmes de toxicité, et donc de sécurité, liés à l’usage
intensif des solvants en chimie, le chapitre 4 est consacré aux solvants
alternatifs et aux procédés multiphasiques. Les propriétés uniques de l’eau sont
bien décrites afin de comprendre les potentialités d’une nouvelle chimie dans
et sur l’eau. Parmi les fluides supercritiques, mention particulière est faite
au CO supercritique qui présente de multiples avantages. D’autres solvants
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alternatifs tels que les liquides ioniques, parfois à tâche spécifique, les
solvants fluorés, les polyéthylène glycols sont étudiés et évalués en termes de
chimie verte. Enfin, en lien avec le chapitre 6 sur la biomasse, sont décrits
de nouveaux solvants bio-sourcés.
Le chapitre 5 a trait aux méthodes alternatives d’activation en chimie,
telles que la mécanochimie, la chimie sous micro-ondes, la sonochimie, la
photochimie. Ces procédés sont évalués et comparés par rapport aux
procédés conventionnels. Mention toute particulière est faite aux procédés en
flux continu qui commencent à être utilisés avec succès dans l’industrie pour
réduire les coûts, les temps de réaction, les dangers intrinsèques liés aux
effets d’échelle, pour améliorer la sélectivité des produits, réduire les
quantités de catalyseurs nécessaires et pour suivre en temps réel le déroulement
des réactions.
Quant au chapitre 6, il est entièrement consacré à la biomasse,
essentiellement d’origine végétale encore aujourd’hui. La composition chimique de
celle-ci est analysée de façon à comprendre comment elle peut être disséquée
pour un usage en chimie. Si la biomasse est dégradée, notamment sous
forme de déchets, il peut être avantageux de l’utiliser à des fins énergétiques.
En revanche, pour la chimie fine, on a intérêt à utiliser la biomasse déjà
élaborée, à la modifier éventuellement car elle est déjà polyfonctionnelle
(par exemple, elle possède des groupements oxygénés, ou comprenant des
atomes d’azote). Cette nouvelle approche que les auteurs appellent
« végétalochimie » peut permettre de s’affranchir de la pétrochimie qui nécessite
des étapes d’oxydation toujours problématiques (car ne répondant souvent
pas aux principes de la chimie verte) pour m