Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le génie des procédés moderne "vert" concerne l'ensemble des sciences et technologies qui permettent les transformations physico-(bio)chimiques optimales des matières premières et des énergies en produits utiles aux consommateurs. Cependant, il se doit de répondre aux besoins des industries chimiques et annexes : compétitivité, satisfaction de la demande économique changeante et respect des contraintes sociales et environnementales des procédés industriels. Tous ces aspects requièrent une approche multi-échelle fortement mobilisée sur l'intensification des procédés et sur le génie du couple produits verts/procédés verts, l'objectif étant de produire beaucoup plus et mieux, en consommant beaucoup moins, et de façon plus durable.
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The modern "green" process engineering involves all sciences and technologies that allow for optimal physico-(bio) chemical transformations of raw materials and energy into products which are useful to consumers. However, it must meet the needs of chemical and related industries: competitiveness, satisfaction of the changing economic demand and respect for the social and environmental constraints of industrial processes. All these aspects require a multi-scale approach, highly committed to process intensification and engineering of green products/green processes, the aim being to produce more, in an improved way, and consume less in a more sustainable fashion.
Auteur(s)
-
Jean-Claude CHARPENTIER : Professeur et directeur de recherche CNRS Ancien directeur de l'ENSIC, de l'ESCIL et de l'ESCPE Lyon et du département sciences pour l'ingénieur du CNRS - Past-president de la fédération européenne de génie chimique - Laboratoire réactions et génie des procédés CNRS/ENSIC/Université de Lorraine
INTRODUCTION
Le génie des procédés concerne l'ensemble des sciences et technologies qui permettent les transformations physico-(bio)chimiques optimales des matières premières et des énergies en produits utiles aux consommateurs.
Pour répondre aux besoins des industries chimiques et annexes qui doivent satisfaire à la fois des demandes économiques changeantes et rester mondialement compétitives, le génie des procédés moderne doit appréhender à la fois la demande des marchés pour des produits à propriétés d'usage définies aux nano et micro-échelles de temps et d'espace et les contraintes sociales et environnementales des procédés industriels aux échelles méso et macro de production. Il doit répondre au défi de proposer des procédés comportant des technologies durables pour des produits verts « sustainable technology for green product ».
Nous verrons que cela requiert une démarche scientifique comportant une approche système intégré multidisciplinaire et multiéchelle de longueur et de temps, appliquée aux différents processus moléculaires et de transferts souvent couplés qui interviennent aux différentes échelles de la chaîne de production chimique : c'est-à-dire bien comprendre comment les phénomènes à une échelle déterminent les propriétés et comportements à l'échelle supérieure et ce, depuis l'échelle moléculaire jusqu'aux échelles du site de production.
Nous verrons aussi que cette approche multiéchelle, l'approche verte du génie des procédés qui combine à la fois un attrait des marchés (« market pull ») et une demande d'innovation technologique (« technology push ») est menée avec quatre objectifs principaux qui sont fortement mobilisés sur l'intensification des procédés et sur le génie du couple « produits verts/procédés verts ».
Le but est de produire beaucoup plus et mieux en consommant beaucoup moins, et de produire des molécules plus durables possédant des enjeux environnementaux et économiques avec des technologies et procédés innovants conduisant à une meilleure utilisation des matières premières et de l'énergie.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
process intensification | green products
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Approche multiéchelle de temps et d'espace2. Intensification des procédés et élaboration des propriétés d'usage
2.1 Chimie lourde
En effet, pour les produits de commodités et pour les produits intermédiaires à forts tonnages supérieurs à 1 000 t/an (ammoniac, acide sulfurique, carbonate de calcium, ethylène, aldéhydes, méthanol, ethanol, benzène, butadiène, acide adipique, amines...) qui représentent encore aujourd'hui un secteur majoritaire de l'économie (40 % des marchés) et pour lesquels les brevets ne portent pas habituellement sur les produits, les procédés ne peuvent plus être durablement sélectionnés sur les seuls critères de l'exploitation économique « comptable ». Au contraire, il faut établir une compensation avec à la fois une sélectivité accrue et des économies liées au procédé lui-même. Le défi est de produire d'énormes quantités au moindre coût et le problème devient complexe parce que des facteurs tels que la sécurité, la santé, les aspects environnementaux (incluant la raréfaction des matières premières et de l'énergie et le recyclage des produits et sous-produits ainsi que la demande de technologies non polluantes) doivent être pris en compte car le client achète un procédé qui ne pollue pas (ou pollue peu) et qui est parfaitement sécurisé et automatisé.
De plus, n'oublions pas que les capacités de production mondiale doivent s'accroître d'un facteur 6 d'ici à 2050, si l'on suppose un taux de croissance de l'économie mondiale de 4 % par an. Ainsi, tendre vers des équipements pour une production à l'échelle mondiale pourra bientôt nécessiter un changement partiel ou total de technologie, sachant que les technologies actuelles ne peuvent plus être mises en œuvre dans un esprit « on construit toujours plus gros », si l'on doit appréhender des capacités de production encore jamais rencontrées dans les industries chimiques et connexes.
On est ainsi confronté à la nécessité d'une intensification des procédés de production conduisant à un changement dans les technologies afin d'extrapoler de façon fiable de nouveaux procédés, en passant d'une échelle intermédiaire à une très grande échelle pour laquelle nous n'avons pas d'expérience antérieure. Cela nécessite d'adapter la structure, l'architecture et les équipements du procédé aux conditions des transformations physico-(bio)chimiques plutôt que d'adapter la chimie et...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALEXANDRIDIS (P.) - Gold nanoparticle synthesis, morphology control, and stabilization facilitated by functional polymers. - Chemical Engineering and Technology, 34, p. 15-28 (2011).
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(2) - ALLEN (D.T.), SHONNARD (D.R.) - Green Engineering : Environmentally conscious design of chemical processes and products. - AIChE Journal, 47, p. 1906-1912 (2001).
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(3) - ANASTAS (P.T.), WARNER (J.C.) - Green Chemistry : Theory and Practise. - Oxford University Press, New York (1998).
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(4) - ANASTAS (P.T.), ZIMMERMAN (J.B.) - Design of green engineering, through the 12 principles. - Environ. Sci. Technol., 37, 5, p. 94A-101A (2003).
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(5) - ANASTAS (P.T.) - Fusing green chemistry and green engineering : DesignBuild at the molecular level. - Green Chemistry, 10, p. 607 (2008).
-
(6) - BECHT (S.), FRANKE (R.), GEISELMANN (A.), HAHN (H.) - An...
ANNEXES
ACS Green Chemistry Institute https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry.html
CO LaN http://www.colan.org
Projet européen IMPULSE http://www.impulse-project.org
F3 FACTORY http://www.f3factory.com
AixCAPE https://aixcape.org/
COPIRIDE http://www.copiride.eu
PILLS http://www.fp7pills.eu
Feuille de route européenne http://fr.slideshare.net
REACH (Regulation Evaluation, Authorization of Chemicals) http://ec.europa.eu
HAUT DE PAGE2.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Société Française de Génie des Procédés http://www.sfgp.asso.fr
Institution of Chemical Engineers (UK) http://www.icheme.org/
DECHEMA...
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