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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, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient beaucoup plus lourds. Pas étonnant que cette invention ait fait l’objet du prix Nobel de chimie 2019, décerné à parts égales à John Goodenough (Américain, 97 ans), Stanley Whittingham (Britannique, 78 ans), Akira Yoshino (Japonais, 71 ans).

Une pile est toujours composée de deux bornes, les électrodes, constituées de matériaux différents. Dans les grandes lignes, voici comment fonctionne une pile. Le matériau employé à la borne négative - appelée anode - perd des électrons et produit ainsi des ions positifs, des cations : il y a oxydation. Electrons et cations se précipitent alors par deux chemins différents vers l’autre borne, celle qui est positive - appelée cathode - où ils se rejoignent. Tandis que les cations y vont par l’intérieur de la pile en traversant un liquide, un milieu pâteux, les électrons passent par le circuit extérieur et alimentent le dispositif électrique.  A la cathode, les cations récupèrent ainsi leurs électrons : il y a réduction. Bien entendu, l’aptitude des deux matériaux à céder des électrons doit être différente, afin que l’un en cède et l’autre en récolte. Cette aptitude, appelée aussi potentiel, est mesurée en volts. Plus l’écart des aptitudes est important, plus la différence de potentiel ou ddp est grande, et plus la pile possède un « voltage » élevé.

Dans le tableau périodique des éléments, le meilleur donneur est justement… le lithium qui, de plus, a le gros avantage d’être très peu dense (0,5 g/cm3). Une pile avec une anode en lithium peut donc être très légère. Malheureusement, le lithium pur, métallique, s’oxyde très facilement et peut s’enflammer voire exploser au contact de l’eau. Grâce aux recherches menées au cours des années 1970 et 1980, les premières batteries sûres au lithium voient le jour en 1991 et commencent à équiper l’électronique portable. Généralement, à l’anode, les atomes de lithium sont intercalés (insérés) dans du carbone et lors de l’usage de la pile, les cations lithium ayant quitté le carbone migrent à travers un polymère avant de s’insérer à la cathode, constituée d’oxyde de cobalt. Dans une telle configuration, la ddp peut atteindre 3 voire 4 volts. Lors de la charge, c’est le processus inverse qui a lieu.
Même si le prix Nobel de cette année vient couronner cette invention, le lithium n’a pas dit son dernier mot. En effet, un gros progrès serait réalisé lorsqu'aura été mis au point une batterie sûre avec du lithium pur à l’anode et pourquoi pas avec du fluor, qui est le meilleur receveur, à la cathode. Des prix Nobel à venir…

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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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