Utilisation des ressources

• Les ressources sont utilisées, réutilisées et recyclées ; eau potable — eau douce filtrée et stérilisée, ou eau de mer dessalée — est le premier élément essentiel.
• Les analyses du cycle de vie évaluent le coût environnemental d'un produit étape par étape ; réduire–réutiliser–recycler diminue l'impact à chaque étape.
• (Chimie) prévention de la corrosion, alliages, céramiques/polymères/composites, et chimie de compromis du procédé Haber.

Les humains utilisent les ressources de la Terre pour le chauffage, le logement, la nourriture et les transports ; les ressources finies (minerais, combustibles fossiles) sont traitées pour produire de l'énergie et des matériaux ; les ressources renouvelables se régénèrent. Le développement durable répond aux besoins actuels sans compromettre les générations futures.

Eau potable — sûre à boire : faible teneur en sels dissous et microbes — mais pas de l'eau pure (elle contient des substances dissoutes).

Au Royaume-Uni, l'eau de pluie fraîche est rendue potable par : choisir une source → filtres à sable → stérilisation (avec chlore, ozone ou lumière UV). Là où l'eau douce est rare, le dessalement — distillation ou osmose inverse — nécessite de grandes quantités d'énergie.

Traitement des eaux usées (eaux d'égout) : tamisage et retrait des matières grossières → sédimentation (boues d'égout + effluent) → digestion anaérobie des boues → traitement biologique aérobie de l'effluent. L'eau potable est la plus facile à obtenir à partir d'eaux souterraines, plus difficile à partir d'eaux usées, et la plus coûteuse en énergie à partir d'eau salée.

(HT) Extraction alternative des métaux — les minerais de cuivre sont rares : phytomining (les plantes absorbent les composés métalliques ; récolte, combustion en cendres, extraction) et biolixiviation (les bactéries produisent des solutions lixiviantes contenant les composés métalliques) évitent de déplacer d'énormes quantités de roche.

Étapes de l'ACV : extraction et traitement des matières premières ; fabrication et emballage ; utilisation et fonctionnement ; mise au rebut — y compris les transports à chaque étape. Énergie, eau, consommation de ressources et déchets sont quantifiables ; les effets des polluants nécessitent des jugements de valeur — ainsi, les ACV ne sont pas strictement objectives, et des ACV sélectives peuvent être détournées (publicité). Comparer sacs en plastique vs sacs en papier.

Réduire, réutiliser, recycler : les métaux, le verre, les matériaux de construction, la céramique en argile et la plupart des plastiques proviennent de matières premières limitées ; le recyclage réduit l'impact de l'extraction minière et la consommation d'énergie — par exemple, le verre broyé et rem fondu ; l'ajout de ferraille au haut fourneau diminue l'extraction du minerai de fer. Certains produits (bouteilles en verre) sont réutilisés ; d'autres sont recyclés en nouveaux produits ; l'effort de tri dépend des exigences du produit final.

Corrosion — dégradation des matériaux par réaction chimique avec l'environnement (par ex. fer + oxygène + eau → rouille). Prévention : gras, peinture, revêtement (zincage avec zinc, qui offre une protection sacrificielle — il se corrode à la place du fer même s'il est rayé) et alliage (acier inoxydable). L'aluminium résiste à la corrosion grâce à sa propre couche protectrice d'oxyde.

Alliages : bronze (cuivre + étain), laiton (cuivre + zinc) ; bijoux en or alliés à l'argent/au cuivre/au zinc — pureté en carats (24 = 100 % ; 18 = 75 %). Aciers — fer + carbone (+ métaux) : acier haute teneur en carbone solide mais cassant ; acier basse teneur en carbone plus mou, facile à façonner ; acier inoxydable (Cr, Ni) dur et résistant à la corrosion ; alliages d'aluminium faible densité (aéronefs).

Céramiques, polymères, composites : verre soda-calcium (sable + carbonate de sodium + calcaire), verre borosilicate (sable + trioxyde de bore — point de fusion plus élevé) ; céramiques en argile (vaisselle, briques — argile moulée humide, puis cuisée). Les polymères dépendent des monomères et des conditions — polyéthylène LD et HD tous deux obtenus à partir d'éthène. Polymères thermoplastiques fondent à la chaleur (chaînes recyclables) ; polymère thermodurcissant ne fond pas (liaisons transversales). Composites — une matrice/liant entourant un renfort (fibres/fragments) ; connaître des exemples (fibre de verre, béton, fibre de carbone).

Procédé Haber : N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ — azote tiré de l'air, hydrogène tiré du gaz naturel (méthane + vapeur) [ou électrolyse de l'eau]. Conditions : catalyseur de fer, ~450 °C, ~200 atmosphères ; la réaction est réversible — refroidir le mélange fait que l'ammoniaque se liquéfie et est retirée ; les gaz non réagis N₂/H₂ sont recyclés.

(HT) Une pression élevée favorise l'ammoniaque (moins de molécules gazeuses) mais est coûteuse et dangereuse ; une température basse favorise la réaction directe exothermique mais est lente — donc les conditions choisies sont un compromis entre vitesse, rendement et coût. Appliquer le principe de Le Chatelier à chaque changement de condition.

Engrais NPK — formulations de composés d'azote, phosphore et potassium pour la croissance des plantes : ammoniaque → acide nitrique (Ostwald) ; ammoniaque + acide nitrique → nitrate d'ammonium ; chlorure/potassium sulfate extraits ; roche phosphatée traitée à l'acide pour produire du superphosphate. Évaluer la production industrielle d'engrais selon les données (matières premières, coûts énergétiques, % de rendement — par ex. voies de fabrication du sulfate d'ammonium en laboratoire vs industrielles).

• Eau potable vs eau pure ; séquence de traitement au Royaume-Uni ; dessalement et son coût ; étapes du traitement des eaux usées dans l'ordre.
• (HT) phytoremédiation et bioleaching décrits de bout en bout.
• Analyse du cycle de vie quatre étapes avec la réserve d'objectivité ; exemples réduire-réutiliser-recycler avec justifications.
• (Chim) prévention de la corrosion incluant le zinc sacrificiel ; alliages nommés avec compositions ; thermoplastique vs thermodurcissant ; matrice + renfort.
• (Chim/HT) conditions du procédé Haber avec le compromis expliqué par l'équilibre ; composés NPK et leurs origines.