Chimie verte Chimie verte - UdPPC

Gillaizeau

Description

• cours - matière potentielle : du procédé3
• cours - matière potentielle : la synthèse
• cours - matière potentielle : production…

11 Chimie verte Introduction Economie d'atome et réduction des déchets Concevoir des produits biodégradables Utilisation de matières premières renouvelables Utilisation de la catalyse Réduction des COV Technologies nouvelles, intensification des procédés et sources d'énergies alternatives 2 Chimie verte: Introduction 20ème siècle Innovations technologiques liées à la chimie - Médecine et pharmacie - Habillement - Alimentation - Bureautique - Maison 3 Chimie verte: Introduction Challenge 21ème siècle: poursuivre les progrès techniques engagés de manière économiquement viable en limitant les effets 2aires vis-à- vis de l'environnement.

• traitement des déchets sur site traitements biologiques
• kg s2
• conception de pdts chimiques
• nature des déchets - balance des masses - contaminants - coût des équipements - complexité des opérations - consommation d'nrj - toxicité
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Sujets

• Chemical substance
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Informations

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Extrait

Chimie verte: Introduction
Chimie verte
20ème siècle Innovations technologiques liées à la chimie
Introduction
-- MMéédecine et pharmaciiee
Economie d’atome et réduction des déchets
-- HHaabbillement
Concevoir des produits biodégradables
-- AAlliimmentation
Utilisation de matières premières renouvelables
-- BBuurreautique
Utilisation de la catalyse
-- MMaaison
Réduction des COV
Technologies nouvelles, intensification des procédés et sources
d’énergies alternatives
1 2
Développement durable et chimie verte
Chimie verte: Introduction
1987: Rapport Bruntland « Our common future » (Commission mondiale sur
l’environnement et le développement des Nations Unies (WCED)):
« Le développement durable est un développement qui répond aux besoins du
présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre
aux leurs. »
2 questions fondamentales:
- Jusqu’à quand pourrons-nous exploiter les réserves d’NRJ fossile ?
- Quelle quantité de déchets et de pollution pouvons-nous rejeter dans
l’atmosphère sans conséquence en terme d’environnement et de santé ?
Bhopal AZF Toulouse
2 concepts sont inhérents à cette notion :
- le concept de « besoins », et plus particulièrement des besoins essentiels
Tchernobyl
des plus démunis, à qui il convient d’accorder la plus grande priorité,
ème
Challenge 21 siècle: poursuivre les progrès techniques engagés -l’idée des limitations que l’état de nos techniques et de notre organisation
aires
sociale impose sur la capacité de l’environnement à répondre aux besoins
de manière économiquement viable en limitant les effets 2 vis-à-
actuels et à venir.
vis de l’environnement.
3 4
1Développement durable et chimie verte
Développement durable et chimie verte
IInnnnoovvations et connaaiissssaanncces en chimie (sciences chimiques,
Naissance du concept de chimie verte au début des années 90:
biotechnologies, génie des procédés)
Le concept de chimie verte est défini en 1998 par les chimistes
==>> IInndispensables pourr ll’’aavvèènnement d’un développppeemmeent durable.
américains Paul Anastas et John C. Warner, appartenant à l’EPA,
- Social/Sociétal: médicaments, protection contre les insectes,
informatique/communications, textiles, conservateurs…
Environmental Protection Agency.
- Environnement: procédés propres et sûrs, traitement des effluents et
La chimie verte prévoit l'utilisation de principes pour réduire et
des déchets, procédés de recyclage, bioénergies, valorisation de mat.
ères
1 renouvelables, analyses d’éléments trace, compréhension des éco-
éliminer l'usage ou la génération de substances néfastes pour
systèmes…
l'environnement, par de nouveaux procédés chimiques et des voies de
- Economique: implication dans tous les secteurs éco (bâtiment,
synthèses « propres », c'est-à-dire respectueuses de l'environnement.
automobile…), innovations comme source de croissance, réponse aux
attentes des clients sensibilisés aux enjeux écologiques.
Le terme néfaste => dangers physique, toxicologique ou global
5 6
Développement durable et chimie verte Les 12 principes de chimie verte
1- Prévention
Modèle industriel standard: Extraire Produire Distribuer Jeter
2- Economie d’atomes
1. Produire moins de déchets plutôt qu'investir dans leur
3- Synthèses chimaiqsuseasi nmisosine sm neonctiv eosu leur élimination
2. Maximiser l’incorporation dans le produit final des
Modèle d’éco-efficacité (chimie verte): Réutiliser Recycler… et …
4- Conception dme aptréodriuaitusx c huitmiliiqsuéess aplu sc soéucrusr idtaui rpersocédé
3. Utiliser ou crer des substances faiblement ou non toxiques
Réglementer
pour les humains et sans conséquences pour l’environnement
5- Solvants et additifs sans danger
4. Ils doivent être conçus de manière à remplir leur fonction
Réglementation REACH
primaire tout en minimisant leur toxicité
6- Amélioration de rendement énergétique
=> Réduire
5. Si possible supprimer l’utilisation de solvants, d’additifs ou
risques 7- Utilisation de mutaitlisèerers dperesm sièurbesst arenncoeusv eilnaobflefsensives
6. Les besoins énergétiques des procédés chimiques ont des
produits
87-r.Ré péSdeiur clatui sotsne idocenhsn oéstluoargp ieels’é deceto /nsooyunm tihleè se mt ol’yeennvsir ofninaenmceienrts (lceo npdeirtmioentst eTn°t
déchets
et P amb)
8. Toute déviation inutile du schéma de synthèse doit être
9- Catalyse
consommation d’NRJ évitée (déprotection/protection, modification du procédé
10- Conception de substances non-persistantes
9. Utiliser des réactifs catalytiques les plus sélectifs
physique/chimique…)
impact environnemental 12. Substances utilisées dans un procédé chimique de manière
possibles
11-1A0.n aClyosnecs epnt tioenm pdse r épedl tpso ucrh imréivqeuneirs lepso upro llquuti’iolnss se dégradent en
à minimiser les risques d’accidents chimiques
coûts
composés non nocifs pour éviter leur persistance dans
112-1.U nDeé cvhe imloipep pelum se snûtr ed peo unro uprvéevlleensir mleést ahcocdide esn tasnalytiques (contrôle
l’environnement
en temps réel, en cours de production…)
7 8
2Economie d’atomes
Approche cherchant à maximiser le nombre d’atomes de réactifs transformés
en produits au cours de la synthèse. Elle permet de réduire la quantité de
résidus issus de la réaction voire de les supprimer totalement…
I- Economie d’atome et réduction des déchets
Bonne économie
d’atomes
Sûre Simple
SSYYNNTHESE
Une seule étape 100% rendement
IIDDEALE
Pas de déchets Produits de départ
facilement accessibles
Pas d’impact
environnemental
9 10
Quelques questions à se poser…
Y-a-t’il toujours besoin d’utiliser des solvants organiques ?
Peut-on réduire le nombre d’étapes de fabrication ?
Le réacteur choisi pour réaliser la réaction est-il le meilleur au
point de vue énergétique et réduction des déchets ?
Est-ce que les matières premières utilisées ne sont pas
dangereuses ?
Est-ce que les réactions effectuées sont sélectives ?
Est-ce que les sous-produits générés peuvent être utilisés dans
un autre procédé ?
11 12
3S
S
S
S
Economie d’atome
Réactions favorables ou défavorables en terme
d’économie d’atomes
Masse expérimentale de produit obtenue
Rendement= x 100 ☺ Réarrangement de Claisen:
Masse théorique de produit
OH
O
O
Rendement en produit désiré
200°C
x 100
Sélectivité =
H
% de conversion du réactif
MM des produits désirés
☺ Addition électrophile:
Efficacité de réaction = x 100
MM de tous les produits
R
R
R
+
-
R'
H-Br + Br
+
R'
R'
MM des produits désirés Br
Economie d’atome = x 100
MM de tous les réactifs
13 14
Réactions favorables ou défavorables en terme
Autres paramètres d’évaluation d’une réaction …
d’économie d’atomes
Réactions de substitution:
Masse de déchets totale
CH (CH ) CH OH + SOCl CH (CH ) CH Cl + SO + HCl Facteur Environnmental E =
3 2 4 2 2 3 2 4 2 2
Masse de produit
102 119 120.5 64
36.5
AE = 100 x 120.5 / (102 + 119) = 54.5%
Réactions d’élimination:
Elimination d'Hofmann:
Tous ces paramètres permettent
d’effectuer un bilan et de chiffrer de
-
OH
façon globale le cout de la synthèse à
H
+
réaliser.
N(CH )
3 3
N(CH )
+ H O
3 3 + 2
But = développer des synthèses
favorables en terme d’économie
d’atomes (le – de déchets possibles).
15 16
4Déchets: production, problèmes et prévention Déchets et industrie chimique
Industrie, commerce, artisanat, transports = 456 Mt de déchets/an en
France.
D’où viennent les déchets ?
Facteur E
Recyclage et programmes de diminution des déchets pour diminuer l’impact
sur sols, air et rivières et océans (loi du 13/07/1992).
RATIO Kg Byproducts /
Industry Segment TONNAGE
Formule des « 4R » (« Zéro déchet »): Rédu