Doc 1 Le long chemin de la chimie vers la durabilité - Académie d ...

|Thème : AGIR - Défis du XXIème siècle |
|(Sous thème : Economiser les ressources et respecter l'environnement) |
|Type de ressources : |
|documents illustrant les notions du programme, |
|un éclairage sur certaines thématiques, ouvrant des perspectives et |
|permettant à l'enseignant de faire ses choix pédagogiques, |
|prolongements, approfondissements des notions au programme, |
|références bibliographiques et sitographie. |
|Notions et contenus : |
|Chimie durable : |
|- économie d'atomes |
|- limitation des déchets |
|- agro ressources |
|- chimie douce |
|- choix des solvants |
|- recyclage |
|Valorisation du CO2 |
|Compétence travaillée ou évaluée : Extraire et exploiter les |
|informations |
|Nature de l'activité : Activité documentaire (1h30 ou 2h) |
|Résumé : |
|Cette activité porte sur la totalité des notions et contenus abordés |
|dans la partie « Apport de la chimie au respect de l'environnement » et|
|s'articule en quatre parties indépendantes. La première partie permet |
|de présenter les douze principes de la chimie verte qui seront repris |
|ensuite dans les trois parties suivantes où seront développés le |
|recours aux agro ressources, l'étude de synthèses économisant les |
|atomes et la valorisation du CO2. |
|Mots clefs : chimie durable, économie d'atomes, rendement, catalyse, |
|solvant supercritique. |
|Académie où a été produite la ressource : Académie d'Orléans-Tours |
|http://physique.ac-orleans-tours.fr/ | LA CHIMIE DURABLE
Conditions de mise en ?uvre : Cette activité porte sur la totalité des notions et contenus du sous thème
et s'articule en quatre parties indépendantes. Elle est modulable en
fonction du temps disponible (1h30 ou 2h). Elle permet de réinvestir les
connaissances acquises sur la stratégie des synthèses et sur les
transformations en chimie organique. 1ère partie : Faire prendre conscience à l'élève que la chimie est en
pleine évolution et lui présenter les 12 principes de la chimie verte qui
seront repris dans les trois parties suivantes. Ce travail peut être fait
au préalable à la maison. 2ème partie : Montrer que les végétaux sont une ressource durable pour la
chimie à l'aide de deux exemples au choix :
. les biocarburants où l'élève doit, d'après un rapport de la Cour des
comptes, relever les avantages et inconvénients de la première
génération et se positionner sur l'intérêt de leur utilisation.
. l'isosorbide qui est une molécule plateforme obtenue à partir de
l'amidon. L'élève doit placer dans un organigramme les molécules qui par
leur transformation successive vont donner l'isosorbide ainsi que les
molécules obtenues à partir de l'isosorbide. Il en déduit l'intérêt de
cette synthèse pour la société Roquette. 3ème partie : Etudier deux synthèses de médicaments faisant intervenir
l'économie d'atomes. Montrer un exemple de valorisation des déchets avec le
cas du glycérol. Cette partie se termine avec une mise en situation de
l'élève afin qu'il puisse mettre en application les différents concepts
précédents. 4ème partie : Montrer à l'élève qu'une matière polluante (le CO2) peut
trouver des applications en chimie durable. Remarque : Certaines questions proposées sur les connaissances des
transformations en chimie organique peuvent être supprimées en fonction du
temps imparti car elles ne sont pas indispensables à la compréhension de
l'apport de la chimie au respect de l'environnement. Elles permettent
simplement de réinvestir des connaissances acquises.
Extrait du BO : |Notions et contenu |Compétences exigibles |
| Notions et contenus : | Extraire et exploiter des |
|Chimie durable : |informations en lien avec : |
|- économie d'atomes |- la chimie durable |
|- limitation des déchets |- la valorisation du dioxyde de |
|- agro ressources |carbone |
|- chimie douce |pour comparer les avantages et |
|- choix des solvants |inconvénients de procédés de |
|- recyclage |synthèse du point de vue du respect|
|Valorisation du CO2 |de l'environnement. | Compétences travaillées : . Compétences « préambule du cycle terminal » :
Démarche scientifique :
Mettre en ?uvre un raisonnement,
Identifier un problème,
Mobiliser ses connaissances,
Communiquer à l'oral et à l'écrit.
Lien avec les autres disciplines : Possibilité, préalablement à
l'activité et en collaboration avec le professeur d'anglais, de faire
traduire aux élèves « The 12 Principles of Green Chemistry » (voir le
lien donné dans les ressources du professeur). . Compétences « extraire et exploiter » :
Extraire : Choisir de manière argumentée
Choisir ce qui est à retenir dans des ensembles
Exploiter : Exploitation qualitative
Analyse critique d'un résultat
Prérequis : Les transformations et la stratégie des synthèses en chimie
organique. LA CHIMIE DURABLE Ce travail en quatre parties a pour vocation de traiter l'ensemble
des notions et contenus liés à la partie :
« Apport de la chimie au respect de l'environnement »
PARTIE 1 : Quels sont les enjeux et défis de la chimie du XXIe siècle ? Le but de ce travail préliminaire est de vous faire prendre conscience que
la chimie est en pleine évolution et vous faire découvrir les 12 principes
de la chimie verte.
PARTIE 2 : Le monde végétal, une ressource durable pour la chimie ? Comme on peut le lire fréquemment dans la presse, on cherchera à savoir si
les végétaux peuvent constituer une ressource durable pour la chimie à
l'aide de deux exemples au choix : . les biocarburants, avantages et inconvénients.
. l'isosorbide, une molécule plateforme obtenue à partir de l'amidon.
PARTIE 3 : Quelques synthèses en chimie durable La chimie nouvelle étant en marche, vous étudierez deux synthèses de
médicaments faisant intervenir l'économie d'atome. On s'intéressera aussi à
la valorisation des déchets avec le cas du glycérol. Enfin, vous mettrez en
application les différents concepts précédents.
PARTIE 4 : Du polluant à une matière première, le CO2, une valeur sure ! Pour redorer l'image d'une matière polluante (le CO2), on montrera son
utilité et ses applications en chimie durable.
1. Quels sont les enjeux et défis de la chimie du XXIème siècle ? A l'aide des documents ci-dessous, expliquer : 1. Pourquoi la chimie du XXIe siècle doit-elle se différencier de la
chimie du XXème siècle ?
2. Expliquer la phrase (doc. 1.C) : « les chercheurs doivent trouver des
solutions nouvelles pour créer une chimie plus propre et plus sûre mais
qui reste compétitive ».
3. Aux Etats-Unis, on parle de « green chemistry ». En France, on préfère
utiliser l'appellation « chimie durable » plutôt que « chimie verte ».
Pour quelle raison ?
4. Définir les quatre grands axes majeurs de la recherche en chimie
durable actuellement.
5. Dans le 10ème principe de la chimie verte, il est fait allusion à la
fin de vie du produit synthétisé. Quelle autre alternative à la
dégradation du produit Paul Anastase et John Warner auraient-ils pu
proposer?
|Doc.1.A. Chimie verte ou durable ? |
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|L'industrie chimique est parfois considérée comme peu respectueuse de |
|la nature. Elle est pourtant en mutation. Dans un long processus de |
|transformation de la filière, le végétal devient un de ces alliés. |
|Doit-on parler de « chimie verte » ou de « chimie durable » ? Les |
|acteurs ont parfois du mal à se mettre d'accord sur les termes exacts. |
|La première expression est la traduction littérale « green chemistry » |
|en anglais et désigne la production à partir de matières végétales. |
|Or, cette activité ne concerne qu'une petite partie d'un concept plus |
|vaste de chimie durable, qui consiste à intégrer cette industrie dans |
|l'environnement en réduisant ou en éliminant l'utilisation ou la |
|formation de substances dangereuses, à tous les stades de vie |
|du produit. |
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|Source : D'après un article d'Euractiv.fr : « le long chemin de la |
|chimie vers la durabilité »de Jean-sébastien Lefebvre | |Doc.1.B Questions à Stéphane Sarrade (chef du département de |
|physico-chimie du CEA) |
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