environnement, chimie de l' (faune & Flore).

environnement, chimie de l' (faune & Flore). 1 PRÉSENTATION environnement, chimie de l', science qui a pour objet l'étude des substances chimiques et leurs interactions dans les écosystèmes. 2 CYCLES NATURELS La chimie de l'environnement étudie les systèmes complexes de la nature, ses composés et ses éléments, ainsi que leur rôle dans les cycles naturels, tels que les cycles de l'eau, de l'azote et du carbone. Prenons l'exemple du parcours d'un atome de carbone dans un morceau de charbon. Dans un foyer, le carbone incandescent se combine rapidement avec l'oxygène et forme du dioxyde de carbone. Ce gaz se répand alors dans l'atmosphère. Il peut être dissous par l'eau de pluie et se retrouver dans le sol. Il peut aussi être absorbé dans l'air par une plante verte et converti en sucres grâce à la photosynthèse. Lorsque la plante meurt et se décompose, le carbone pénètre dans le sol. Après des millénaires, sous le poids des couches de roches, la matière des plantes riches en carbone peut être lentement modifiée en charbon, l'atome de carbone ayant effectué un cycle complet. 3 EFFET DE SERRE L'effet de serre est un mécanisme naturel qui est à l'origine du climat tempéré dont jouit notre planète. L'atmosphère laisse pénétrer les radiations du Soleil qui, après avoir atteint la surface du globe terrestre, sont renvoyées dans l'espace. Différents gaz, notamment le gaz carbonique ou le méthane, influent sur ce mécanisme en retenant une partie des radiations solaires, ce qui, à long terme, peut provoquer un réchauffement de la Terre. C'est un sujet important de la chimie de l'environnement, dont de nombreuses recherches visent à limiter l'effet de serre, notamment en réduisant les émissions de gaz carbonique, sans que les besoins en énergie nécessaires aux activités humaines en soient affectés. 4 POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE Les techniques d'analyse chimique de l'environnement peuvent être mises à profit afin de déterminer les teneurs des polluants de l'environnement dans l'atmosphère, les sols et les rivières. Elles permettent de mesurer la teneur du radon dans les bâtiments et de déterminer la composition d'échantillons de la croûte terrestre dans la recherche de combustibles fossiles. Les chimistes étudient également les effets à long terme sur la couche d'ozone du remplacement des chlorofluorocarbones (voir Fluor) par des produits a priori moins nocifs. Notre atmosphère est remarquablement résistante aux polluants que nous rejetons dans l'air, comme les émissions des véhicules à moteur et des centrales thermiques classiques. Dans les zones très industrialisées et les régions à forte circulation routière, la qualité de l'air est toutefois menacée. Le chimiste de l'environnement évalue les dommages et propose des solutions. Les effets des émissions des véhicules automobiles sur l'environnement sont en effet un sujet d'importance croissante. Alors que les essences au plomb sont progressivement supprimées, le super sans plomb est d'un intérêt discutable, dans la mesure où le benzène et d'autres produits très toxiques ont remplacé le plomb. Les chimistes de l'environnement peuvent contribuer à la création de carburants moins polluants auprès des compagnies pétrolières. Le dioxyde de carbone serait l'un des polluants majeurs de notre environnement. Selon certaines théories encore controversées, l'augmentation des quantités de ce gaz dans l'atmosphère, depuis la révolution industrielle, serait responsable du réchauffement de la planète. Mais la chimie de l'environnement a mis en évidence que les sources naturelles de dioxyde de carbone seraient peut-être beaucoup plus importantes qu'on ne l'avait envisagé. Cela ne signifie pas que le réchauffement général de l'atmosphère soit inévitable : sur des centaines de milliers d'années, on a pu faire état de fluctuations encore plus importantes du niveau de dioxyde de carbone que celles provoquées par l'activité humaine. 5 PLUIES ACIDES De nombreux combustibles fossiles -- comme le charbon et le pétrole -- contiennent une petite quantité de soufre. Il se combine avec l'air et forme un gaz nocif appelé dioxyde de soufre. Sa dissolution dans l'atmosphère humide engendre l'acide sulfureux. L'eau de pluie polluée par cet acide peut attaquer la pierre des bâtiments et endommager les plantes et les arbres. Les chimistes de l'environnement qui ont étudié ces pluies acides ont constaté que les dommages qui affectent les arbres de Scandinavie sont dus, en grande partie, aux pluies acides issues du dioxyde de soufre produit dans les zones industrielles du nord de l'Angleterre et du sud de l'Écosse, et transportées par des vents forts sur la mer du Nord. 6 DÉPOLLUTION DES FUMÉES DANS LES CENTRALES THERMIQUES Dans les pays industrialisés, depuis de nombreuses années, les centrales thermiques classiques, fonctionnant généralement au fioul, au charbon et au gaz, sont équipées de dispositifs visant à réduire les émissions de substances nocives pour l'environnement. Les chimistes de l'environnement s'attachent à trouver des solutions encore plus efficaces. Par exemple, le fioul à très basse teneur en soufre (moins de 1 p. 100) est de plus en plus utilisé. De nouvelles techniques de désulfuration sont expérimentées en France : on injecte de la chaux éteinte au-dessus de la zone de combustion des centrales thermiques fonctionnant au charbon, puis on récupère dans le dépoussiéreur le sulfate de calcium contenu dans les cendres ; ou bien on injecte du carbonate de calcium au-dessus du feu, puis on lave une partie des fumées dans une émulsion d'eau et de chaux éteinte pour récupérer les cendres calciques. Un autre procédé, dit humide, utilisant du calcaire et du gypse, permet le lavage de la totalité des fumées. Quant à la dénitrification, des enrichisseurs placés en sortie des broyeurs permettent d'obtenir une veine riche et une veine pauvre en charbon. Au-dessus du feu, on ajoute de l'air ; ce dispositif peut être optimisé par l'utilisation de brûleurs engendrant un taux de monoxyde d'azote (NO) très bas. 7 EFFETS DES CENTRALES NUCLÉAIRES SUR L'ENVIRONNEMENT Les centrales nucléaires ne polluent pas l'atmosphère, contrairement aux centrales thermiques classiques et à bon nombre d'activités industrielles. Néanmoins, elles font l'objet de contrôles très stricts. Avant l'implantation d'une centrale nucléaire, des équipes de spécialistes, dont la plupart sont des chimistes de l'environnement, sont appelées à effectuer sur place des mesures précises afin d'établir l'état initial du site et de son milieu, que l'on nomme le « point zéro « : celui-ci sera la référence fondamentale qui permettra, par la suite, de prendre les dispositions nécessaires. Certaines centrales nucléaires rejettent les eaux de refroidissement dans la mer, un lac ou une rivière : plus tièdes, ces eaux peuvent modifier l'écosystème. Par conséquent, des analyses sont constamment effectuées pour vérifier le niveau de radioactivité, la température, le pH, la conductivité et la teneur en oxygène dissous ; des observations régulières quant à la flore et à la faune les complètent. Les « panaches « -- eaux déversées ou fumées issues des cheminées de refroidissement dans l'atmosphère -- sont également sous surveillance. Les eaux déversées ne doivent pas provoquer un échauffement supérieur au seuil admis ; dans le cas contraire, l'activité de la centrale est réduite, voire stoppée. Les panaches d'air humide ne modifient que la durée d'insolation des zones adjacentes à la tour de refroidissement. Quant à la radioactivité due aux centrales nucléaires, elle représenterait, en France, moins du centième de la radioactivité naturelle moyenne. Elle est constamment sous surveillance, par le biais d'analyses effectuées sur les eaux, le lait et l'herbe. 8 TRAITEMENT DES DÉCHETS En France, un habitant produit environ 3 t de déchets par an, dont 100 kg sont des déchets industriels toxiques (99 p. 100 de déchets chimiques toxiques et 1 p. 100 de déchets nucléaires). Il existe trois sortes de déchets radioactifs : les déchets peu radioactifs (gaines, tuyaux, vannes, outils, tenues vestimentaires), ceux dont la radioactivité est modérée et les composés très radioactifs (issus du combustible usé). Les premiers ont une durée de vie relativement courte (quelques dizaines d'années) et représentent environ 90 p. 100 des déchets radioactifs. Les seconds ont une durée de vie estimée entre quelques centaines et quelques milliers d'années et représentent environ 9,5 p. 100 des déchets radioactifs. Les derniers sont très radioactifs et leur durée de vie est de plusieurs milliers d'années. Les étapes précédant le stockage définitif des déchets de moyenne et forte activité sont nombreuses. Tout d'abord, on doit isoler les résidus de ce qui peut encore être réutilisé, lesquels seront conservés sous forme liquide environ cinq ans dans des cuves en acier inoxydable. Par la suite, ils sont vitrifiés et mis dans des puits bétonnés, où ils refroidissent pendant trente à quarante ans. En l'an 2000, la France devrait avoir produit environ 2 000 m 3 de ces déchets. Les centrales nucléaires, généralement en activité pendant une quarantaine d'années, devront rester sous stricte surveillance pendant leur démantèlement, qui dure en moyenne cinquante-cinq ans ( voir Nucléaire, centrale). Voir aussi Déchets, traitement des. 9 PROBLÈMES À RÉSOUDRE En chimie de l'environnement, de nombreux problèmes restent à résoudre : trouver des alternatives sans danger à l'utilisation de certains produits chimiques ; déterminer si nous pouvons intervenir sur le réchauffement de la planète ; mettre au point des substituts efficaces aux solvants industriels et non polluants ; trouver les meilleurs moyens de recycler les matières plastiques et les métaux sans gaspiller nos ressources ; découvrir des techniques de traitement des déchets de nature chimique ou nucléaire encore plus performantes et trouver des énergies de substitution. Voir aussi Environnement ; Environnement, lois sur ; Conservation (écologie) ; Écologie ; Radioactives, retombées.