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L’ACIDE SUCCINIQUE

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CHIMIE VERTE, CAS DU BIODIESEL
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DIFFÉRENTS TYPES DE BIODIESEL

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COMPOSITION DE DIFFÉRENTES HUILES ET
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EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN
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ESTER ÉTHYLIQUE

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Définition :
« Ensemble des principes et techniques permettant de réduire
ou éliminer l'...
AVANTAGES ENVIRONNEMENTAUX
Ressources fossiles et
Réchauffement
climatique
• Réduction/
suppression des
prélèvements de
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BIO-PLASTIQUES ET BIO-COMPOSITES
4 catégories d’agro-ressources

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Huiles
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EXEMPLE DU POLYAMIDE 11 - RILSAN®

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Acide amino-11 undécanoïque
Graines de ricin

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EXEMPLE DU BIOMAX® PTT 1100

Amidon

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Maïs

Acide téréphtalique
Pétrole

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EXEMPLE DU BIO-PET

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(co-produit de canne à sucre)

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22,5% bioPET (biosourcé)

52,5% PET...
EXEMPLE DU COMPOSITE LINTEX®

Lin technique
Fibres de lin Longues

Pétrole

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Le Carbone 14 :
un traceur

Période radioactive du 14C :
5730 ans
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LE CYCLE DU CARBONE 14

• Piégeage du 14CO2 par les organismes
vivants
• A la mort de ces organismes,
désintégration du 14...
LA NORME ASTM-D6866
Méthode

Appareillage
- Oxidizer

Méthode A:
Piégeage CO2 puis LSC
(Liquid Scintillation
Counting)

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PRINCIPE DE L’ANALYSE
3- émission d’un
e- (particule β )
lors de la
désintégration du
14C en 14N

2- formation de
12CO et ...
Nombre de désintégrations par min.
et par g. de carbone

PRINCIPE DU CALCUL
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EXEMPLE DE RÉSULTAT & INTERPRÉTATION
74% du CO2 produit pendant la combustion est
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04 12 INSA INNOVATIONS ANALYTIQUES ET RÉVOLUTION EN CHIMIE VERTE RETOUR D EXPÉRIENCE APPROCHE PLURIDISCIPLINAIRE CHIMIE ENVIRONNEMENT

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chimie du végétal, chimie verte
chimie du végétal et leviers d'innovation
porte-feuilles moléculaires dans les agro-ressources
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produits d'origine naturelle, biomasse, produits biosourcés, biodesel, bioétanol, polymer-biosourcé

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04 12 INSA INNOVATIONS ANALYTIQUES ET RÉVOLUTION EN CHIMIE VERTE RETOUR D EXPÉRIENCE APPROCHE PLURIDISCIPLINAIRE CHIMIE ENVIRONNEMENT

  1. 1. EXPOSE 4 : INNOVATIONS ANALYTIQUES ET RÉVOLUTION EN CHIMIE VERTE RETOUR D EXPÉRIENCE APPROCHE PLURIDISCIPLINAIRE CHIMIE ENVIRONNEMENT M. Yvon GERVAISE Directeur SGS Multilab Rouen Expert près la cour d’appel de Rouen Expert français auprès de l’OCDE 4 Décembre 2013 cours 5ème année Ingénieur option Chimie et Procédés INSA Rouen CFI © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 83
  2. 2. CHIMIE DURABLE Contexte de ce cours : 2 enjeux • • Chimie durable (Sus Chem : Sustainable Chemistry) Chimie du végétal : enjeux et perspectives 1) Valorisation agro-ressource 2) Valorisation agro-alimentaire – © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Biochimie, allégation, système 4S (Satisfaction, Santé, Sécurité, Service) 84
  3. 3. CHIMIE DURABLE Chimie verte : définition • Chimie du végétal – 50 % principe de la chimie verte chimie verte – – – © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Recours aux ressources renouvelables Réduire l’empreinte carbone Mise au point de procédés économes (enzymes, levures) 85
  4. 4. CHIMIE DU VÉGÉTAL ET LEVIERS D’INNOVATION Recherche et développement • Polymère de performance – Huile de ricin – Arkema polyamide La règlementation qui restreint l’utilisation de certaines substances • L’isosorbide de Roquette dérivé de l’amidon et qui remplace certains phtalates • Les mousses de polyuréthane pour les automobiles plus « verte » La demande de marchés sensibles pour les produits issus du végétal • Soins : Europerlan de Cognis, cire qui donne un aspect nacrant aux shampoing et gels douches • Hôpitaux et crèche : revêtement de sols biosourcés • Agronomie : guar modifié pour les traitements phytosanitaires de précision © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 86
  5. 5. PORTEFEUILLE MOLÉCULAIRE / LES FORMULES DE BASE Tout un portefeuille d’innovation se développent, stimulé par la nécessité de réduire la dépendance au pétrole et par les exigences de développement durable. LES FAMILLES DE BASE Les amidons et dérivés - Sucres - Alcools - Polyols - Poudres Les lipides et dérivés - Triglycérides - Glycérol - Esters - Acides © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Les protéines et dérivés - Formes variées - Acides aminés -… La chimie du bois - Lignine - Cellulose - Colophane - Essence de térébenthine - Terpènes - Résines 87
  6. 6. DES RESSOURCES COMPLÉMENTAIRES, RENOUVELABLES BIOMASSE - Huiles - Amidon - Lignine - Cellulose - Protéine - Résines… © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 - Alcools - Acides gras - Fibres - Polymères - Acide succinique - PLA - Ac Acétique - Polyols - Isosorbide - Terpènes - Flavonoïdes - EMC 88
  7. 7. UN EXEMPLE DE MOLÉCULE PLATEFORME : L’ACIDE SUCCINIQUE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 89
  8. 8. DÉTERMINATION DU CONTENU BIOSOURCÉ PRINCIPE POUR LES PRODUITS DE SYNTHÈSE Test C14 Enregistrement échantillonage (ASTM 6866) Contenu en carbone biosourcé Déposant Déclaration produit et info process Analyse élémentaire Composition élémentaire Vérification certification Laboratoire Certificateur © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Contenu biosourcé 90
  9. 9. AGRO-INDUSTRIE, UN PROCESSUS GENERIQUE Intrants AGRO-RESSOURCES Produits finis AGRO-RESSOURCES Transformation CO-PRODUITS AGRO-RESSOURCES Agro-ressources = Matières premières d’origine végétale ou animale © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 91
  10. 10. BIOETHANOL Eau Drêches DDGS Huile Blé Pomme de terre In Maïs (53%) out Broyage humide Amidon In Sucres Betterave sucrière Canne à sucre Isobutylen Biomasse In out Bioethanol Fermentation anaérobie In Réactions biochimiques Out ETBE Ether éthyle tertiobutyle In Addition 15% max out Extraction Eau CO2 Bioethanol/ biomethanol addition à 5% Biocarburant Pellets © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 92
  11. 11. CHIMIE VERTE, CAS DU BIODIESEL Qu’est-ce que le biodiesel? • Ce biocarburant est obtenu à partir d‘huile végétale ou animale, transformée par un procédé chimique appelé transestérification faisant réagir cette huile avec un alcool (méthanol ou éthanol). • Les proportions approximatives pour la réaction sont : 10 litres d'huiles + 1 litre d'alcool --> 10 litres de biodiesel et 1 litre de glycérine. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 93
  12. 12. BIODIESEL Solvants NaOH Méthanol Bioéthanol Colza Tournesol In Pomme out Huile Broyage Extraction In out Biodiesel In Addition out Transestérification Soja Tourteaux Huile brute Huile raffinée © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Glycerol Biocarburant 94
  13. 13. BIODIESEL : ORIGINE DE LA MATIÈRE PREMIÈRE ET STRUCTURE MOLÉCULAIRE Le biodiesel peut être fabriqué à partir : • D’huiles végétales telles que l’huile de tournesol, le canola (une variante du colza), • D’huiles de graines de coton, huile de palme, etc… • Les huiles de friture déjà utilisées dans des restaurants • Les corps gras animaux tels que le saindoux • Les huiles usées qui se retrouvent à la surface des eaux en station d’épuration © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 95
  14. 14. STRUCTURE MOLÉCULAIRE DU PRODUIT D’ORIGINE NATURELLE Toutes les huiles végétales et animales consistent principalement de molécules de glycérine comme indiqué dans le schéma ci-dessous : © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 96
  15. 15. FORMATION DU BIODIESEL Cette réaction de transestérification consiste en la réaction d’un alcool et des esters gras pour former des esters de cet alcool et de la glycérine. La réaction chimique avec le méthanol est présentée schématiquement ci-dessous : Schéma de la formation du Biodiesel © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 97
  16. 16. DIFFÉRENTS TYPES DE BIODIESEL Les propriétés du biodiesel sont déterminées par la proportion de chaque corps gras utilisés pour produire les esters d’alcool. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 98
  17. 17. COMPOSITION DE DIFFÉRENTES HUILES ET CORPS GRAS © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 99
  18. 18. STRUCTURE DES COMPOSÉS NATURELS D’ORIGINE Les corps gras sont identifiés par deux nombres : le premier indique la quantité d’atomes de carbone présents et le second est le nombre de liens doubles présents dans la chaîne. Les noms courants des corps gras présentés dans le tableau en page suivante sont : • • • • • • • • 14:0 Acide myristique (ou acide tétradécanoïque) 16:0 Acide Palmitique (ou acide hexadécanoïque) 18:0 Acide Stéarique (ou acide octadécanoïque) 18:1 Acide oléïque 18:2 Acide linoléïque 18:3 Acide octadécatriénoïque 20:0 Acide arachidique (acide eicosanoïque) 22:1 Acide érucique © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 100
  19. 19. EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 101
  20. 20. CHIMIE VERTE ET SPÉCIFICATION TECHNIQUE DU BIODIESEL © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 102
  21. 21. EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 103
  22. 22. EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER ÉTHYLIQUE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 104
  23. 23. EXEMPLE DE CHROMATOGRAMME SUR UN ESTER ÉTHYLIQUE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 105
  24. 24. BIODIESEL © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 106
  25. 25. BIODIESEL © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 107
  26. 26. CHIMIE VERTE – CHIMIE DU VEGETAL Définition : « Ensemble des principes et techniques permettant de réduire ou éliminer l'usage ou la formation de substances dangereuses et/ou toxiques dans la conception, la production et l'utilisation des produits chimiques » Eco-conception appliquée au domaine de la chimie industrielle (carburants, plastiques, cosmétiques, additifs…) Cycle de vie des matériaux/produits © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 108
  27. 27. AVANTAGES ENVIRONNEMENTAUX Ressources fossiles et Réchauffement climatique • Réduction/ suppression des prélèvements de pétrole et minéraux • Réduction des émissions de GES • Process plus sobres en énergie Ecosystèmes et biodiversité Préservation de la Santé humaine Valorisation des déchets et co-produits • Limitation des pollutions • Mat.1ères et additifs non toxiques • Transformation des déchets en ressources (eau, air, sol) • Non écotoxicité en fin de vie (lixiviats, résidus de biodégradation) • Moindre dégradation des écosystèmes lors de l’extraction des MP © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 (SVHC, perturbateurs endocriniens, vPvB, … • Non toxicité à l’usage et dans le temps • Économie de matières 1ères • Pas de compétition avec les cultures vivrières 109
  28. 28. BIO-PLASTIQUES ET BIO-COMPOSITES 4 catégories d’agro-ressources Amidon Huiles végétales © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Sucre Lignocellulose Synthèse des bioplastiques 110
  29. 29. EXEMPLE DU POLYAMIDE 11 - RILSAN® NH2 Acide amino-11 undécanoïque Graines de ricin 85% acide ricinoléique PA 11 20/90% bio-sourcé 52% bio-sourcé © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 100% bio-sourcé 111
  30. 30. EXEMPLE DU BIOMAX® PTT 1100 Amidon 1,3 bio-propanediol Maïs Acide téréphtalique Pétrole 37% bio-sourcé © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 112
  31. 31. EXEMPLE DU BIO-PET mélasse (co-produit de canne à sucre) mono éthylène glycol (MEG) 22,5% bioPET (biosourcé) 52,5% PET (primaire) pétrole Acide téréphtalique 25% r-PET (secondaire) Plastique recyclé © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 113
  32. 32. EXEMPLE DU COMPOSITE LINTEX® Lin technique Fibres de lin Longues Pétrole © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Résine PP ou résine Epoxy Nautisme (Kayak…) Fibres non tissées + résine PE Fiber Shell® EcoFiber 50% fibres tissées + résine PA 114
  33. 33. Le Carbone 14 : un traceur Période radioactive du 14C : 5730 ans Émetteur β © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Source:115 http://earthsci.org/
  34. 34. LE CYCLE DU CARBONE 14 • Piégeage du 14CO2 par les organismes vivants • A la mort de ces organismes, désintégration du 14C en 14N © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Source:116 http://earthsci.org/
  35. 35. LA NORME ASTM-D6866 Méthode Appareillage - Oxidizer Méthode A: Piégeage CO2 puis LSC (Liquid Scintillation Counting) - Oxidizer AMS (Accelerator Mass Spectrometry) + IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometry) Synthèse de benzène puis LSC (Liquid Scintillation Counting) Comparaison au 14C SRM acide oxalique, traité comme un échantillon - Compteur scintillation liquide Méthode B: Méthode C: Méthode de calcul - AMS - IRMS - Unité de synthèse de benzène - Compteur scintillation liquide © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Mesure des ratios 14C/ 12C et 13C/ 12C et comparaison aux ratios 14C/ 12C et 13C/ 12C de matériaux de référence Comparaison au 14C SRM acide oxalique, traité comme un échantillon 117
  36. 36. PRINCIPE DE L’ANALYSE 3- émission d’un e- (particule β ) lors de la désintégration du 14C en 14N 2- formation de 12CO et 14CO 2 2 1- combustion de l’échantillon : 4- comptage du nombre d’e- émis par scintillation liquide C + O2 → CO2 Source : www.signonsandiego.com Principe de la scintillation liquide © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 118
  37. 37. Nombre de désintégrations par min. et par g. de carbone PRINCIPE DU CALCUL 13,44 Origine végétale 10,08 calcul du pourcentage de carbone d’origine biosourcée d’après la courbe de décroissance radioactive (// datation au 14C) 50% CO2 biomasse 6,72 25% CO2 biomasse 12,5% CO2 biomasse 3,36 T 0,00 0 2T 3T 5730 11460 17190 Origine chimique 22920 28650 34380 40110 temps (années) © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 119
  38. 38. MESURE DU 14C : EXEMPLE DE RÉSULTAT & INTERPRÉTATION 74% du CO2 produit pendant la combustion est d’origine biologique, 26% est d’origine fossile 74% du carbone total de l’échantillon est d’origine biologique et 26% d’origine fossile 26% Fossil 74% Biomass L’incinération de l’échantillon (~ déchet) produit : 26% de CO2 créé 74% de CO2 bioressourçable D’origine biologique ≠ biodégradable © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Indique la proportion de carbone d’origine biologique et d’origine pétrochimique 120
  39. 39. RETROUVEZ LES INFORMATIONS ET PUBLICATIONS DE SGS MULTILAB: t. +33 (0) 2 35 07 91 91 multilab.rouen@sgs.com http://www.sgsgroup.fr @expertscience : http://twitter.com/expertscience https://plus.google.com/104314798300821378250 © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 121

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