Les Jeunes, la Chimie et les Sciences de la Vie : conférences

Accessible aux 3e, 4e, 5e et 6e secondaire

En parcourant les différents moments de leur journée ou les pièces de leur maison, les élèves découvriront que la chimie est présente à tous moments mais se cache aussi dans la cuisine, la chambre à coucher, la salle de bain, le garage, le jardin, etc. Des exemples sont systématiquement donnés pour illustrer cette proximité parfois inattendue.

C’est aussi l’occasion d’apprendre comment le chimiste, qu’il exerce son métier dans l’industrie, dans l’enseignement ou encore dans les hôpitaux, contribue à la recherche, à la mise au point et à l’amélioration de notre confort quotidien mais aussi, et surtout, à la recherche des solutions qu’il faudra trouver pour enrayer les dysfonctionnements actuels (environnement, société, …) dont la chimie est, trop souvent, accusée d’être à l’origine.

Enfin, la conférence est interactive et mène les élèves à réfléchir à l’utilisation raisonnée de la chimie et des sciences de la vie, qui bien que jouant un rôle clé pour notre bien-être, sont des matières à maîtriser avec rigueur et à exploiter avec discernement.

Accessible aux 5e et 6e secondaire

De nos jours, on oppose très souvent « Nature » et « Chimie ». Combien de fois n’entend-on pas des phrases du style « Cet aliment a un goût chimique », le terme « chimique » étant utilisé par opposition à « naturel » pour exprimer une saveur désagréable ?

Le nouvel engouement pour les produits dits « bios » ou « écologiques », oppose les produits dits « naturels » aux produits dits « chimiques », issus de l’industrie. Dans la vie courante, chimie et nature sont vus comme contradictoires. Et pourtant... Que serait la chimie sans la nature ?

Cette conférence a pour but de remettre les choses dans leur contexte, de montrer que nature et chimie ne sont pas forcément antinomiques, bien au contraire. La nature et, plus particulièrement, le monde végétal est un concentré de chimie. Les chimistes s’en inspirent d’ailleurs très largement…

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La chimie est souvent vue comme une science mettant en œuvre des produits synthétiques et des processus compliqués… et pourtant la chimie est présente dans de nombreux objets du quotidien et également dans le domaine du vivant et de l'alimentation.

De la cabosse à la dégustation, les différents processus (bio)chimiques mis en œuvre à chacune des étapes de la fabrication du chocolat sont au cœur de cette conférence. L'exemple de la barre chocolatée nous permettra de montrer l'importance de la chimie et de ses outils d'analyse dans la conception de produits à vous ravir les papilles.

A l'issue de cette conférence riche en saveurs et arômes, fermentation, torréfaction ou analyse sensorielle n'auront plus de secret pour vos élèves !

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La conférence vous emmène à la découverte de la chimie présente dans notre salle de bain. D’où vient le savon et comment lave-t-il ? Comment la crème hydratante hydrate ? Comment réussir son brushing ou une permanente ? De quoi est constitué le maquillage ? Toutes ces crèmes, huiles, et produits plus ou moins sophistiqués destinés à laver, hydrater, embellir, ralentir le vieillissement, protéger du soleil, ou faire bronzer…proviennent de la rencontre de la chimie et de la biologie appliquée à la peau ou aux cheveux.

Après une introduction aux bases de la cosmétologie et à son cadre légal, les différents produits cosmétiques seront évoqués au travers des processus d’obtention des matières premières nécessaires à leur fabrication artisanale ou industrielle, de leurs propriétés chimiques, de leur formulation et des propriétés finales recherchées. Les détergents et lessives seront également discutés.

La conférence aborde également le cycle de vie d’un produit cosmétique, de sa conception à sa mise sur le marché.

Un aperçu des différents secteurs d’emploi en cosmétologie, leurs métiers et les études qui y conduisent est également donné.

Accessible aux 5e et 6e secondaire

De la carrosserie au moteur, en passant par les intérieurs, les carburants et autres fluides, la conférence fait le point sur les développements de la chimie qui contribuent à améliorer le confort et la sécurité de la voiture.

Elle montre aussi que c’est la chimie qui permet de concevoir et fabriquer des voitures de mieux en mieux inscrites dans le développement durable.

A l’heure où la mobilité doit être repensée, la conférence permet aussi de faire le point sur les différentes solutions pour la voiture de demain. Celle-ci sera-t-elle électrique sur batterie ou sur pile à hydrogène ? Encore une fois, ce sera à la chimie de proposer des solutions. Mobilité, environnement, économie, technologie, confort, sécurité...dans l'automobile, la chimie est vraiment partout !

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Comment fabriquer des produits respectueux de l’environnement et plus durables ? Comment éviter les accidents, réduire la consommation des ressources, diminuer la production de déchets, réduire la pollution, diminuer les risques…

Cette conférence explique le concept de « chimie verte » ou chimie écologique, un outil au service du développement durable qui permet de satisfaire les besoins de la génération présente sans compromettre ceux des générations futures. La chimie verte est fondée sur 12 principes qui seront illustrés à travers des exemples historiques, allant de l’économie d’atomes, l’économie d’énergie à la maîtrise des risques, en passant par l’utilisation de matières premières renouvelables.

Une fois les 12 fondements décrits, leur intégration de manière globale dans un processus de production industrielle sera illustrée par des cas concrets et discutée lors d’un débat.

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Le pétrole et le gaz naturel constituent encore aujourd’hui un enjeu géopolitique majeur.

La richesse de la composition du pétrole en fait une matière première idéale en chimie organique; le pétrole est en effet à la base du développement de la pétrochimie, toute une filière permettant la fabrication d’objets de notre quotidien. La conférence passe en revue les étapes de la formation du pétrole et du gaz naturel, et l’évolution des techniques de prospection et d’extraction. Des échantillons de pétrole brut de différentes provenances seront présentés aux élèves.

Après la définition du terme ‘hydrocarbure’ (paraffine, oléfine, naphtène, aromatique), différentes notions seront expliquées, telles que distillation, cracking, reforming, isomérisation, catalyse et indice d’octane. Seront aussi abordés la géopolitique du pétrole, l’interaction entre les prix et les réserves exploitables ainsi que le mécanisme et la nécessité du trading. Le pétrole, cette denrée devenue indispensable à notre mode de vie est pourtant à consommer avec modération car il est épuisable et génère du CO2 lors de sa combustion. Des alternatives devront être utilisées, notamment pour la mobilité et les transports. L’incorporation des biocarburants, biodiesel et bioéthanol, sera également discutée.

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Les plastiques sont partout. Dans de nombreux objets de notre quotidien : on les utilise pour se meubler, pour s’habiller, se déplacer, pour protéger nos aliments ou faire du sport…Ils sont pratiques, flexibles ou rigides, polyvalents, légers, isolants, imperméables, bon marché sans oublier leur importante valeur ajoutée. Mais que sont les matières plastiques ? Pourquoi autant de plastiques ? Autant de diversité ? Comment les fabrique-t-on ? Comment les transforme-t-on en ces produits finis qui nous sont si familiers dans notre quotidien…

La première partie de la conférence consiste en une présentation générale des matières plastiques : composition et structure chimique, propriétés, avantages et inconvénients, fabrication, transformation par extrusion, injection et impression 3D, multiples exemples d’applications.
Ensuite, la conférence donnera un aperçu des « bioplastiques », ces polymères innovants issus de matières premières renouvelables (biosourcés) ou possédant la propriété de se décomposer rapidement (biodégradables) ou d’être utilisables en médecine humaine (biocompatibles).

La deuxième partie est l’occasion de s’interroger sur l’enjeu que représente l’énorme production et la consommation de plastiques que notre société connaît depuis les années 1950. Comment recycler ce qui a déjà été utilisé ? Comment produire autrement ? Quelles sont les innovations dans ces domaines ? Comment limiter l’empreinte écologique ?

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Les plastiques font l'objet de nombreuses critiques justifiées : ils sont fabriqués à partir de pétrole, source épuisable ; les déchets plastiques polluent gravement les sols et les mers pour très longtemps ; leur incinération en fin de vie génère du CO2...

Et pourtant, les plastiques apportent aussi des solutions pour la transition énergétique indispensable à l’heure actuelle. Par exemple, ils permettent l’isolation thermique des immeubles. Utilisés comme emballage, ils permettent de réduire le poids des marchandises et donc de réduire la consommation énergétique lors du transport. Dans de nombreuses applications, ils évitent l'utilisation de matériaux énergivores comme l'acier. Dans le domaine médical, ils sont devenus irremplaçables tant ils ont permis d’améliorer les conditions d’hygiène que des avancées thérapeutiques. Enfin, si tout ce qui est réalisé en plastique à l’heure actuelle devait l’être à partir de polymères extraits de la nature, celle-ci ne pourrait nous fournir les ressources nécessaires.

Cette conférence passe en revue les avantages et inconvénients des plastiques sur l'ensemble de leur cycle de vie. Elle lèvera le voile sur les efforts réalisés par l'industrie des plastiques pour réduire leur empreinte écologique : plastiques durables à longue durée de vie, plastiques recyclables grâce à l’éco-conception, clé de l’économie circulaire. La piste des plastiques biodégradables et biosourcés sera aussi discutée. Du temps sera consacré à une discussion ouverte en fin d'exposé.

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La conférence commence par une explication du rôle des principaux gaz à effet de serre (GES), en particulier le CO2, dans l'augmentation des températures conduisant au dérèglement climatique. L'origine de ces GES est détaillée et suivie d’une explication simple des engagements de la COP 21.

À la suite de ce constat, le rôle majeur que joue et jouera la chimie pour lutter contre le réchauffement climatique sera décrit. Un grand nombre de solutions seront abordées, telles que la capture du CO2 et sa ré-utilisation pour fabriquer des plastiques par exemple ; l’amélioration des procédés chimiques industriels, les énergies alternatives non émettrices (solaire, vent,…), les nouvelles approches de la mobilité, la réduction de nos besoins en énergie grâce à une utilisation rationnelle et l’innovation en termes d’isolation, d’éclairage, etc..; la réduction des émissions de certains GES liées à l’agriculture ou aux transports, ou encore l’éradication d’autres GES comme les fluorocarbonés.

Pour chacune des solutions évoquées, tant les avantages que les défis à relever seront expliqués.

La conférence s’achèvera par une discussion ouverte : devrons-nous changer notre mode de vie ?

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Les media et les politiciens nous en parlent de plus en plus. Ce serait une solution d’avenir pour remplacer les énergies fossiles, le charbon, le pétrole et le gaz, et réduire ainsi les émissions de CO2 ! L’hydrogène H2, quelle est cette molécule ? Quelles sont ses propriétés ? Où la trouve-t-on ? Quelles sont la demi-douzaine de solutions pour la produire, et à quel coût ? Et vu ses propriétés physico-chimiques, quelles sont les solutions pour stocker et transporter cette molécule ? Et si l’hydrogène pouvait remplacer les énergies fossiles, dans quelles applications pourrait-on l’utiliser ? Dans l’automobile ? Dans le chauffage résidentiel ? Dans la production d’électricité ? Dans l’industrie chimique ? Dans le transport aérien ? Dans l’aérospatiale ? Voilà donc de nombreuses questions où nous verrons comment l’hydrogène pourrait être produit et utilisé !

Quelques éléments qui seront abordés dans la conférence, en fonction de l'intérêt des élèves et de la spécialisation du conférencier :

• Présence de l’hydrogène dans l’univers et sur la terre
• Composition atomique de l’hydrogène, isotopes et propriétés physico-chimiques
• L’hydrogène dans la chimie, présence et propriétés
• Les différents modes de production de l’hydrogène : hydrogène « noir », « brun », « gris », « turquoise », « bleu », « vert », « jaune », … et l’intérêt actuel de ces différentes voies
• Le cas spécifique des électrolyseurs pour la production de l’hydrogène « vert »
• Comment stocker et transporter l’hydrogène ? Pourquoi tant de précautions ?
• Utilisation dans
  • l’automobile : cellule à combustible
  • le chauffage résidentiel : cellule à combustible ou turbine à hydrogène
  • la production d’électricité : turbine à hydrogène
  • la chimie : hydrogénation catalytique de nombreux produits
  • l’aérien : projets Airbus d’avions électriques
  • l’aérospatiale : boosters de la fusée Ariane
  • le rêve de la fusion nucléaire : le programme ITER et des premiers résultats

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La conférence commence par un large panorama énergétique du 21e siècle avec la description de différents scénarios pour le futur.

Elle dresse un inventaire des leviers disponibles (favoriser certaines énergies, proposer des taxes, …) avec leurs limites et contraintes.

Il sera demandé aux élèves par groupe de 2 ou 3, en utilisant le logiciel de simulation EN ROADS (créé par le MIT, très simple à utiliser) de définir une politique énergétique en choisissant certains leviers pour réduire l’augmentation maximum de température à 2 degrés. ils auront ainsi l’occasion de visualiser l’impact de leurs décisions sur les émissions de CO2, l’augmentation de température, …
Les groupes pourront présenter leurs choix qui seront discutés avec l'ensemble de la classe.

Prérequis : Ordinateur/tablette pour 2-3 élèves et un accès à internet (wifi) dans la classe

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Comment naît une thérapie ? Comment sont découverts, fabriqués, testés les nouveaux médicaments ? Quelles propriétés doivent-ils posséder ?

A travers des exemples concrets : maladies neurologiques et infectieuses, les différentes étapes de la naissance d’une thérapie seront détaillées. De la recherche à la production en passant par les phases de développement pré-cliniques et cliniques, la mise au point d’un nouveau médicament est un processus long et complexe.

Ce sera aussi l’occasion d’en apprendre plus sur les divers profils professionnels associés aux nombreuses étapes de la création d'un médicament.

De nouvelles formes de thérapies seront également abordées, ainsi que le rôle des biotechnologies, de plus en plus présentes dans les méthodes de production comme dans les approches thérapeutiques.

Accessible aux 5e et 6e secondaire

L’actualité met régulièrement en évidence certains problèmes liés à la toxicité de substances que nous respirons, ingérons ou manipulons tous les jours : peinture, essence, chlore dans les piscines, dioxines, tabac, farines animales, etc.

Les médias crient rapidement au scandale sans toujours s’informer sur la nature réelle des dangers et des risques. « Tout est poison, c’est la dose qui distingue le poison du médicament », tel est le postulat de cette conférence.

Une série de composés (aliments, substances, médicaments, etc.) seront passés en revue et leur métabolisme et leurs effets tant bénéfiques que néfastes seront expliqués.

Ceci permettra aux élèves d’être confrontés aux concepts de toxicologie, méthodes, concentration, métabolisme, et dégradation. Les notions de danger et de risque seront clairement expliquées ainsi que les différentes questions de base que doivent se poser les toxicologues pour répondre à cette interrogation : la substance présente- t-elle un risque ?

Accessible aux 5e et 6e secondaire

Plus que jamais, les maladies infectieuses sont au cœur de l’actualité. Bactéries, virus sont vecteurs de maladies contre lesquelles il est parfois difficile, voire impossible de trouver un traitement. Bien que décriée par certains, la vaccination est dans de nombreux cas, le seul moyen efficace de lutter contre ces microbes.

Depuis la découverte du principe du vaccin par Louis Pasteur au 19ème siècle, la vaccination a permis d’éliminer (ou presque) un bon nombre de maladies de la surface de la terre, telles que la peste, le choléra, ou plus récemment la polio. A la croisée de la biologie, de la chimie et des biotechnologies, la vaccinologie est une discipline passionnante et en constante évolution. Au cours du temps et grâce à la recherche, les vaccins sont devenus de plus en plus nombreux, mais aussi plus efficaces et plus sûrs.

Après une introduction au monde microbien et à quelques notions d’immunologie, cette conférence retrace l’histoire de la vaccination de Pasteur à nos jours. Le vaccin sera abordé de sa conception à sa mise sur le marché en accord avec les exigences de l’OMS. Enfin, le point sera fait sur les différents modes de vaccination dont nous disposons en 2020 et sur les perspectives d’avenir dans le domaine. Les avantages et les risques liés à la vaccination seront discutés.

Accessible aux 5e et 6e secondaire

Le nombre de cancers ne fait malheureusement qu’augmenter, mais le nombre et la diversité des thérapies se développent plus rapidement encore.

Le diagnostic et les traitements appartiennent au monde médical, mais nombre de ces examens et de ces traitements font appel à des molécules chimiques de plus en plus diverses.

Les nouvelles techniques d’imagerie médicale font appel à des agents de contraste permettant de mieux situer et gérer les problèmes. Les nouveaux traitements font appel à la médecine nucléaire, mais aussi à des molécules chimiques toujours plus performantes. De nombreux cancéreux sont devenus des cancéreux chroniques avec une espérance de vie toujours plus longue. Des espérances de vie de 5 à 10 ans en 2000 dépassent maintenant les 20 ans, et avec un confort de vie optimal.

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La Belgique est un leader européen dans le domaine des biotechnologies. Ce secteur pourvoit de nombreux emplois. Mais si les biotechnologies font beaucoup parler d’elles, on a souvent une perception floue et incertaine de ce qu’elles sont en réalité.

La conférence décortique le terme « biotechnologies » et illustre les différents domaines d’application de ces technologies basées sur le monde du vivant. On les retrouve par exemple dans des méthodes de dépollution par bioremédiation, qui utilisent des microorganismes non modifiés pour leurs propriétés de fixation, de dégradation, de transformation, etc… de substances polluantes. Dans d’autres cas, les micro-organismes sont modifiés génétiquement (OGMs, organisme génétiquement modifié) par exemple, pour augmenter la résistance d’une culture de maïs.

Les biotechnologies permettent également de transformer une matière première d’origine végétale en carburant ou en matière plastique, telle que le PLA obtenu à partir de l’amidon du maïs. Enfin, les biotechnologies sont largement utilisées dans le secteur de la santé et du biopharma en particulier. Elles ont permis de grandes avancées thérapeutiques en permettant la production de thérapies impossibles à obtenir par voies purement chimiques.

Ceci sera illustré par des exemples représentatifs : celui du diabète et la production d’insuline, ainsi que l’ingénierie de protéines thérapeutiques.

Accessible aux 5e et 6e secondaire

Dans cette conférence, vous partirez à la découverte d’un nanomonde rempli de structures aux propriétés nouvelles et plus surprenantes les unes que les autres : graphène, fullerènes, nanotubes de carbone...

Au travers d’une multitude d’applications, les nanotechnologies seront (et sont déjà) omniprésentes dans notre vie de tous les jours ! Des vêtements intelligents aux fenêtres anti-salissures, en passant par des implants biocompatibles et autres pansements cicatrisants, quels sont les secrets de ces matériaux d’un futur proche ? Quelles techniques permettent de manipuler à l’échelle atomique les constituants de la matière ? Et quels seront les défis à relever ?

Accessible aux 5e et 6e secondaire

Le GSM est composé de 70 éléments du tableau de Mendeléev dont une large proportion sont des métaux et terres rares qui nécessitent parfois des techniques d'extraction complexes et font l'objet de tensions géopolitiques non négligeables.

La conférence abordera un large panel de sujets :

• comment les téléphones portables ont-ils évolué ?
• comment extrait-on des minéraux du sol et comment les traite-t-on afin de pouvoir les intégrer dans du matériel électronique ?
• de quoi est composé un gsm ?
• quelle influence peut avoir la géopolitique sur l'avenir du gsm ?

Cela permettra aux élèves de mieux comprendre la complexité de notre monde, d'être sensibilisés aux compromis (y compris environnementaux) à faire pour continuer à utiliser des gsm et ainsi de renforcer leur esprit critique.

Accessible aux 6e secondaire

Le nucléaire est régulièrement au centre des débats liés à l'énergie, au climat et à l'innovation. Mais comment fonctionne réellement cette technologie ? Quel rôle la chimie joue-t-elle dans l'extraction des matières premières, la fabrication des combustibles, le fonctionnement des réacteurs ou encore la gestion des déchets radioactifs ?

Cette conférence propose aux élèves de découvrir les multiples facettes de l'industrie nucléaire, ses applications dans la production d'énergie et dans le domaine médical, ainsi que les défis et opportunités qui accompagnent son développement. Elle aborde également les technologies actuellement à l'étude, comme les petits réacteurs modulaires ou la fusion nucléaire, afin d'ouvrir la réflexion sur l'avenir énergétique de nos sociétés.