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La Chimie Verte -Définition de la chimie verte - Principes de chimie verte - Én

La Chimie Verte -Définition de la chimie verte - Principes de chimie verte - Énoncé des 12 principes de chimie verte - Énoncé des 12 principes d’ingénierie verte - Critères de chimie verte - Analyse de cycle de vie - Cycle anthropique du CO2 - Matières premières critiques - Aspects réglementaires - Exercices d’application - Examen 2018/2019 et correction - Examen 2019/2020 Supprimer filigrane Wondershare PDFelement Supprimer filigrane Wondershare PDFelement 2 La chimie verte 1. introduction : Depuis la prise de conscience des répercussions des activités humaines sur les systèmes naturels qui a conduit à la première conférence mondiale sur l’environnement en juin1972 à Stockholm, divers programmes pour l’environnement ont été mis en place. Le concept de développement durable a été élaboré en 1987 par la Commission mondiale sur l’environnement et le développement, présidée par le Premier ministre norvégien, Mme Brundtland. La chimie verte apparaît comme un outil privilégié, la plaçant au cœur même du développement durable. D’autres concepts où la chimie verte joue un rôle central concernent l’écologie industrielle, issue de l’analogie avec les écosystèmes naturels. et définie classiquement comme l’ensemble des pratiques industrielles destinées à réduire la pollution. Il s’agit en fait d’un ensemble d’opérations de rationalisation de la production permettant une réduction importante des consommations d’énergie et de matière, une minimisation des déchets, une réutilisation des rejets pour servir de matières premières à d’autres processus de production. 2.Définition de la chimie verte : La chimie verte, ou chimie durable, selon la définition de Paul Colonna, se définit « comme la conception, le développement et l’utilisation de produits chimiques et de procédés visant à réduire ou éliminer l’usage ou la formation de substances dangereuses ou toxiques pour la santé et l’environnement ». Stéphane SARRADE complète cette définition : « […] la chimie verte, c’est concevoir des produits et des procédés industriels à partir du génie des procédés avec un impact minimum sur trois domaines majeurs : la santé des opérateurs, la qualité de l’environnement et la santé des consommateurs » 3.Principes de chimie verte : En 1991, Anastas qui était alors le responsable de la Direction générale de la Chimie industrielle à l’Agence pour la protection de l’environnement des États-Unis, a énoncé le concept de Green Chemistry. L’objectif de la chimie verte, également nommée «chimie en faveur du développement durable» ou «chimie éco-compatible» ou encore «chimie durable», est de prévenir la pollution en concevant les produits et les procédés chimiques permettant de réduire ou d’éliminer à la source l’utilisation et la synthèse de substances dangereuses. Ces premières initiatives de recherches répondaient à quatre concepts fondamentaux, qui seront plus tard repris et détaillés par Anastas et Warner à travers les 12 principes, aujourd’hui mondialement reconnus comme les bases de la chimie verte. Supprimer filigrane Wondershare PDFelement 3 En 1998, Anastas et Warner ont proposé douze principes pour mettre en pratique la chimie verte, une chimie moderne respectueuse de l’environnement. Tous ces principes visent à diminuer les rejets, la quantité de matière utilisée, en particulier les ressources non renouvelables, la dépense énergétique ainsi que les risques et les dangers. Pour être vraiment verte, la chimie doit satisfaire complètement les douze principes. Si un seul est satisfait, on peut être très loin de la chimie verte. On s’en approche si la grande majorité des principes sont satisfaits, mais il est clair qu’il faudra se munir d’indicateurs précis pour évaluer la vertitude (une verte attitude, greenness en anglais) des procédés chimiques. Dans une industrie chimique idéale, les produits seraient conçus pour avoir le minimum d’impact sur l’environnement, les matières premières seraient d’origine renouvelable (biomasse), les réactions seraient faites avec des catalyseurs recyclables et non des promoteurs stœchiométriques, les procédés n’utiliseraient aucun solvant ou des solvants n’ayant pas d’impact sur l’environnement et recyclables, les synthèses se feraient dans des réacteurs de petites dimensions afin de minimiser tout risque, la dépense énergétique serait maîtrisée, les sous-produits seraient minimisés et si possible recyclés, enfin, les produits seraient manufacturés au voisinage de leur lieu d’utilisation pour minimiser les transports. Les quatre concepts de base (selon la définition de Stéphane SARRADE) 1. Mieux utiliser la matière première Utiliser au maximum les matières premières, qui transformées, doivent se retrouver le plus largement possible dans le produit final, limitant ainsi la production de sous-produits. Ceci sousentend d’appauvrir au maximum la matière première utilisée et les déchets résiduels produits (devenant ainsi plus inoffensif pour l’environnement) 2. Utiliser des solvants propres, non toxiques et compatibles avec l’environnement Abandonner, par exemple, certains solvants organiques tels que le benzène au profit d’utilisation croissante de fluides supercritiques. 3. Utiliser au mieux l’énergie, en termes de rendement, d’économies, de sources et de rejets Exemple d’application : recherche et développement d’agrocarburants de première et de seconde génération, maîtrise des rejets gazeux des véhicules (utilisation des catalyseurs dans les pots d’échappement, filtres à particule…). 4. Produire des quantités minimales de déchets dans des formes adaptées (solide, liquide ou gazeuse) qui limitent leur dissémination potentielle et facilitent le recyclage Thématique de l’éco-conception par exemple 4. Énoncé des 12 principes de chimie verte : 1- Prévenir la pollution. 2- Mettre en place l'économie d'atomes et d'étapes. Supprimer filigrane Wondershare PDFelement 4 3- Appréhender, concevoir des synthèses moins dangereuses. 4- Élaborer des produits chimiques moins toxiques : 5- Minimiser l'utilisation de solvants organiques et d'auxiliaires de synthèse : « La recherche d’alternatives aux solvants polluants et aux auxiliaires de synthèse ». 6- Favoriser l'emploi d'énergies renouvelables. 7- Utiliser des matières premières dites renouvelables. 8- Réduire le nombre de dérivés susceptibles de créer des déchets qu'il faudra gérer. 9- Préférer les procédés catalytiques aux procédés stoechiométriques. 10- Concevoir des produits non persistants dans l'environnement : 11- Élaborer des moyens d'analyse en temps réel pour lutter contre la pollution. 12- Réduire le risque d'accidents, en misant sur des pratiques sécurisées. 4.1. Principe de prévention des déchets : « La limitation de la pollution à la source en évitant la production de résidus plutôt que de devoir traiter et éliminer les déchets ». Le premier principe est un principe de prévention. La conception d’un produit n’est plus uniquement faite de manière à ce qu’il réponde aux fonctions auxquelles il est destiné; l’éco-conception du produit exige de limiter au maximum les émissions et les sous- produits qui ont nécessairement un impact sur l’environnement. Le premier principe, dit principe de prévention, peut être quantifié par le facteur E (ou facteur environnemental de Sheldon), défini dès 1992 comme suit : Tab. 1.1 : Facteur E dans différents secteurs de l’industrie chimique On constate que le rapport sous-produit/produit augmente avec la complexité des produits synthétisés, Ces données montrent que l’optimisation des procédés en vue de réduire ce rapport est profitable dans tous les domaines de l’industrie chimique. Supprimer filigrane Wondershare PDFelement 5 Principe de prévention est réduire au minimum ou éviter la formation de polluants et de matières résiduelles à la source peut être plus efficace pour protéger l’environnement que traiter ou éliminer la pollution après sa formation. La prévention de la pollution est particulièrement bénéfique pour les raisons suivantes :  elle accélère la réduction ou l’élimination des polluants.  elle réduit au minimum les risques pour la santé.  elle assure la promotion des technologies qui réduisent les sources de pollution.  elle permet d'économiser l'énergie, les matières et les ressources.  elle réduit au minimum les coûts à engager pour faire respecter la réglementation.  elle limite avec plus de certitude la responsabilité ultérieure.  elle évite des coûts élevés d’assainissement dans l’avenir. 4.2. Principe d’économie d’atomes : « L’économie d'atomes et d’étapes qui permet de réaliser, à moindre coût, l’incorporation de fonctionnalités dans les produits recherchés tout en limitant les problèmes de séparation et de purification ». Le deuxième principe est un principe d’économie d’atomes. Dès la fin du XVIIIe siècle, la loi d’action de masse de Lavoisier prévoit la conservation des masses. Tous les atomes entrant dans la composition chimique des réactifs doivent nécessairement se retrouver dans celle des produits formés. S’il existe des sous-produits non valorisables, alors les atomes qui rentrent dans leur composition sont «perdus». Une réaction chimique devra donc intégrer le maximum des atomes des réactifs dans le produit souhaité. En 1991, Trost a introduit ce concept d’économie d’atomes intrinsèquement contenu dans la loi de Lavoisier. Pour une réaction simple (Schéma1.1) où les composés A et B donnent le produit P et le sous-produit Q, l’économie d’atomes (AE) est définie comme suit : Où νa, νb et νp sont les coefficients stœchiométriques, MA, MB et MP les masses molaires de A, B et P. Dans le cadre de la chimie verte, une réaction chimique est conçue pour avoir une économie d’atomes AE le plus proche possible de 1 Schéma1.1: Équation-bilan d’une réaction chimique 4.3. Les synthèses moins dangereuses : « La conception de synthèses moins dangereuses grâce à l’utilisation de conditions douces et la préparation de produits peu ou pas toxiques pour l’homme et l'environnement ». Supprimer filigrane Wondershare PDFelement 6 Le troisième principe postule que les méthodes synthétiques doivent autant que possible utiliser des substances peu ou pas uploads/Industriel/ resume-cours-chimie-verte-et-exercises-copier.pdf