Thème pour la période 2017 - 2020 : Chimie dans la ville

Aujourd’hui, une grande partie de la population vit en ville. Les projections actuelles font état que 70% au moins de la population mondiale sera citadine en 2050. Le XXIème siècle sera le siècle des villes. Il s’agit donc de faire en sorte que ces villes offrent à tous les services essentiels que sont l’eau, l’énergie… mais aussi des conditions favorables à leur bien-être, leur épanouissement et leur santé. La chimie joue ici un rôle essentiel.

Différents aspects de la chimie dans la ville sont abordés au cours de l’année par les élèves qui participent aux Olympiades de la Chimie et ceci est possible grâce aux centres basées à Bordeaux, Bayonne, Ribérac et Mourenx. Alors, que font les élèves cette année dans le cadre des Olympiades de la Chimie ?

Tout d’abord, le secteur de l’habitat se retrouve face à un immense défi : construire et rénover les logements afin de réduire la consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre liées au bâtiment. Les propriétés des matériaux présents dans le bâtiment sont donc capitales, aussi bien leurs propriétés thermiques que leurs propriétés mécaniques. Deux séances de travaux pratiques ont donc abordé le thème des matériaux.

Dans un premier temps, les élèves étudient un ciment. La détermination de la teneur en oxyde de calcium dans un ciment est une analyse essentielle dans le contrôle du matériau. En effet, de grandes quantités d'oxyde de calcium en modifient les propriétés mécaniques : elles provoquent son gonflement et diminuent ainsi sa résistance. Les élèves travaillent sur cette analyse.

Dans un second temps, une séance de travaux pratiques à l’ENSCBP se concentre sur l’élaboration et la caractérisation du verre. C'est un matériau connu depuis des millénaires. Les ingrédients de base d’un verre d’aujourd’hui n’ont guère évolué. Les verres, à base de silice, sont utilisés pour le vitrage ou les bouteilles. Mais les verres ont aussi des applications de haute technologie comme les verres pour laser ou les fibres optiques. Une série de verres est synthétisée par les élèves et leurs propriétés caractéristiques sont démontrées. Le verre est facile à travailler, transparent et peut facilement être coloré.

Ensuite, les transports routiers en ville sont très importants. Or, le domaine des transports est le plus tributaire des ressources fossiles. Les agrocarburants, destinés à être incorporés aux carburants et aux fiouls domestiques, sont issus des procédés de transformations chimiques. La chimie conçoit, développe et met en place des procédés de production de carburants à partir d’agro-ressources, de CO2, de la biomasse. Dans ce contexte, les élèves s’intéressent à la fabrication d’un agrocarburant à partir d’huile d’olive : l’ester éthylique d’olive.

Un des problèmes qui nous vient à l’esprit avec les transports routiers est la pollution, et notamment la pollution de l’eau. Alors que la population augmente continuellement, les ressources en eau sont constantes… depuis toujours.

Transformer les eaux salées en eaux douces, rendre potable les eaux souillées et recycler l’eau sont indispensables pour l’humanité.

Tout d’abord, le dosage de la quantité d’oxygène dissous dans l’eau. Cet oxygène est indispensable pour les plupart des animaux et organismes vivant dans l’eau. Cette teneur en oxygène dissous peut cependant être modifiée par l’action de l’homme.

Le dosage des ions nitrates dans l’eau. Ceux-ci proviennent notamment des émissions azotées des automobiles. En raison de leur grande solubilité dans l’eau, ces ions sont facilement lessivés lors des pluies en direction des nappes phréatiques et cours d’eau.

Le dosage de plomb dissous dans l’eau. L’automobile est globalement une des principales sources d’émission de plomb. Heureusement depuis 1990, les émissions de plomb dans l’atmosphère ont fortement chuté grâce à la diminution puis à l’interdiction en janvier 2000 de la vente d’essence au plomb.

Pour finir cette étude une visite d’une station d’épuration est proposée.

Enfin, en parlant de pollution, on pense également à la pollution de l’air. Une séance de travaux pratiques porte sur la synthèse d’une des molécules responsable de l’odeur et du goût : la noix de coco, la 4-pentyl-butyrolactone.

Je voudrais conclure en rappelant que les Olympiades de la Chimie ont pour but d’intéresser et de motiver les jeunes générations à aller vers des métiers scientifiques et ceux de la chimie en particulier. Nous espérons que cette action portera ses fruits à un moment où la chimie intervient plus que jamais dans notre quotidien, par exemple pour répondre aux enjeux énergétiques, résoudre les problèmes de pollution, développer des produits « verts » ou tout simplement améliorer notre confort.

D'après Mélanie Majimel

La maison de la chimie a organisé un colloque concernant la chimie et les grandes villes dont voici les vidéos : ICI.

Les séances :

  1. TP Synthèse d'un diester ;
  2. TP Winkler ;
  3. TP synthèse de la flaveur coco ;
  4. Visite de la station d' épuration ;
  5. TP Synthèse d'un verre ;
  6. TP analyse d'un ciment.

Sujets du concours régional :