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Chimie et environnement Patrick Cognet Professeur des universités à l’INPT-ENSI

Chimie et environnement Patrick Cognet Professeur des universités à l’INPT-ENSIACET Gérald Debenest Maître de conférences à l’INPT-ENSIACET Matthieu Dufresne Maître de conférences à l’ENGEES, Strasbourg Laury Gauthier Maître de conférences à l’université Paul Sabatier, Toulouse Christophe Gourdon Professeur des universités à l’INPT-ENSIACET Maritxu Guiresse Professeur des universités à l’INPT-ENSAT Leslie Jacquemin Docteure de l'INPT Michel Kaemmerer Maître de conférences à l’INPT-ENSAT David Labat Professeur des universités à l’université Paul Sabatier, Toulouse Robert Mosé Professeur à l'ENGEES, Strasbourg Geneviève Nguyen Maître de conférences à l’INPT-ENSAT Éric Pinelli Professeur des universités à l’INPT-ENSAT Pierre-Yves Pontalier Maître de conférence à l’INPT-ENSIACET François Purseigle Maître de conférence à l’INPT-ENSAT Antoine-Georges Sadowski Ingénieur divisionnaire de l’agriculture et de l’environnement Valérie Simon Maître de conférence à l’INPT-ENSIACET José Vazquez Professeur à l’ENGEES, Strasbourg Cours, étude de cas et exercices corrigés Philippe Behra Professeur des universités à l’Institut national polytechnique de Toulouse (INPT – ENSIACET) Sous la direction de Retrouver ce titre sur Numilog.com © Dunod, Paris, 2013 ISBN 978-2-10-056895-6 Cet ouvrage a reçu le soutien de l’Institut national polytechnique de Toulouse. Illustration de couverture : Lac eutrophe, Labège © Philippe Behra. Sauf mention contraire, toutes les illustrations intérieures ont été réalisées par Yoann Bertrandy. Retrouver ce titre sur Numilog.com III © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Préface Chimie et Environnement est un ouvrage qui veut traiter ce sujet dans sa globalité et sous tous ses aspects scientifiques. Produire un tel ouvrage pouvait paraître un rêve fou et le risque était grand que ses promo- teurs accouchent d’un brouet approximatif, mi-communiquant, mi-vulgarisant et en tout cas inconsistant. En voulant aborder les questionnements avec l’exigence d’un contenu scienti- fique impeccable, Philippe Behra et ses co-auteurs prenaient un autre risque : celui d’aboutir à un ouvrage divisé en 12 chapitres étanches, chacun relevant d’une culture et d’un discours scientifique spécifiques, avec des codes, des approches et des langages hétérogènes. Comme le ferait Auguste Conte aujourd’hui, j’ai essayé de comptabiliser le nombre de disciplines de base qu’il faut ajuster les unes aux autres pour couvrir l’espace scientifique ouvert par le très vaste sujet de la chimie et de l’environnement (chimie minérale, chimie organique, biologie, biochimie, éco-toxicologie, génie chimique, mécanique des fluides, mathématiques appliquées, modélisation systémique, (hydro)géologie, sociologie…). Il faut un nombre à deux chiffres pour l’apprécier. Bref, rédiger un ouvrage à la fois globalement cohérent, avec une grande unité de ton, compréhensible pour tout public doté d’une culture scientifique de base, et suffisamment précis dans chaque chantier ouvert, était raisonnablement une chimère. Mais comme « ils ne savaient pas que c’était impossible, ils l’ont fait »… et bien fait. Et avant de considérer cet ouvrage comme un outil de travail et un support pédagogique précis, on est séduit à la lecture par l’unité de ton et l’égale profondeur d’approche pour chaque thème qui en font un objet cohérent qui se lit de bout en bout sans donner la sensation d’une mosaïque et d’un assemblage hétéroclite. Bien au contraire. On voit vraiment naître une discipline respectueuse de ses différentes sources d’inspiration sans qu’aucun des auteurs n’ait eu la tentation de s’approprier l’entièreté du discours en le réduisant à sa propre vision. C’est aussi et essentiellement un outil pédagogique, chaque chapitre étant émaillé d’illus- trations et d’exercices, avec en fin d’ouvrage les corrigés ad hoc. Donc, un manuel de base pour un enseignement idéalement destiné à des étudiants de niveau master. Mais j’y vois aussi un ouvrage de référence pour identifier et éclairer des pistes de recherche : je conseillerais même vivement à tout étudiant de thèse de commencer par là. Avant même de se lancer dans une bibliographie détaillée sur son propre sujet de thèse, il lui sera très utile et salutaire de positionner sa propre recherche dans son contexte global en lisant soigneusement ce livre. Je laisserai le futur lecteur s’approprier tous les contenus scientifiques qui font la richesse de Chimie et Environnement et me contenterai ici de donner un conseil ou au moins d’essayer de faire partager mon expérience de tout premier lecteur : on peut, peut-être même doit-on, lire cet ouvrage à l’envers, en découvrant la problématique depuis ses aspects les plus globaux et en plongeant ensuite dans le sujet précis d’intérêt pour chaque lecteur. À la manière de la Retrouver ce titre sur Numilog.com Préface IV plongée que l’on fait avec Google Earth, en contemplant la planète entière avant de zoomer sur son quartier, puis sur sa rue. Car, dans un monde complexe, il n’y a pas de solution tech- nologique optimale en soi. Toute préconisation est contextuelle et résulte d’arbitrages. Et il est vital de mettre en perspective ses propres travaux, en les contextualisant par rapport à toutes les dimensions d’un sujet aussi complexe. On découvrira ainsi que tout traitement de pollution est un transfert de pollution et que travailler à des « procédés intrinsèquement propres et sûrs » vaut mieux, pour le dire de manière leste, que de confier le « sale boulot » à des stations d’épuration. On comprendra aussi que le recyclage à tous niveaux, depuis le niveau local d’un produit secondaire ou d’une molécule indésirable produite par des réactions secondaires mal contenues, jusqu’à la déconstruction d’un objet complexe comme une télévision ou un avion contient autant de pièges que de promesses. Et l’analyse des cycles de vie, discipline jeune et en plein dévelop- pement, est une approche absolument nécessaire. Plus en amont, il faut en finir avec des débats stériles entre les tenants du risque zéro et du principe de précaution et les partisans des analyses coût-bénéfice ou plus prosaïquement des approches avantages-inconvénients. C’est à partir d’un débat social confiant, éclairé et compétent que les sociétés apprendront le chemin d’un progrès technologique maîtrisé, accepté et répondant aux besoins fondamentaux de notre planète et de ses habitants. On pourra donc lire cet ouvrage à plusieurs niveaux, en y puisant des éléments de réflexion globale ou en y trouvant des outils concrets pour y résoudre des problèmes précis. Et en tout cas avec plaisir et intérêt. Bonne lecture. Professeur Gilbert Casamatta Professeur des universités à l’INPT Président de l'association de préfiguration de l'IRT de Toulouse Retrouver ce titre sur Numilog.com V © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Avant-propos « Le climat, l’environnement, les déséquilibres de l’épargne, la démographie sont les nouveaux risques du monde global auxquels répondra, entre autres, la notion de développement durable 1 » (Le Cercle des économistes et Erik Orsenna, 2007). Dans cette phrase, sont résumés une grande partie des points qui méritent attention lorsque l’on traite de « chimie et environnement ». En effet, en cette période de crise et d’incertitude, de primauté de la finance et de la marchandisation de tous les biens, matériels comme imma- tériels, à l’échelle de la planète, sur la sauvegarde d’un patrimoine et d’un savoir, se pose la question du lien entre la chimie et l’environnement et des effets à plus ou moins long terme du premier sur le second. Pour se rendre compte que ces questions ne sont pas nouvelles, il suffit de citer ce qu’écrivait Roger Heim, président de l’Académie des sciences en 1963 « On arrête les “gangsters”, on tire sur les auteurs de “hold-up”, on guillotine les assassins, on fusille les despotes – ou prétendus tels –, mais qui mettra en prison les empoisonneurs publics instillant chaque jour les produits que la chimie de synthèse livre à leurs profits et à leurs imprudences ? » en introduction à la traduction française de l’ouvrage de Rachel Carson Le printemps silencieux. Déjà au xixe siècle, lors de la révolution industrielle, des scientifiques se sont interrogés et ont essayé d’apporter des réponses aux problèmes de pollutions engendrées par l’industrialisation et le déplacement des populations de la campagne vers la ville. Ainsi la mise en place des filières de traitement des eaux usées à l’aval de Paris avec l’installation de la station d’épuration située à Achères, en bord de Seine, dans une zone maraîchère afin de pouvoir valoriser directement les boues, en est une bonne illustration (chapitres 4 et 5). Mais que représentent la chimie et l’environnement ? Avant de répondre à cette question, il est important de revenir sur la définition de ces deux termes. Pour Le Petit Robert, le terme « chimie » (1356 ; latin médiéval chimia, de alchimia) désigne la science de la constitution des divers corps, de leurs transformations et de leurs propriétés, aussi bien que les changements que cette science induit. Ce terme tirerait son origine de l’égyptien kˉ eme (chem), signifiant « terre ». La chimie est très souvent considérée comme une science expérimentale, son rattachement à la terre renvoyant aussi à la notion de science de la matière. Dans le langage courant, la chimie désigne fréquemment les activités industrielles liées à la transformation de la matière (chimie pharmaceutique, pétrolière, etc.), ce qui induit une confusion entre la science et ses applications 2. Pour Le Petit Robert, le mot « environnement » (dont le sens vient de l’américain environ- ment) représente l’ensemble des conditions naturelles (physiques, uploads/Litterature/ chimie-et-environnement.pdf