Depuis une vingtaine d'années les responsables industriels comme les scientifiques ont découvert le « nanomonde ». Des applications de toutes sortes sont apparues qui changent les capacités techniques dans des domaines très variés Les produits de la vie quotidienne - alimentation, cosmétiques, produits d'entretien, etc...- n'échappent pas à ces évolutions : ils font un usage extensif de nanomatériaux comme additifs. Ces utilisations suscitent à juste titre des questions sur les risques sanitaires qu'elles pourraient induire, questions rendues difficiles en raison des incertitudes qui demeurent quant à l'activité biologique des nanomatériaux. Ce livre a l'objectif d'illustrer la richesse du nanomonde en présentant la découverte continue de nouveaux nano-objets naturels ou artificiels et de nouvelles propriétés. Il présente des perspectives de développement des nanotechnologies dans les domaines mais il illustrera aussi le soin qui est apporté par tous les acteurs à l'évaluation de la toxicité des nano-objets par le développement de méthodes de caractérisation spécifiques de l'échelle nanométrique.

Chimie, nanomatériaux, nanotechnologies

Les meilleures projections actuelles font état que 70% au moins de la population mondiale sera citadine en 2050. Comment faire en sorte gue ces villes offrent à tous non seulement les services essentiels que sont l'eau, l'énergie et l'assainissement, mais aussi des conditions de vie favorables à leur bien-être, leur épanouissement et à la santé, c'est-à-dire par exemple prendre les mesures nécessaires pour lutter contre le bruit, la chaleur, la pollution ou pour faciliter la mobilité ? Le XXIe siècle sera le siècle des villes, où architecture et urbanisme doivent associer modernité, racines culturelles et diversité des modes de vie. Bien vivre en ville impose des mesures à prendre en compte pour préserver les conditions sanitaires et améliorer le bien-être des habitants. La ville interconnectée optimise la gestion des conditions sanitaires, de la mobilité, de l'usage de l'eau et de l'énergie. La végétation urbaine intervient directement sur la composition atmosphérique et le bilan des pollutions. On sait répondre à la demande croissante d'eau potable malgré la dégradation de la qualité des ressources accessibles. On sait transformer les déchets urbains en ressources énergétiques. La croissance urbaine est une réalité qui nous concerne tous, les défis techniques et organisationnels qu'elle pose sont considérables et le plus souvent transdisciplinaires, mais la chimie y joue toujours un rôle important. Dans cet ouvrage, des réalisations de pointe et des projets avancés sont présentés sur ces questions par les meilleurs spécialistes. L'avenir créé par ces recherches et ces nouvelles technologies sera celui d'un citoyen devenu maître de son environnement, suffisamment informé sur les noeuds de circulation pour choisir son itinéraire, sur les points de pollution du moment pour les éviter, et assez informé pour gérer des consommations de fluides (chauffage, climatisation, électricité, eau, énergie, communication). Grâce aux nombreux recours à la chimie nécessités par ces nouvelles technologies, il deviendra capable d'agir efficacement et non plus de subir un environnement incontrôlable.

La chimie et les grandes villes

Il y a seulement quelques années, les énergies fossiles (charbon, pétrole) étaient reines et le nucléaire les complétait par des technologies d'avenir. Tout a changé aujourd'hui : le pétrole s'épuise et disparaîtra, des accidents rares mais terribles discréditent le nucléaire. Alors même que la vie, quotidienne comme économique, repose de plus en plus sur l'électricité ! Et voilà que l'obsession du changement climatique entre en jeu et vient disqualifier notre source privilégiée, le pétrole, puisque les émissions de gaz carbonique dues à la combustion sont principalement dénoncées ! Ce qui était une préoccupation pour les spécialistes au début du siècle mobilise maintenant tout le monde. Les auteurs de cet ouvrage montrent comment les scientifiques et les ingénieurs modifient les procédés connus pour limiter les émissions de CO2 et en inventent d'autres. Ils montrent aussi comment se passer de combustibles fossiles, en utilisant l'énergie du vent (les éoliennes) ou celle du solaire (les cellules photovoltaïques), ou encore comment développer des procédés à base de plantes (les biocarburants), mieux sécuriser le nucléaire, voire, pour le grand avenir, utiliser la fusion des atomes - le procédé du soleil ! Le chemin vers les nouvelles énergies comportera bien des étapes . Les meilleurs spécialistes des laboratoires et des industries nous transmettent dans ce volume ce qu'il faut savoir pour aborder cette ère techniquement révolutionnaire.

Chimie et énergies nouvelles

Acteurs ou bénéficiaires, nous sommes tous spectateurs sidérés de l'ampleur des progrès de la médecine. Ils sont la conséquence des découvertes du XXe siècle, en particulier sur la biologie moléculaire et le génome. La recherche du XXIe siècle a ensuite pu bouleverser nos connaissances sur le fonctionnement du vivant au niveau moléculaire et sur l'extraordinaire ingéniosité des mécanismes moléculaires en jeu.

Des spécialistes présentent et expliquent ces connaissances qui ont permis tant de réalisations thérapeutiques et ouvert tant de perspectives. On verra par exemple comment elles permettent d'identifier et de bloquer les effets nocifs des dysfonctionnements moléculaires, comme ceux qui conduisent à l'apparition de métastases dans les cancers. 

Tout ce qui est « molécule » est « chimie », et les collaborations entre biologie, médecine et chimie sont si essentielles que sans elles, rien ne serait arrivé. Cela est vrai pour les nouvelles thérapies, ainsi que pour la recherche pharmaceutique. Les méthodes d'analyse chimique ouvertes par le numérique (le criblage des molécules) lui donnent une efficacité presque inimaginable. 

La recherche fondamentale se traduit souvent par des innovations industrielles. L'apparition de l'inquiétant coronavirus (Covid-19) jette une lumière spectaculaire sur les besoins en nouvelles thérapies, avec l'objectif de vaccins et de traitements.

Chimie et nouvelles thérapies

Présente dans tous les domaines de notre vie quotidienne et au cour des innovations pour nous apporter plus de confort, plus de sécurité et garantir le respect de l'environnement, la chimie nous concerne tous.

Se soigner, se nourrir, se laver, s'habiller, se loger, se déplacer. toutes ces actions font directement intervenir des applications de la chimie et les progrès de la Recherche améliorent directement notre qualité de vie !

Avec Max et Léa, découvre et comprends la contribution des chimistes :

? à la conception d'objets du quotidien : dans ta maison et dans les transports ;

? à ton bien-être : bien te soigner mais aussi bien te nourrir ;

? à ta qualité de vie : la propreté de ton environnement, tes soins corporels et la beauté de ta peau ;

? au respect de l'environnement : réduire notre consommation en pétrole et savoir utiliser les substances naturelles comme un merveilleux jardin à notre disposition.

Max et Léa te montreront aussi que, derrière cette chimie du quotidien, il y a une industrie forte, une recherche dynamique, des emplois et des métiers divers et variés.

Enfin, avec un coin des jeux, tu pourras en t'amusant tester tes connaissances en chimie et en mathématiques.

La chimie dans la vie quotidienne

Il se passe en biologie de synthèse ce qui s'est passé en chimie aux siècles précédents. La connaissance des éléments chimiques, de la nature des réactions et des liaisons chimiques a conduit à l'explosion d'une industrie

chimique qui a bouleversé nos vies quotidiennes.

Aujourd'hui la connaissance du génome d'un organisme et la capacité de le modifier profondément ou même d'insérer des gènes qui n'existent pas dans la nature (ingénierie du génome) permettent le contrôle de fonctions biologiques complexes de cet organisme vivant. 

La biologie de synthèse sait ainsi amener les organismes simples (bactéries, levures) à « faire le travail » qu'on souhaite, comme produire un médicament ou réaliser des réactions chimiques autrement inatteignables. Elle donne ainsi progressivement naissance à une toute nouvelle branche industrielle capable de bouleverser tant la gestion de la santé (médicaments, diagnostics) que celle de l'environnement (gestion des ressources ou gestion des déchets organiques).

Des chercheurs et des industriels viennent ici expliquer d'une manière compréhensible, appuyée sur des exemples, leurs recherches et leurs réalisations. Les perspectives de la biologie de synthèse - si impressionnantes qu'on la qualifie souvent de créatrice de nouveaux organismes vivants parce qu'elle crée de nouveaux génomes donc de nouvelles machineries enzymatiques - apparaissent dans un contexte concret.

Chimie et biologie de synthèse - Les applications

À en juger par le succès que rencontrent à chacune de leurs éditions, le salon de l'automobile, le salon de l'aéronautique du Bourget ou les nombreuses expositions organisées sur les transports, cet ouvrage concernera des lecteurs de tous âges et d'occupations variées. La voiture surtout, mais aussi les transports en commun et le transport aérien, ont pris une telle place dans nos existences que les perspectives de crise ouvertes par la question de l'énergie sont causes de vives préoccupations chez tous les citoyens et toutes les collectivités.

Des efforts de recherche très importants et variés sont consacrés par de nombreux acteurs, publics et privés, pour découvrir et mettre au point des réponses techniques aux transformations imposées par la raréfaction et le renchérissement de l'énergie, et par la demande sociale en matière de développement durable. Les thèmes explicités dans cet ouvrage ont pour une bonne part trait aux moyens d'économiser l'énergie : nouveaux matériaux pour alléger les structures, mise au point de carburants plus ef?caces et moins polluants, développement de batteries pour la propulsion électrique. Chaque fois, le rôle central de la chimie apparaît et illustre la vigueur et la fécondité de la science et de la technologie chimiques. La place des transports, non pas comme un simple utilisateur d'énergie, mais comme un acteur participant - par exemple par ses capacités de stockage - à la gestion de la question énergétique ou - par exemple en « recréant » de façon nouvelle cette « route » qui est depuis toujours la base de nos campagnes - à l'aménagement de nos territoires.

Exposés par des professionnels de l'industrie ou de la recherche publique, concrets et actifs sur ces sujets, ce livre fera progresser les lecteurs qui disposent d'une formation scolaire de base en matière scienti?que et leur facilitera la compréhension du monde de demain.

Chimie et transports - vers des transports décarbonés

Débattre sur les rapports entre chimie et sport illustre l'extrême diversité de la chimie : on y sollicite autant la chimie moléculaire que la chimie des matériaux. Dans le sport, c'est tout l'individu qui mobilise ses possibilités : le cerveau qui concentre toutes les volontés vers le but recherché, déclenche les bonnes décisions et commande la succession des efforts, les muscles qui adaptent leurs réponses en optimisant leur coordination, clé des performances. Et tous ces processus s'analysent en termes de molécules et de mécanismes biochimiques qu'il faut comprendre pour définir ensuite les conditions optimum de l'entraînement des sportifs, les excès à éviter, traquer les mauvaises pratiques du dopage. Dans un domaine différent, la chimie des matériaux n'est pas moins importante pour l'activité sportive. C'est l'expérience de tous : les progrès des vêtements spécifiques, du matériel (skis, raquettes de tennis, revêtements de sols) ont transformé la pratique du sport - pour le plus grand bénéfice des records, mais aussi du praticien amateur. Les retombées de ces progrès techniques sur les objets de notre vie quotidienne, comme sur la mode ou sur l'amélioration de nos voitures grâce à la F1, sont bien connues. Loin de n'être qu'une activité ludique, facteur du bien-être physique et mental, le sport est un véritable révélateur de la quête du " toujours mieux " qui caractérise l'humanité. L'analyse de la progression des performances sur la longue durée montre de façon impressionnante la symbiose entre deux approches a priori si distinctes : progression régulière par une meilleure maitrise du corps, progrès discontinus par les innovations technologiques. Dans les deux domaines, c'est la chimie qu'il faut convoquer ; on ne s'étonnera donc pas que le sportif qui s'attache à déborder des limites " naturelles " rencontre la chimie dont c'est aussi l'objectif constant.

La chimie et le sport

Constantin Agouridas est directeur Programmes et Projets à la Fondation de la Maison de la Chimie, ex-directeur de Recherche Aventis et Galderma, ex-professeur et directeur de Relations Industrielles à l'ENS Chimie-ParisTech. Jean-Claude Bernier est professeur émérite de l'Université de Strasbourg, ancien directeur de l'Institut de Chimie du CNRS. Danièle Olivier est professeure des universités, vice-présidente de la Fondation de la Maison de la Chimie, ancien directeur de l'ENS Chimie-ParisTech. Paul Rigny est ancien rédacteur-en-chef de L'Actualité Chimique, ancien directeur de l'Institut de Chimie du CNRS.

La chimie dans la vie quotidienne - La formidable histoire de l'humanité

Alexandrie était la deuxième ville de l'Empire romain et un centre culturel et technique unique jusqu'aux premiers siècles de notre ère.

Les ruines de la ville, en partie sous-marines, sont très difficiles d'exploitation et sont loin d'avoir livré leurs informations. Les techniques modernes de l'archéologie (instrumentation, méthodes numériques, pluridisciplinarité) apportent depuis quelques décennies des informations qui ne cessent d'étonner.

L'utilisation des papyrus, l'amélioration des encres, le développement des pigments, l'art de la céramique, l'amélioration et la diversification du verre comme matériau. On est stupéfait de voir la parfaite maîtrise des artisans d'Alexandrie.

La chimie et la physico-chimie permettent de dévoiler la composition fine des matériaux mis en ouvre, de comprendre les procédés de fabrication, les origines des composants et leur évolution avec les époques. C'est alors toute l'activité de cet impressionnant fleuron de l'Antiquité qui apparaît : l'exploration des pays voisins, les voyages, le commerce, l'importation des techniques et la puissance de leurs inventions.

Les meilleurs spécialistes, en particulier provenant du Centre d'Études Alexandrines, présentent de façon scientifique et très claire les points forts d'Alexandrie et les enseignements tirés par l'archéologie de ces travaux effectués dans des conditions si particulières ; ils ont ainsi conduit à l'introduction de nouvelles techniques de conservation, par exemple pour l'archéologie sous-marine.

Chimie et Alexandrie dans l’Antiquité

Max et Léa découvrent les applications de la chimie dans le domaine du sport. Explications illustrées des réactions chimiques produites dans le corps par l'effort sportif et de l'utilisation des connaissances pour améliorer les performances et le matériel.

La chimie dans le sport

Nous sommes tous curieux de comprendre comment se développe et fonctionne notre cerveau dont toute notre activité dépend. Les avancées récentes des recherches dans le vaste domaine des neurosciences sont spectaculaires et mobilisent des milliers de chercheurs de par le monde. L'un des grands espoirs est de comprendre les causes de la survenue des pathologies et le potentiel de réapprentissage. Grâce aux apports de la médecine, de la biologie, de la chimie, de la physique et de l'informatique, le cerveau commence à être compris aussi bien dans la genèse de nos facultés intellectuelles, de nos émotions et de nos comportements qui en résultent, que dans ses dysfonctionnements manifestés par les maladies neurologiques ou psychiatriques. Quel est le rôle et l'apport présent et attendu des chimistes dans l'exploration du cerveau, dans la connaissance de ses pathologies dégénératives, de la neuropharmacologie ?

Chimie et cerveau

La lumière est partout et la chimie est partout. Mais ces deux entités se rencontrent-elles alors que l'une est immatérielle et l'autre constitutive de tous les objets ? Oui, bien sûr ! Cela s'est d'abord manifesté dans les sources naturelles que sont le soleil, les éclairs ou quelques rares espèces vivantes, puis par le feu dont la domestication a transformé l'existence. Et puis la vie ? Elle n'existerait pas sans lumière par l'intermédiaire de la chimie. Cette situation annonçait une avalanche de révolutions techniques ; elle est encore en cours et continue à bouleverser nos vies, en particulier par les écrans (télévision, téléphones, ordinateurs.), mariages savants de lumière et de chimie !

La première partie de l'ouvrage campe les bases du domaine (photochimie, nouveaux matériaux) puis aborde deux grandes énigmes : l'infl uence de la lumière du jour sur nos humeurs (rythmes circadiens) et l'origine de la vie (chimie intra-galactique).

Une deuxième partie présente cette extraordinaire invention qu'est le laser, qui est venu bouleverser le domaine chimie et lumière. Par ailleurs, lumière et couleur, c'est évidemment indissociable. Cela est illustré par les merveilleuses créations de la nature qui inspirent nos écrans.

La troisième partie traite d'applications industrielles. On y présente l'effet photovoltaïque et ses nouvelles versions, puis on revient sur les surprenantes applications industrielles des lasers qu'on croirait réservées à la science-fiction. L'ouvrage est conçu pour un public doté d'une culture scientifique de base. Les treize chapitres sont écrits par les meilleurs spécialistes en charge des importants développements actuels et qui se sont tous attachés à rester accessibles.

Chimie et lumière

Les progrès de la chimie conditionnent cette activité traditionnelle de l'humanité qu'est l'aménagement de son habitat. Elle offre à l'architecte une palette toujours plus riche qui conduit à la diversité d'aujourd'hui des villes, de l'immobilier de loisir et des édifices publics de la vie moderne. A côté des bois ou des bétons, toujours majoritairement utilisés, c'est l'irruption des vitrages modernes, des textiles nouveaux et les multiples emplois des matériaux polymères qui marquent les évolutions actuelles ; leurs propriétés sont abordées dans ce livre. Mais les demandes d'aujourd'hui se placent sous le signe du "développement durable", de l'économie des ressources et de la recherche du confort. On montre ici comment la chimie permet d'éviter le gaspillage et d'utiliser l'énergie solaire ou le biogaz provenant des déchets ménagers, et comment elle permet le recyclage des matériaux des bâtiments vétustes. On présente aussi la chimie du végétal, voie de recherche aujourd'hui déjà très performante pour fournir liants et pigments des peintures. Quant au confort, s'il est lié aux matériaux - par le contrôle de la lumière et de la température des habitations -, il exige aussi le contrôle de la qualité de l'air intérieur dont les dommages potentiels à la santé ont été réalisés récemment. Tous ces aspects sont traités et illustrés. Réfléchir à l'habitat moderne conduit à découvrir plusieurs pans des sciences chimiques - les matériaux, les polymères, l'analyse moléculaire, les bilans d'énergie. L'habitat ? Encore un domaine où la chimie, bien loin d'être cause de nuisances, se révèle source de satisfactions indispensables.

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