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

1 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Usine AZF, Toulouse 2001, France Naufrage Erika, France Chimie Rouge, ACCIDENTS 2 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Chimie Noire, POLLUTION 3 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Chimie Rose, SANTE 4 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Chimie Rose, AGROALIMENTAIRE 5 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Chimie Rose, … 6 Journée de formation Chime et 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 » 7 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 8 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 9 Journée de formation Chime et 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) 10 Journée de formation Chime et Développement Durable, 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 11 Journée de formation Chime et Développement Durable, 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 12 Journée de formation Chime et 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 13 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte En chimie conventionnelle: En chimie verte: Concept d’économie d’atome ou utilisation atomique 14 Journée de formation Chime et 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%. 15 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 16 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Réactif (g.mol-1) Atomes utilisés dans l'ibuprofène Atomes non-utilisés dans l'ibuprofène Total (g.mol-1) Ibuprofène Déchets C20H42NO10ClNa 514,5 C13H18O2 206 C7H24NO8ClNa 308,5 1 C10H14 134 10 C, 13 H 133 1 H 1 2 C4H6O3 102 2 C, 3 H 27 2 C, 3 H, 3 O 75 4 C4H7ClO2 122,5 1 C, 1 H 13 3 C, 6 H, 1 Cl, 2 O 109,5 5 C2H5ONa 68 0 2 C, 5 H, 1 O, 1 Na 68 7 H3O+ 19 0 3 H, 1 O 19 9 NH3O 33 0 1 N, 3 H, 1 O 33 12 H4O2 36 1 H, 2 O 33 3 H 3 Utilisation atomique: UA = (206/514,5)*100 = 40% Ibuprofène: 13000 T/an Déchets: 20000 T/an 17 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 18 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Réactif (g.mol-1) Atomes utilisés dans l'ibuprofène Atomes non-utilisés dans l'ibuprofène Total (g.mol-1) Ibuprofène Déchets C15H22O4 266 C13H18O2 206 C2H4O2 60 1 C10H14 134 10 C, 13 H 133 1 H 1 2 C4H6O3 102 2 C, 3 H, 1 O 43 2 C, 3 H, 2 O 59 4 H2 2 2 H 2 6 CO 28 CO 28 Utilisation atomique :UA = (206/266)*100 = 77,4% Ibuprofène: 13000 T/an Déchets: 4000 T/an valorisés 4000 T/an 19 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 20 Journée 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. Secteur Tonnage annuel Facteur E Chimie lourde < 104-106 < 1 → 5 Chimie fine 102-104 5 → > 50 Industrie pharmaceutique 102-103 25 → > 100 21 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Classement des réactions en fonction de l’économie d’atomes: 22 Journée de formation Chime et 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. 23 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Autre exemple: L'allylation du phénol par la synthèse de Williamson 24 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 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 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 Qu’est ce qu’un 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 •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 28 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 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 29 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 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… 30 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte • 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 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… 32 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte •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 33 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 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) 34 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 35 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 36 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte 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 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 39 Journée de formation Chime et Développement Durable, La Chimie verte Avantages: -68% de gaz à effet de serre en uploads/Industriel/ powerpointpresentation-formation-sensibilisation-chimie-verte.pdf