La chimie dans l'industrie - Cours de Physique Chimie avec Maxicours

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La chimie dans l'industrie

Objectif : La France est le troisième exportateur mondial de produits chimiques et pharmaceutiques. La chimie a un rôle primordial dans l'économie française.
Il existe quatre secteurs d'activités dans lesquels on exerce la chimie.

Quels sont ces quatre secteurs ? Que ces secteurs produisent-ils ? Quelles sont les préoccupations des chimistes dans l'industrie ?

1. Les quatre secteurs d'activité chimique dans l'industrie
a. La chimie lourde ou chimie de base
La chimie lourde est divisée en deux secteurs d'activité: la chimie organique (ou pétrochimie) et la chimie minérale. C'est un secteur dans lequel la production est grande et le coût de revient faible. Les produits issus de la chimie lourde ont une faible valeur ajoutée, et ont une large diffusion.

Au XXe siècle, l'essor de l'exploitation pétrolière a donné naissance à la pétroléochimie. Lors de la distillation des pétroles (mélanges complexes d'hydrocarbures et d'autres dérivés), on extrait des molécules de base, telles que le méthane, l'éthylène, le propylène, le benzène, etc. Ces molécules servent d'intermédiaires dans la synthèse de produits organiques industriels. On produit à partir de ces quelques molécules simples les matières plastiques et les fibres synthétiques : polyéthylène (PE), polychlorure de vinyle (PVC), polyamides (nylon), caoutchoucs synthétiques, etc.

L'autre secteur produit des composés minéraux de base, comme l'acide sulfurique H2SO4, l'ammoniac NH3, la soude NaOH.

b. La chimie fine
La chimie fine est le domaine des produits qui ont un niveau d'élaboration élevé. Elle met en œuvre des synthèses complexes et coûteuses. Les produits de la chimie lourde, les molécules extraites de composés naturels sont utilisés pour fabriquer des composés à haute valeur ajoutée. Les quantités produites sont généralement très faibles.

Les secteurs d'activité de la chimie fine sont :

  • l'industrie agroalimentaire (arômes, colorants, additifs, antioxydants, etc.) ;
  • l'industrie de l'hygiène et de la beauté (parfums, molécules actives) ;
  • l'industrie de la pharmacie (fabrication des principes actifs des médicaments).
c. La parachimie
À partir des produits de la chimie fine, le secteur de la parachimie fabrique des produits complexes aux utilisations bien déterminées.
Ces produits sont formulés à partir de quelques molécules de la chimie fine.
Le secteur de la parachimie fabrique, entre autre, des produits d'entretien, des produits cosmétologiques, des savons, des huiles, des peintures, des laques, des vernis, des colles, etc.
d. La pharmacie
L'industrie pharmaceutique utilise les molécules de la chimie fine pour fabriquer des médicaments assimilables et actifs pour les hommes ou les animaux.
Ce secteur englobe la formulation et le conditionnement des médicaments.
Les produits fabriqués ont un effet curatif ou préventif, ils sont conditionnés et présentés sous une forme prête à l'emploi.
2. Les préoccupations des chimistes dans l'industrie
Dans un souci de rentabilité, l'industrie chimique met en œuvre des techniques qui permettent d'obtenir des produits au moindre coût. Mais elle est confrontée aussi à des contraintes environnementales, ce qui l'oblige à mettre en œuvre des techniques peu polluantes et des produits recyclables.
a. L'optimisation de la production
Les réactions chimiques ne sont pas toujours rapides et totales. Le chimiste doit mettre en œuvre des techniques pour :
  • accélérer une transformation trop lente (en chauffant, en ajoutant un catalyseur, en augmentant les concentrations des réactifs, etc.) ;
  • augmenter le rendement de la transformation, pour que la quantité de produit formé soit supérieure à celle obtenue dans les conditions normales (en mettant l'un des réactifs en excès, en éliminant au fur et à mesure de sa formation un des produits de la transformation, en remplaçant un des réactifs par une espèce plus réactive, etc.).
b. La sécurité
Le chimiste doit travailler en toute sécurité afin d'éviter que des accidents se produisent. Il doit contrôler, à tous les stades, la vitesse de formation des produits, la température et la pression du milieu réactionnel. Pour cela, il doit :
  • ralentir une transformation trop rapide, pour éviter qu'elle ne s'emballe (en diminuant la température, en plaçant un produit qui bloque le catalyseur, en diluant les réactifs, etc.) ;
  • surveiller la température et la pression, à l'aide de capteurs (dès que l'une de ses grandeurs augmente, des dispositifs permettent de rétablir la situation).
c. La protection de l'environnement
Les produits fabriqués par l'industrie chimique ont une utilisation donnée et une durée de vie plus ou moins longue.
Pour protéger l'environnement, les chimistes ont plusieurs moyens d'action :
  • Le recyclage : les produits sont récupérés après leur utilisation, et sont réintroduits dans les cycles de fabrication. On évite ainsi d'utiliser de nouvelles matières premières ; cela permet aussi de faire des économies d'énergie.
  • Le traitement des déchets : l'industrie chimique produit de nombreux déchets ; au lieu de les rejeter, on les traite afin de minimiser les effets sur l'environnement.
  • L'anti-gaspillage : les recherches actuelles visent plutôt à utiliser un minimum d'emballages (par exemple), afin de réduire la pollution qu'ils entraînent ; les industries évitent aussi de créer des produits trop polluants.

 

L'essentiel

Le chimiste est omniprésent dans l'industrie ; on le rencontre dans quatre domaines : la chimie lourde, la chimie fine, la parachimie et la pharmacie. Dans un souci de rentabilité, il met en œuvre des techniques qui permettent d'obtenir les meilleurs rendements ; dans un souci de protection de l'environnement, il prend soin d'utiliser des techniques moins polluantes et de créer des produits moins dangereux et facilement recyclables.

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