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La réaction chimique qui nourrit le monde - Daniel D. Dulek

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    Quelle est selon vous
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    la plus importante découverte
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    des derniers siècles ?
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    Est-ce l'ordinateur ?
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    La voiture ?
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    L'électricité ?
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    Ou peut-être la découverte de l'atome ?
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    Je dirais que c'est cette réaction chimique :
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    une molécule d'azote gazeux
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    plus trois molécules d'hydrogène gazeux
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    donnent deux molécules d'ammoniac gazeux.
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    C'est le procédé Haber,
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    la liaison dans l'air de molécules d'azote
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    à des molécules d'hydrogène,
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    la transformation d'air en engrais.
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    Sans cette réaction,
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    les agriculteurs ne seraient capables
    de produire de la nourriture
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    que pour 4 milliards de personnes ;
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    la population actuelle
    est d'un peu plus de 7 milliards.
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    Sans le procédé Haber,
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    plus de 3 milliards de personnes
    n'auraient rien à manger.
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    Vous voyez, l'azote sous forme de nitrate, NO3,
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    est un nutriment essentiel
    pour la survie des plantes.
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    Lorsque les cultures poussent,
    elles consomment l'azote,
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    et l'éliminent du sol.
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    L'azote peut être restauré
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    via de longs processus naturels de fertilisation
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    comme la décomposition des animaux,
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    mais les hommes
    veulent produire de la nourriture
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    beaucoup plus vite que ça.
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    Maintenant, voici le côté frustrant :
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    78% de l'air est composé d'azote,
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    mais les cultures ne peuvent pas simplement
    prendre l'azote de l'air
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    parce qu'il contient
    des liaisons triples très fortes
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    que les cultures ne peuvent pas rompre.
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    Ce qu'Haber a fait essentiellement
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    était de trouver un moyen
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    de prendre cet azote de l'air
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    et le mettre dans le sol.
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    En 1908, le chimiste allemand Fritz Haber
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    a développé un procédé chimique
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    pour utiliser la vaste réserve d'azote de l'air.
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    Haber a trouvé un procédé
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    qui prenait l'azote de l'air
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    et le liait à l'hydrogène
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    pour former de l'ammoniac.
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    L'ammoniac peut ensuite
    être injecté dans la terre,
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    où il est vite transformé en azote.
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    Mais si le procédé de Haber
    devait être utilisé
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    pour nourrir le monde,
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    il fallait trouver un moyen
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    de créer une grande quantité d'ammoniac
    rapidement et facilement.
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    Afin de comprendre
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    comment Haber a accompli cet exploit,
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    on doit savoir quelque chose
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    à propos de l'équilibre chimique.
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    L'équilibre chimique peut être atteint
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    quand il y a une réaction
    dans un récipient étanche.
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    Par exemple, disons qu'on mette
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    de l'hydrogène et de l'azote
    dans un récipient étanche
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    et qu'on les laisse réagir.
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    Au début de l'expérience,
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    on a beaucoup d'azote et d'hydrogène,
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    donc la formation d'ammoniac
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    se produit à une vitesse élevée.
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    Mais au fur et à mesure que
    l'hydrogène et l'azote réagissent
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    et sont consommés,
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    la réaction ralentit
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    parce qu'il y a moins d'azote et d'hydrogène
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    dans le récipient.
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    A la fin, les molécules d'ammoniac
    atteignent un point
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    où elles commencent à se décomposer
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    en azote et hydrogène.
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    Après un certain temps, les deux réactions,
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    la création et destruction d'ammoniac,
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    vont atteindre la même vitesse.
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    Lorsque ces deux vitesses sont égales,
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    on dit que la réaction a atteint l'équilibre.
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    Ca peut paraître bien, mais ça ne l'est pas
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    quand ce qu'on veut
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    est juste créer beaucoup d'ammoniac.
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    Haber ne veut pas que l'ammoniac
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    se décompose du tout,
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    mais si on laisse simplement la réaction
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    dans un récipient étanche,
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    c'est ce qui va arriver.
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    C'est là qu'Henry Le Chatelier,
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    un chimiste Français,
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    peut aider.
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    Il a trouvé
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    que si on prend un système à l'équilibre
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    et qu'on y ajoute quelque chose,
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    comme, disons, de l'azote,
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    le système va travailler
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    à revenir à l'équilibre.
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    Le Chatelier a aussi découvert
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    que si on augmente
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    la pression dans un système,
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    le système essaie
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    de revenir à la pression qu'il avait.
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    C'est comme être dans une salle bondée.
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    Plus il y a de molécules,
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    plus il y a de pression.
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    Si on revient à notre équation,
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    on voit que du côté gauche,
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    il y a quatre molécules à gauche
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    et seulement deux à droite.
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    Donc si on veut que
    la salle soit moins bondée,
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    et donc qu'il y ait moins de pression,
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    le système va commencer
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    à combiner l'azote et l'hydrogène
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    pour former des molécules d'ammoniac
    plus compactes.
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    Haber s'est rendu compte que pour fabriquer
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    de grandes quantités d'ammoniac,
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    il devrait créer une machine
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    qui ajouterait continuellement
    de l'azote et de l'hydrogène
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    tout en augmentant la pression
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    sur le système à l'équilibre,
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    ce qu'il a fait.
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    Aujourd'hui, l'ammoniac
    est un des composés chimiques
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    les plus produits du monde.
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    Approximativement 131 millions de tonnes
    sont produites chaque année,
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    soit environ 290 milliards de livres d'ammoniac.
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    C'est à peu près la masse
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    de 30 millions d'éléphants d'Afrique,
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    qui pèsent environ 10 000 livres chacun.
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    80% de cet ammoniac
    est utilisé dans la production d'engrais,
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    tandis que le reste est utilisé
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    dans les nettoyants industriels et ménagers
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    et pour produire d'autres composés de l'azote,
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    comme l'acide nitrique.
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    Des études récentes ont montré
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    que la moitié de l'azote de ces engrais
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    n'est pas assimilé par les plantes.
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    Donc on retrouve de l'azote
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    sous forme de composé chimique volatile
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    dans l'eau et l'atmosphère de la Terre,
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    endommageant gravement l'environnement.
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    Bien sûr, Haber n'avait pas prévu ce problème
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    quand il a présenté son invention.
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    Donnant suite à sa vision novatrice,
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    les scientifiques d'aujourd'hui recherchent
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    un nouveau procédé de Haber du 21e siècle,
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    qui attendrait le même niveau d'aide
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    sans les conséquences dangereuses.
Title:
La réaction chimique qui nourrit le monde - Daniel D. Dulek
Description:

Voir le cours complet: http://ed.ted.com/lessons/the-chemical-reaction-that-feeds-the-world-daniel-d-dulek

Comment fait-on pousser des cultures assez vite pour nourrir les milliards d'habitants de la Terre ? On appelle ça le procédé de Haber, il transforme l'azote de l'air en ammoniac, lui même facilement converti dans le sol en nitrate dont les plantes ont besoin pour survivre. Bien qu'il ait augmenté l'approvisionnement de nourriture à travers le monde, le procédé de Haber a aussi fait payer un lourd tribut à l'environnement. Daniel D. Dulek se plonge dans la chimie et ses conséquences.

Cours par Daniel D. Dulek, animations par Uphill Downhill.
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English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:19

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