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COVID-19, le B-A BA - l'émergence

By Felipe Esquivel Reed - Own work, CC BY-SA 4.0, COVID-19 virion

Une nouvelle épidémie de coronavirus

En décembre 2019, dans la ville chinoise de Wuhan (province de Hubei), apparaissent les premiers cas d'une pneumonie d’allure virale et d’origine alors inconnue. ...

L'histoire urbaine ... dans les égouts

Une carotte servant d'archive

Le projet Golden Spike, réalisé entre 2017 et 2018 à l’ISTO (Institut de la Terre d’Orléans) avec le soutien d’Orléans Métropole et la participation de chercheurs de l’Institut Pierre Simon Laplace (LSCE-IPSL), vise à ...

Physique de l’espresso

Une recette ancestrale

Dans les grandes lignes, depuis son invention en 1884, la préparation d’un espresso consiste à forcer de l’eau chaude à passer assez rapidement à travers du café moulu très fin. Plus précisément, la température de l’eau ...

Des panneaux solaires bifaces

Les panneaux solaires : du silicium « dopé »

Dans un panneau solaire, l’énergie lumineuse est convertie en courant électrique, grâce à l’effet photoélectrique où un photon arrache un électron à un atome. Pour cela, il faut ...

Les électrons peuvent s’écouler comme l’eau

Lorsque l’eau s’écoule dans un tuyau, ce sont les interactions entre ses molécules qui la freinent. A l’inverse, lorsque des électrons s’écoulent dans un fil conducteur, c’est avant tout le fil lui-même qui les freine. Une équipe de chercheurs britanniques et israéliens, ...

Les cristaux temporels

Réseaux cristallins associés à l'eau. by Psi?edelisto, based on version by Dbuckingham42 - Own work, CC BY-SA 4.0,

Cristal et brisure de symétrie 

Un cristal est un état de la matière dans lequel les atomes sont ordonnés selon une périodicité spatiale ...

Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, les charges électriques ne peuvent être mises en mouvement, contrairement à ce qui se passe avec les métaux, qui sont conducteurs. Les semi-conducteurs ont un comportement intermédiaire. Afin qu’ils conduisent, il leur faut un petit apport d’énergie de l’extérieur, par exemple thermique. Dans le cas contraire, ils sont isolants. De ce fait, leur résistance décroît avec une élévation de température, un comportement opposé à celui des métaux, dont la résistance décroît à mesure qu’ils sont refroidis. La résistance électrique qu’offre un métal au passage du courant résulte d’une part des défauts cristallins, d’autre part de l’agitation thermique.

La supraconduction

Malgré tout, certains métaux et alliages métalliques, généralement mauvais conducteurs à température ambiante (plomb, étain, mercure…), offrent une résistance nulle au passage du courant à très basse température, même s’ils ne sont pas exempts de défauts. Lors de leur refroidissement, leur résistance diminue normalement, mais tombe brutalement à zéro en dessous d’une température critique. Ce phénomène de conduction parfaite, découvert en 1911, a été nommé supraconduction. A la température critique, un changement d’état électronique prend place et permet au courant de ne rencontrer aucune résistance, malgré les défauts cristallins. Depuis les années 1950, les physiciens expliquent ce changement d’état par un appariement des électrons : ils se regroupent par deux, formant de nouvelles particules appelées « paires de Cooper », lesquelles circulent sans perte d’énergie, d’où la conduction parfaite.  Ce changement de comportement radical est dû au fait qu’en raison de leur spin demi-entier (+1/2 ou -1/2), les électrons se comportent « comme des billes », ils se percutent et se gênent, tandis que les paires de Cooper possèdent un spin entier (0 ou 1) et se comportent  « comme la lumière »,  elles se traversent sans se gêner.

Facétieuses paires de Cooper

Reste que la physique des supraconducteurs - surtout non métalliques - est loin d’être bien comprise, de même que celle des paires de Cooper. Ainsi, en 2007, on découvre que dans certains matériaux, les paires de Cooper peuvent être piégées, si bien que ces matériaux sont des isolants. La découverte extraordinaire récente vient de révéler que juste au-dessus de leur température critique, certains matériaux offrent une résistance non nulle au passage du courant constitué pourtant… de paires de Cooper !
A présent, on connaît donc les supraconducteurs, mais aussi des isolants et des conducteurs à paires de Cooper. Gageons que la découverte de semi-conducteurs à paires de Cooper arrivera un jour.

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Bio-plastique et Crustacés
Des sacs plastiques de crustacés ? C'est l'idée saugrenue de quelques chercheurs et entreprises novatrices. Le but étant de recycler des déchets organique de manière rentable et intelligente.

@FranklinMedina

Depuis quelques années, les bioplastiques représentent un enjeu environnemental et économique majeur. Le terme bioplastique englobe les plastiques bio-sourcés, c'est-à-dire qui proviennent de matière organique, et des plastiques d'origine fossile, mais biodégradables. Dans cet article, nous nous intéresserons aux plastiques bio-sourcés et biodégradables. Cette catégorie compte de nombreux candidats : l'acide polylactique (PLA), les polyhydroxyalcanoates (PHA) tout deux issus de matières naturelles (amidon, canne à sucre..), et les polybutylènesuccinates (PBS) qui sont eux issus seulement à 50 pourcent de matière bio-sourcée (en France). Ce pourcentage devrait changer d'ici les prochaine années.

Le PLA est très facile à synthétiser, mais la production est plus coûteuse que celle du polyéthylène (1/3 de la production plastique mondiale, origine fossile non-biodégradable) avec un prix à la tonne de 2900 euros contre 1100 euros. Malgré son prix plus élevé, le PLA représente aujourd'hui l'alternative numéro 1 aux plastiques issus de matière fossile.

Une idée originale 

Transformer la carapace de crustacés, d'être vivants donc, en bio-plastique est une première dans le domaine. La matière plastique sera issue du principal composant de la carapace des arthropodes (insecte, crustacé, arachnides) : la chitine. C'est la matière organique la plus abondante dans le monde, juste après la cellulose (qui constitue les parois des cellules végétales). La chitine a une structure polymère (c'est-à-dire un enchaînement de molécules identiques), qui est une condition essentielle pour fabriquer des matériaux aux propriétés identiques à celles du plastique traditionnel. « Les propriétés de barrières du plastique à base de chitine sont meilleures que celle du PLA », déclare Mr Thomas Lefèvre directeur de NaturePlast, entreprise experte en bio-plastique.Les propriété barrières correspondent aux capacités d'un polymère pour retenir les gaz (très important pour les emballages alimentaires).

Processus

Pour transformer les carapaces en plastique, il faut d'abord se mettre à table et déguster un bon plateau de crustacés. Une fois la partie la plus agréable terminée, les manches se retroussent pour sécher et réduire en poudre les carapaces. La coquille n'est pas entièrement composé de chitine, seul 15 à 40 pourcents de chitine la constitue. Il faut donc l'extraire, et ce processus se fait à l'aide de produits chimiques, potentiellement toxique.

Les minéraux sont extraits avec de l'acide chlorhydrique (toxique), et les protéines à l'aide d'hydroxyde de sodium, le tout dans l'eau. Cette utilisation d'eau (en grande quantité) et de produits nocifs est l'un des principaux freins au développement du plastique à base de chitine. En effet, si l'extraction de la chitine s'avère aussi polluante que le plastique traditionnel, alors tout le processus perd de son intérêt.

Heureusement, il existe des solutions pour extraire la chitine de manière plus propre. Ces méthodes rendent le processus plus lent, mais sont jusqu'à trois fois moins polluantes. Les chercheurs tentent de développer de nouveaux procédés dans lesquels des bactéries pourraient digérer les protéines du coquillage sans affecter la chitine par exemple.

 

 

Pour en savoir plus :

-Sur les bio-plastique :https://fr.wikipedia.org/wiki/Bioplastique
-Sur l'exploitation des bioplastique et impact écologique : http://natureplast.eu/le-marche-des-bioplastiques/production-des-bioplastiques/
-Sur les bioplastique dans le secteur de l'emballage : https://www.cnrs.fr/lettre-innovation/actus.php?numero=478
-Sur l'extraction de la chitine et les différentes piste de réflèxion et recherche autour : https://www.sciencenews.org/article/seafood-shells-chitin-plastic-food-waste

Juliette Torregrosa
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