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science et technologie

par Dalilabdd, le 16/11/2020 à 14:00 - 122 visites

1-Expliquer pourquoi les méthodes utilisées dans les laboratoires ne sont souvent pas adaptées économiquement et techniquement à la production industrielle d’un produit
2-Quelles est la différence entre le pétrole dit « classique » et le « non classique » ?
3-Selon vous, quels sont les risques les plus fréquents en matière de sécurité et de santé au travail ?

Réponse du Guichet du savoir

par gds_et, le 17/11/2020 à 15:35

Bonjour,

Commençons par préciser qu’en raison de la situation sanitaire actuelle, nous sommes en télétravail et ne pouvons pas consulter les documents de la bibliothèque pour effectuer nos recherches. Pour vous répondre, nous devons nous contenter des ressources trouvées sur internet.

Pourquoi les méthodes utilisées dans les laboratoires ne sont souvent pas adaptées économiquement et techniquement à la production industrielle d’un produit ?

Entre les méthodes utilisées en laboratoire et la production industrielle, il y a un important changement d’échelle :

« Le chimiste de laboratoire s'intéresse surtout au mécanisme des réactions, par exemple à la nature des états activés des molécules ; il raisonne à l'échelle de la liaison chimique et des structures moléculaires, c'est-à-dire à l'échelle du nanomètre. L'ingénieur qui met en œuvre la réaction chimique s'attaque en fait à des phénomènes macroscopiques qui, malgré leur prodigieuse diversité apparente, sont presque toujours des phénomènes de transfert d'un point à un autre, ou d'une phase à une autre (transferts de masse, d'énergie, de quantité de mouvement), qui accompagnent ou conditionnent les opérations chimiques ou physiques. S'il n'ignore pas le jeu de destruction et de restructuration de l'architecture fine de la matière, ce n'est pas cette connaissance qui est le plus utile à son action, mais celle des cinétiques globales des transformations, commandées à la fois par la vitesse des réactions chimiques (liée à leurs mécanismes intimes) et par les mécanismes qui assurent la rencontre des molécules. Le génie chimique s'intéresse donc aux différents courants tels que les courants des composants (ou de leur masse totale, complétée par la connaissance des diverses concentrations), le flux de chaleur et plus généralement d'énergie, les quantités de mouvement, etc. ; mais il lui faut connaître en outre les variables qui caractérisent en chaque point l'état du système (pression, température...). »
Source : Henri ANGELINO, Henri GIBERT, Pierre PIGANIOL, « GÉNIE CHIMIQUE », Encyclopædia Universalis

« La cinétique de développement d’un projet qui trouve son origine dans une innovation développée au stade laboratoire dépend de la réussite des différentes phases de montée en échelle, c’est¬ ଠdire, de ce qui est plus communément appeléle « scale up ». Les difficultés rencontrées lors de la montée en échelle d’un projet, sont d’ordres « culturel », technique et économique. Plusieurs stratégies de développement peuvent être mises en œuvre, qui doivent toutes conduire à la réalisation d’une production techniquement et économiquement viable. »
Source : Du rêve de la paillasse à la réalité d’une usine industrielle, Colloque Adebiotech ScaleUP

« De la synthèse d'un principe actif au niveau du laboratoire à sa production industrielle, il y a un mur à franchir, celui de la montée en échelle, que l'on appelle aussi scale up. Ce n'est pas parce que l'on a identifié une voie de synthèse et que l'on arrive à produire quelques dizaines de grammes d'une substance chimique dans un laboratoire que l'on arrivera à la produire à l'échelle de la tonne. Les acteurs de la chimie fine à façon ont cependant fait de cette montée en échelle leur profession, ils la pratiquent quasiment au quotidien, qu'ils aient à mettre au point des voies de synthèse originales, ou que leur soit confié un procédé déjà développé. Chez PCAS, Didier Combis, directeur Exclusive Synthesis et Pharma Chemicals, explique que le gros de l'activité de scale up est effectué sur des molécules qui arrivent en phase II de développement et qu'il faut industrialiser alors qu'elles étaient jusqu'à présent produites en kilolab. « On vient aussi nous voir avec des procédés chinois développés vite et pas cher, mais avec des problèmes de qualité et de mauvais profils environnementaux. On nous demande de revoir le procédé et de le fiabiliser », explique-t-il, évoquant le cas des start-up américaines qui souhaitent aller au plus vite à la preuve de concept. Les phases I sont alors réalisées avec de petits budgets. Mais lorsque les produits arrivent en phase II, les start-up cherchent de la fiabilité industrielle et des sociétés sous-traitantes bien établies.
« En chimie, la montée en échelle est sans doute plus complexe que dans d'autres secteurs industriels. Les réactions chimiques sont régies par des dizaines, voire des centaines de paramètres, qui ne sont pas forcément connus », poursuit Yvon Bastard, directeur technique d'Axyntis. Loin de pouvoir tout contrôler, les acteurs de la chimie fine se basent donc sur un ensemble de paramètres critiques comme la température, la pression, le temps d'introduction des réactifs, l'agitation... Puis, ils réalisent en laboratoire un travail préliminaire de collecte de données. L'objectif est d'optimiser la valeur de ces paramètres et de connaître l'impact de leur variation sur la qualité d'un produit et sur son rendement. « Tout dépend des projets. On peut être amenés à pratiquer des plans d'expérience très complets, mais pour des projets simples, on a tendance à adopter des approches simplifiées », témoigne Yvon Bastard (Axyntis). « C'est une négociation ouverte avec le client pour savoir jusqu'où on peut aller dans l'amélioration », confirme Didier Combis (PCAS).
Une fois que le procédé a été modélisé et que les chercheurs ont déterminé des fenêtres opératoires pour les paramètres critiques, vient l'industrialisation. Il faut choisir les équipements qui pourront être utilisés pour réaliser la synthèse. De préférence en utilisant l'existant. « On entre dans un certain empirisme et c'est là qu'il faut avoir une parfaite connaissance des équipements dont nous disposons », témoigne Yvon Bastard. « Chez Axyntis, nous avons un responsable industriel qui connaît les équipements et leurs caractéristiques et qui a la possibilité de réfléchir à la conception de nouveaux équipements si une synthèse ne peut pas être conduite dans nos installations », ajoute-t-il. Cette première étape d'industrialisation est néanmoins conduite dans des unités de taille intermédiaire, c'est l'échelle pilote dont la production s'échelonne de quelques kg à quelques centaines de kg. Elle permet de vérifier que le procédé réagit comme on l'attendait, avant de passer à l'échelle industrielle, plus proche de la tonne. « Les plus grosses surprises, on les retrouve au pilote. Entre le kilolab et le pilote, il y a un facteur d'échelle plus important qu'entre le pilote et l'industrialisation », explique Didier Combis. Aussi, PCAS s'est doté de pilotes dans toutes ses usines, en particulier sur ses quatre sites GMP.
Mais la réalité est souvent moins idéale. « Les difficultés du scale up restent importantes car les systèmes en batch que nous utilisons nous donnent du fil à retordre », témoigne Yvon Bastard (Axyntis). En cause, les études préliminaires qui sont loin d'être aussi exhaustives que les chimistes le souhaiteraient. « En général, on sélectionne où il faut investir en R&D car le temps est essentiel dans l'industrie pharmaceutique. Il faut être capables de faire juste ce qu'il faut quand il faut », insiste Yves Robin, directeur innovation d'Isochem. Selon Yvon Bastard (Axyntis), après une première production pilote, il faut souvent retourner au laboratoire pour réaliser des travaux complémentaires ou faire des ajustements sur le procédé ou les équipements. « On arrive toujours à monter en échelle. Le problème est que cela se passe avec le moins d'aléas possible », conclut Yves Robin d'Isochem. »
Source : Montée en échelle : Un cœur de métier pour la chimie fine, industriepharma.fr

Sur les phases du scale up, vous pouvez aussi consulter ces documents :

- De l’échelle moléculaire à l’échelle industrielle, Université de Liège
- Le Développement Chimique (3/3): le scale-up, culturesciences.chimie.ens.fr


Quelles est la différence entre le pétrole dit « classique » et le « non classique » ?
Le site connaissancedesenergies.orgexplique quelle est la différence entre pétrole conventionnel et pétrole non-conventionnel :

« Le pétrole, qu’il soit conventionnel ou non, est issu de la transformation d'une roche riche en matière organique (la roche-mère). La matière organique se décompose en hydrocarbures par augmentation de la température géothermique et de la pression, lors de l’enfouissement de la roche sous le poids des strates s’accumulant dans un bassin sédimentaire.
Le caractère « non-conventionnel » ne distingue pas le processus de formation du pétrole, mais la composition de la roche dans laquelle il se trouve et par là, les techniques employées pour son extraction. Il en est de même pour le gaz.
• Dans le cas du pétrole conventionnel, les hydrocarbures formés au niveau de la roche-mère migrent vers une roche poreuse et perméable (appelée réservoir).
Ils s’y accumulent et forment des gisements dont l’exploitation se fait par simple forage.
• Pour le pétrole non-conventionnel, les hydrocarbures restent dispersés dans les couches peu poreuses et peu perméables du bassin sédimentaire. Ils peuvent même être piégés dans la roche-mère (schistes bitumeux et pétroles de schiste). Dans d’autres cas (sables bitumeux et pétroles lourds), les caractéristiques physiques du pétrole, très visqueux voire solide, ne permettent pas une exploitation classique.
Les techniques d’extraction du pétrole non conventionnel s’avèrent plus complexes, en ayant recours notamment à la fracturation hydraulique.
Ainsi, les gisements de pétrole conventionnel cohabitent pour la plupart avec les gisements de pétrole non conventionnel sur le même site géologique, mais non au sein d’un même réservoir. »

Voir aussi :
- Pétrole non conventionnel dans Wikipedia
- Hydrocarbure conventionnel et hydrocarbure non conventionnel sur futura-sciences.com


Quels sont les risques les plus fréquents en matière de sécurité et de santé au travail ?

La fréquence des différents types de risque peut varier selon le secteur concerné. Par exemple, on trouve sur cette page les risques les plus fréquemment rencontrés dans le secteur sanitaire.

La trousse d’outils Identifier les risques à la santé et à la sécurité du travail élaborée par l’Irsst contient des fiches sur les principaux risques à la santé et à la sécurité du travail :

- Risques chimiques
- Risques biologiques
- Risques liés aux machines et aux équipements
- Risques de chutes de hauteur et de plain-pied
- Risques liés aux chutes d’objets
- Risques liés aux déplacements
- Risques liés aux postures contraignantes
- Risques liés aux mouvements répétitifs, pressions de contact et chocs
- Risques liés à la manutention
- Risques psychosociaux et de violence
- Risques liés au bruit
- Risques liés à l’exposition au froid et à la chaleur
- Risques liés aux vibrations
- Autres risques à connaître (risque électrique, travail en espace clos, incendie ou explosion)

Quelques ressources complémentaires :
- Les principaux risques professionnels, officiel-prevention.com
- Risques, santé et sécurité au travail, inrs.fr
- Prévention des risques pour la santé au travail, travail-emploi.gouv.fr


Pour finir, rappelons que conformément à notre charte, chaque message qui nous est adressé ne doit comporter qu'une seule question. Merci d’en tenir compte pour vos prochaines questions.


Bonne journée.
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