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lu pour vous numéro 96

Détails

" Lu pour vous " n° 96*

Sommaire

  • Environnement : Des déchets, des bactéries et des bioplastiques. Un consortium breton met au point un procédé dans lequel des bactéries marines produisent des plastiques biodégradables à partir de détritus de fruits et légumes
  • Technologie : record de vitesse pour une imprimante 3D
  • Astronomie : Tchouri, une comète pleine de vide ? Observée de près depuis des mois par la sonde Rosetta, 67 P/ Tchouroumov dévoile un paysage d'une étonnante diversité : falaises, dunes, dépressions, puits profonds ..., formée de vide, au moins 70%
  • Architecture et économie - mégaprojet au Moyen-Orient. Les états de la région sont connus pour des réalisations architecturales hors du commun. Jusqu'en 2035, pour 100 milliards de dollars, l'Arabie saoudite projette une ville nouvelle pour deux millions d'habitants
  • Actualités - produits : Apple, le nouveau iPhone 6 S et 6 Plus 6, Un analyste a joué au jeu des prédictions

Environnement : Des déchets, des bactéries et des bioplastiques.

A l’heure où l’on interdit les sacs en plastique, un consortium breton met au point un procédé dans lequel des bactéries marines produisent des plastiques biodégradables à partir de détritus de fruits et légumes.

Les gobelets et les assiettes pour le pique-nique du dimanche, c’est bientôt fini. Dans le cadre du projet de loi sur la transition énergétique, l’Assemblé nationale a voté le 10 octobre 2014 l’interdiction des sacs de caisse en plastique à usage unique à partir du 1er janvier 2015. Mais aussi celle de la vaisselle jetable en plastique non compostable en 2020.

La production mondiale des matières plastiques continue d’augmenter : elle a atteint 299 millions de tonnes en 2013, dont 40% environ étaient destinés au marché de l’emballage. Et malgré une croissance exceptionnelle des plastiques biosourcés, de l’ordre de 20% par an, plus de 99% des plastiques sont encore d’origine pétrochimique.

La nécessité de développer rapidement de nouveaux matériaux est d’autant plus cruciale que l’échéance se rapproche pour les sacs en plastique. Plus précisément, leur distribution gratuite ou leur vente sera interdite à la caisse des magasins, sauf s’ils répondent à deux conditions particulières : être biosourcés et compostables.

Ces conditions relèvent de normes techniques. ‘Biosourcé’ qualifie un plastique dont une fraction au moins est issue d’une matière première renouvelable d’origine végétale ou animale. On utilise la datation au carbone-14 pour déterminer ce taux. (On applique la norme ASTM D6866 pour classer les plastiques selon leur teneur en matière renouvelable).

‘Compostable’ désigne des plastiques capables de se dégrader en fin de vie par fermentation biologique en les mélangeant ou non à divers déchets organiques. (Ce terme est défini par la norme NF EN 13432).

lpv961Mais comment produire ces plastiques biosourcés et compostables ?

Il faut trouver un procédé respectueux de l’environnement. Et qui permettent de transformer des matières premières d’origine végétale en un produit industriel compostable ayant les mêmes propriétés que les matières plastiques.

Actuellement, la majeure partie des polymères biosourcés disponibles sur le marché est issue de la transformation des sucres et des amidons complexes extraits de différentes plantes : maïs, blé, canne ou betterave à sucre. Leur production nécessite donc de mobiliser des surfaces cultivables, au détriment des cultures alimentaires.

Une autre catégorie de polymères biosourcés est produite à partir d’huiles végétales : huiles de palme, de soja, de colza, de ricin. Ce qui pose également le problème d’occupation de terres cultivables.

Pour contourner ces deux problèmes, le laboratoire d’ingénierie des matériaux de Bretagne (LIMATB) s’est intéressé à une certaine famille de polymères, les polyhydroxyalcanoates ou PHA.

Ces polyesters paraissent très prometteurs pour trois raisons : on peut les faire synthétiser entièrement par des bactéries placées dans un substrat de matière carbone ; ils peuvent servir à la fabrication d’emballages ; ils sont totalement biodégradables.

Les PHA sont synthétisés et stockés dans le cytoplasme des cellules bactériennes grâce à une enzyme, la PHA synthase.
C’est seulement vers les années 1990 que les scientifiques s’intéressèrent à ces polymères en raison de leur caractère biodégradable. Depuis mars, plus de 300 souches bactériennes capables de produire des PHA ont été recensées par différentes équipes à travers le monde. Une telle variété permet d’optimiser le choix du couple bactérie-substrat carboné afin d’obtenir le meilleur rendement.

En pratique, pour produire des PHA, LIMATB utilise un procédé de fermentation qualifié de discontinu, car il se déroule en deux étapes. La première consiste à mettre en culture les bactéries avec un substrat riche en carbone, pendant plusieurs heures, dans un bioréacteur, afin qu’elles grossissent et se multiplient. Le bioréacteur est une cuve qui permet de contrôler les conditions de fermentation : température, pression en oxygène et acidité, entre autres. Il utilise des bactéries marines issues d’une collection privée appartenant l’université de Bretagne-Sud (UBS). Elles proviennent de souches isolées en mer d’Iroise sur différents mollusques (palourdes, coques, seiches...). Pour le substrat il a choisi des déchets végétaux issus de la filière agroalimentaire bretonne (fruits et légumes) afin de s’affranchir des cultures agricoles à vocation alimentaire.

A l’issue de cette première phase, l’étape de production des PHA proprement dite peut commencer. Elle va durer 70 heures environ. Nous transvasons notre mélange dans un second bioréacteur ou l’on diminue le substrat, afin de restreindre la quantité d’éléments nutritifs (magnésium, azote ou phosphore) nécessaires à la croissance et au développement des bactéries.

C’est lorsque les bactéries sont ainsi privées de nourriture qu’elles se mettent à fabriquer et à accumuler dans leur cytoplasme des granulés de PHA en tant que substance carbonée de réserve. En raison de leur faible solubilité, ces granulés, dont la taille est inférieure à un micron, exercent une pression négligeable sur les parois de la cellule bactérienne. C’est donc un matériau de stockage de carbone et d’énergie idéal pour les bactéries.

Nous avons cherché à optimiser la production des PHA en fonction des différents couples substrat-bactéries possibles, afin d’obtenir une production aux qualités constantes. Nous avons mis au point une technique de suivi en temps réel de cette production, (en injectant dans le cytoplasme des bactéries un marqueur fluorescent), qui permet d’évaluer qualitativement et quantitativement la teneur en PHA du milieu de culture. En pratique, nous arrivons à produire plusieurs grammes de PHA par litre.

lpv962Enfin, dernière étape pour obtenir du bioplastique : extraire les PHA du cytoplasme des bactéries. Il faut d’abord séparer les bactéries de leur milieu de culture, par centrifugation ou filtration. Puis détruire la membrane de la cellule bactérienne pour en extraire les PHA. Par exemple, on peut éclater la cellule bactérienne par pression mécanique, recourir à des enzymes pour dégrader les parois bactériennes et libérer les granulés de PHA, ou encore utiliser des tensio-actifs. Le laboratoire a eu recours à une combinaison de ces procédés dont le détail reste confidentiel. Les granulés de PHA obtenus pourront servir ensuite à la production de produits en plastique, par exemple des sacs ou d’autres emballages. En fin de vie, les PHA présentent un autre intérêt : leur biodégradabilité. En effet, le processus de polymérisation est réversible sous l’action d’une enzyme, la PHA dépolymérase, excrétée par les mêmes bactéries à l’origine de production des PHA. Ces bactéries sont donc capables de dégrader le PHA lorsqu’on les met au régime afin d’en récupérer les nutriments et l’énergie nécessaires à leur survie.

Ainsi, dans notre laboratoire, nous avons validé qu’un certain type de PHA est particulièrement biodégradable en milieu naturel marin. Nous avons réalisé un test de biodégradation dans un liquide à 25° composé d’eau de mer et de sable. Résultat : ce PHA a été dégradé à plus de 90% après 220 jours. Par comparaison, la principale matière végétale, la cellulose, qui fait référence en la matière, n’est dégradée qu’à 50% dans le même milieu.

La très forte biodégradabilité de ce PHA offre une perspective intéressante à l’heure où on cherche à limiter la pollution des mers et océans par les emballages en plastique.

Désormais, le laboratoire travaille à l’industrialisation de la production de PHA. Il existe un grand nombre de substrats et de bactéries possibles. On peut donc générer avec les PHA une large palette de polyesters aux propriétés mécaniques et physico-chimiques variées, notamment en termes de souplesse ou de rigidité. De telles qualités ouvrent la voie à des marchés de masse : emballages, produits d’hygiène jetables (rasoirs, brosses à dents, etc.).

Même si pour l’instant, les prix de fabrication élevés des PHA les réservent aux marchés des niches à forte valeur rajoutée : biomédical, impression 3D ou électronique.

Cependant, nous pensons que l’utilisation des ressources exclusivement renouvelables, les avancées technologiques pour développer des procédés industriels « propres » et la biodégradabilité feront des PHA des bioplastiques de choix dans un futur proche.

Source : La RECHERCHE N° 499, mai 2015

Par Stéphane BRUZAUD, professeur des universités au laboratoire d’ingénierie des matériaux de Bretagne (université de Bretagne-Sud).

Technologie : record de vitesse pour une imprimante 3D

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Astronomie : Tchouri, une comète pleine de vide ?

lpv964Observée de près depuis des mois par la sonde Rosetta, 67P/Tchouroumov dévoile un paysage d’une étonnante diversité : falaises, dunes, déporessions ...

Le dégazage de la comète explique en partie la grande variété de terrains observés.

La sonde européenne Rosetta a dévoilé un monde étrange dont personne n’avait imaginé la complexité. Rosetta, installée en orbite à une trentaine de kilomètres seulement de Tchouri, accompagne sa comète autour de son voyage autour du Soleil. Le 14 février, la sonde a même effectué un passage en rase-mottes à 6 kilomètres seulement du sol cométaire, fournissant des clichés d’une extrême finesse, où l’on distingue des détails d’une vingtaine de centimètres.

La comète, en se rapprochant de notre étoile, est en train de changer d’aspect. Au moment de sa rencontre avec Rosetta, en août dernier, Tchouri était à 540 millions de kilomètres du Soleil. En août prochain, elle passera au plus près de celui-ci, à 190 millions de kilomètres. Réchauffées par l’étoile, les glaces présentes sous sa surface se sublimeront et de puissants jets de gaz chargés de poussières fuseront, créant un gigantesque halo autour de l’astre.

L’enjeu scientifique : les comètes constituent les vestiges de l’époque qui a vu se former le système solaire, il y a plus de 4,5 milliards d’années. En raison de leur petite taille et de leur environnement très froid, ces objets glacés auraient en effet conservé la trace presque intacte de la matière primitive qui a donné naissance à notre étoile et à son cortège de planètes.

lpv965 1C’est cette histoire que Rosetta tente de décrypter. En quelques mois, la moisson de la sonde est déjà riche.
Première révélation : Tchouri, loin d’être symétrique, possède en réalité une forme complexe bilobée avec un « corps » de 4 kilomètres de long par 3 de large, un « cou » et une « tête » de 2,5 kilomètres de long sur 2 de large.

Les mesures de la composition des gaz éjectés par chacun des deux lobes a montré des différences notables, la tête expulsant plus d’eau et le corps plus de dioxyde de carbone.

En tournant autour de de sa comète, la sonde a multiplié les points de vue, ce qui lui a permis de cartographier une grande partie de la surface. Mis bout à bout, les clichés ont révélé une variété de terrains à laquelle personne ne s’attendait. La géologie de la surface est si diverse que les chercheurs ont découpé Tchouri en 109 régions, auxquelles ils ont donné des noms de divinités égyptiennes.

lpv965En se sublimant, les glaces présentes sous la surface évacuent de la matière. Une partie est définitivement perdue dans l’espace : la surface de la comète serait vaporisée sur deux mètres d’épaisseur en moyenne à chaque passage près du Soleil, tous les six ans et demi environ. Mais une autre fraction de la matière éjectée retomberait sur l’astre sous forme de poussières, dessinant alors ces grandes étendues lisses.
Relativement calme la plupart du temps, ce dégazage se ferait parfois d’une manière beaucoup plus violente : d’immenses poches de gaz sous la surface, arrachant au passage de gros fragments dont certains seraient éjectés en orbite et d’autres retomberaient sur le sol cométaire, formant les « rochers » visibles sur la surface. L’éjection du gaz se ferait uniquement par un petit orifice qui pourrait correspondre à ces puits d’où s’échappent les jets mis en évidence. Une fois le gaz évacué, ce qui reste du plafond de ces cavités s’effondrerait et formerait alors ces dépressions photographiées.

La mesure de la densité réalisée par Rosetta.

Valant environ 470 kilogrammes par mètre cube, cette densité est deux fois inférieure à celle de l’eau. Tchouri serait donc très poreuse, formée de vide, au moins 70%. Tel un immense gruyère, Tchouri pourrait donc bien être remplie de trous sous sa surface. Les scientifiques sont désormais persuadés : Tchouri est bien un fossile du système solaire.

L’eau sur Terre et sur Tchouri est différente.

C’est la grande surprise de la mission Rosetta : alors que beaucoup pensaient que les comètes avaient pu apporter l’essentiel de l’eau sur Terre en venant s’y écraser en nombre dans leur jeunesse, la sonde spatiale montre que l’eau de la comète Tchouri est en réalité très différente de celle de nos océans ; ses instruments ont découvert en effet que le rapport entre l’hydrogène et son isotope, le deutérium, contenu dans l’eau dégazée par Tchouri est trois fois supérieur à celui qui est mesuré sur Terre. Ces astres glacés ne seraient donc pas la source principale de l’eau terrestre. Selon certains, l’origine du précieux liquide serait plutôt à chercher du côté des astéroïdes.

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Source : La Recherche, n° 499, mai 2015, par Julien BOURDET, journaliste.

lpv968Architecture - mégaprojet au Moyen-Orient : les états de la région sont connus pour des réalisations architecturales hors du commun.
L’Arabie saoudite projette une ville pour 100 milliards de dollars.

Jusqu’en 2035, une ville complètement nouvelle pour deux millions d’habitants sera construite à une centaine de kilomètres au nord de Dchidda, au bord de la mer Rouge, la King Abdullah Economic City.

Objectif du projet : réaliser un nouveau centre commercial et logistique autour de la mer Rouge, une région avec un marché en pleine croissance. Le projet prévoit des parcs industriels, des écoles, hôpitaux et même un golf, ainsi qu’un port pouvant gérer 2,7 millions de containers par an.

Actuellement, la petite ville ne compte que 3 000 résidents, mais offre déjà 7 000 emplois. Jusqu’à 2020, la King Abdullah Economic City aura 50 000 habitants et offrira 28 000 emplois. Et 25% du projet sera déjà réalisé.

Le projet prévoit aussi des autoroutes reliant la nouvelle ville à Dschidda et aux cités de pèlerinage de Mkka et Medina.

L’entreprise Emaar Economic City en charge du projet est une filiale Emaar Properties de Dubai, laquelle a érigée le plus haut bâtiment au monde, le Burj Khalifa.

Actualités – produits : Apple, le nouveau iPhone 6 S et 6 Plus S.

lpv969En septembre, Apple introduira de nouveaux iPhone, c’est une quasi-certitude. Quelles seront les nouveautés ? Un analyste « réputé » a joué au jeu des prédictions.

De même qu’il y a des produits stars, il y a des analystes stars. C’est un peu le cas de Ming-Chi KUO, qui travaille pour KGI Securities, et par le passé connu son lot de prédictions avérées pour les annonces Apple. Généralement bien informé, il s’est évidemment aussi trompé de temps à autres, mais sa fiabilité générale est plutôt bonne.

  • Il annonce ainsi que la grosse nouveauté des iPhone 6 S et 6 Plus S sera l’arrivée de la technologie Force Touch, capable de faire la différence entre une pression forte ou légère à la surface de l’écran. Cette même techno pourrait également figurer dans l’iPad XL, qui pourra être lancé en fin d’année 2015 ou début 2016. Force Touch a fait ses premiers pas avec la Watch. Pour Ming-Chi KUO, cette nouvelle technologie sera l’argument de vente principal - notamment parce qu’elle offrira de nouveaux usages.
  • Jouant au grand jeu des vases communicants, la firme devrait introduire un nouveau coloris pour ses iPhone : l’or rose, qui a été introduit pour les Watch Edition. Le boîtier ne devrait toutefois pas être en or, comme pour la montre connectée.
  • Les ingénieurs de Cupertino devraient ajouter un microphone près du haut-parleur afin d’améliorer la qualité des appels, notamment.
  • Selon Ming-Chi KUO, la prochaine génération d’iPhone pourrait inaugurer également la gestion.

Un nouveau processeur devrait entrer dans la danse. Selon toute logique, il s’agira de l’Apple A9, qui sera épaulé par 2 Go de Ram LPDDR4, soit le double de ce qu’embarque l’iPhone 6 aujourd’hui.

  • L’appareil photo devrait voir son capteur mis à jour, « probablement pour un capteur 12 Mpixels » contre 8 Mpixels actuellement.
  • Les équipes de Tim Cook devraient s’attaquer au problème des iPhone pliés en changeant de matériau et en modifiant le design interne de l’appareil.
  • Soumis à de nombreuses conditions, l’iPhone 6 Plus S pourrait voir le Gorilla Glass remplacé par du saphir synthétique. Encore faudra-t-il que les tests de solidité donnent de bons résultats et que la production soit suffisante.

Apple devra améliorer le taux de reconnaissance de son Touch ID, le lecteur d’empreintes digitales intégré aux iPhone depuis le 5S. Ce qui devrait permettre de renforcer son usage pour les paiements mobiles - Enfin, l’analyste prévoit que les nouveaux iPhone entreront en production de masse mi-août ou fin août au plus tard. Selon ses estimations, ces deux iPhone cuvée 2015 devraient s’écouler entre 80 et 90 millions d’unités d’ici au 31 décembre. Pour mémoire, lors du dernier trimestre 2014, dont les résultats ont été communiqués en janvier dernier, Apple a écoulé environ 74,4 millions d’iPhone.

Source : 01net du 13 mai 2015, signé Pierre FONTAINE.

*Les articles qui figurent dans cette rubrique sont transmis à titre d'information scientifique et / ou Technique. Ils ne sont en aucun cas l'expression d'une prise de position de l'UDISS ou d'un jugement de valeur

   
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