L’énergie chimique est le type d’énergie que l’on trouve dans les liaisons des composés chimiques. Nous pouvons trouver cette énergie dans des atomes ou des molécules lorsqu’elle est libérée lors d’une réaction chimique, maintenue dans ses liaisons covalentes. La chaleur est libérée lors de l’accès à l’énergie, créant une réaction exothermique.
Pour rompre les liaisons, en libérant d’abord l’énergie, l’énergie requise est appelée endothermique.
L’énergie chimique a été proposée pour la première fois par Josiah Gibbs à une époque aux États-Unis où la science théorique n’était pas rigoureusement pratiquée. Ses idées étaient alors difficiles à comprendre et son beau-frère publiait ses articles. Cela n’a pas fait grand-chose pour sa crédibilité à l’époque.
Bien que Gibbs n’était peut-être pas bien connu d’un point de vue éditorial, il communiquait régulièrement avec plus de 200 scientifiques de renom. Au fil du temps, l’influence de Gibbs sur la chimie physique et les mathématiques statistiques a contribué à rapprocher notre société mondiale de notre compréhension de la science moderne.
La plupart des types d’énergie que nous utilisons aujourd’hui reposent sur l’énergie chimique pour fournir de l’énergie utilisable. Chaque fois qu’un produit est brûlé, il libère de l’énergie chimique que nous consommerons plus tard. Les combustibles fossiles, les objets fabriqués par l’homme et même les réactions nucléaires nous offrent un accès à l’énergie chimique.
Il y a plusieurs avantages et inconvénients de l’énergie chimique qui doivent être pris en compte lors de l’examen de cette ressource. Ce sont quelques-uns des principaux points clés à considérer.
Liste des principaux avantages de l’énergie chimique
1. L’énergie chimique est incroyablement abondante.
Cette ressource énergétique est l’une des options énergétiques les plus abondantes auxquelles nous ayons accès aujourd’hui. Presque tous les types de matières organiques offrent le potentiel de fournir de l’énergie chimique que nous pouvons utiliser. Beaucoup d’entre nous utilisent ce type d’énergie tous les jours sans même s’en rendre compte. Si vous allumez votre foyer au gaz ou un feu de camp, vous exploitez les processus qui produisent de l’énergie chimique.
2. Nous pouvons accéder à l’énergie assez facilement.
Peu de processus spéciaux sont nécessaires pour accéder au plein potentiel de l’énergie chimique. Dans de nombreux cas, nous pouvons accéder immédiatement à l’énergie. Si vous allumez un four à gaz, par exemple, vous utilisez le processus d’énergie chimique pour créer de la chaleur qui fera cuire vos aliments. La combustion peut être facilement contrôlée. Il peut être entretenu directement. C’est pourquoi c’est l’une des formes d’énergie les moins chères que nous puissions utiliser aujourd’hui.
3. L’énergie chimique peut être stockée physiquement pour une utilisation future.
Bien que nous consommons tous de l’énergie tout au long de la journée, nous l’utilisons à différents niveaux. Nos ressources qui fournissent de l’énergie chimique peuvent être facilement stockées ou stockées pour une utilisation future, ce qui nous permet de conserver l’énergie lorsque nous n’en avons pas besoin. Aux États-Unis, il y a suffisamment de charbon en stock pour répondre à nos besoins énergétiques actuels pendant plus d’une génération. Dans une cour arrière, il peut y avoir suffisamment de bois en réserve pour qu’un poêle fournisse de la chaleur tout l’hiver.
4. Fournit aux consommateurs une charge à haute densité lorsqu’ils sont consommés.
Les processus énergétiques chimiques libèrent une quantité étonnamment importante d’énergie que nous pouvons consommer à diverses fins. La nature à haute densité de cette énergie nous permet de piloter des avions, de sécher des voitures ou de rester au chaud par temps froid. Notre conscience du potentiel de l’énergie chimique nous permet de développer de nouvelles technologies basées sur cette ressource substantielle, qui pourrait un jour devenir la base de la façon dont nous créons une nouvelle ère coloniale au sein de notre système solaire.
5. Nous pouvons contrôler les effets de l’énergie chimique dans notre environnement.
Les dommages causés par l’utilisation incontrôlée et non réglementée de l’énergie chimique sont assez importants. Au cours des 40 dernières années, nous avons vu de nombreux changements se produire au sein de notre atmosphère planétaire, dont certains sont attribués à notre consommation d’énergie chimique. Du trou dans la couche d’ozone aux tendances du réchauffement climatique, nous avons découvert que lorsque l’énergie chimique est consommée de manière responsable, nous pouvons réparer les dommages passés sans mettre les générations futures en danger d’hériter d’une planète en mauvaise santé.
6. L’énergie chimique est une source d’énergie efficace.
Pour que les réactions d’énergie chimique soient efficaces, il doit y avoir une source d’oxygène présente pour compléter la réaction. Nous avons la capacité de contrôler avec précision les micro-environnements pour permettre au processus de combustion d’être aussi efficace que possible. L’énergie libérée par les processus énergétiques chimiques peut être dirigée vers l’endroit où elle sera consommée immédiatement, réduisant ainsi la quantité d’énergie totale perdue.
7. Il peut générer des niveaux élevés d’activité économique.
Du début à la fin, le cycle de l’énergie chimique crée des activités économiques qui nous aident à maintenir des modes de vie modernes. Les agriculteurs qui cultivent du maïs ou de la canne à sucre comme combustible gagnent un revenu en fournissant cette ressource de base. Les mineurs gagnent leur vie en accédant aux matières premières. Les raffineurs gagnent ensuite des revenus en convertissant les matières de base en un carburant pouvant être consommé. Au fur et à mesure que nous consommons ce carburant, nous poursuivons des carrières, prenons soin de nos familles et créons des opportunités d’éducation. Ensuite, nous prenons ce que nous avons appris pour être plus efficace au début du cycle de production et recommençons à zéro.
8. Nous pouvons l’utiliser pour créer des ressources énergétiques renouvelables.
Bien que les réactions chimiques énergétiques nécessitent une consommation unique, nous pouvons utiliser l’énergie pour créer des éléments qui fourniront de l’énergie renouvelable. L’énergie chimique peut être utilisée pour créer des turbines qui nous apportent l’énergie du vent. Il peut être utilisé pour créer des panneaux photovoltaïques qui nous permettent de récupérer l’énergie du soleil. Nous pouvons également obtenir de l’énergie chimique à partir d’éléments organiques qui peuvent être cultivés rapidement. Un hectare de canne à sucre peut produire 180 tonnes de tiges de canne par récolte, et certains sites génèrent 2 à 3 récoltes par an.
9. L’énergie libérée par l’énergie chimique peut également être stockée pour une utilisation future.
Disons que vous lisez ce contenu sur un smartphone. Votre téléphone est sous tension à cause de la batterie. Chargez cette batterie à partir d’une prise, qui reçoit l’alimentation électrique de votre réseau de distribution local. Un bon téléphone de nos jours, en mode veille, peut supporter plus de 7 jours de service sans avoir besoin d’une autre charge en raison de sa capacité à stocker de l’énergie. Bien que l’énergie chimique soit libérée immédiatement, nous avons la capacité de la stocker pour la consommer quand nous en avons besoin. La plus grande batterie au monde construite par Tesla est capable de stocker 100 mégawatts d’énergie.
Liste des principaux inconvénients de l’énergie chimique
1. Pour accéder à l’énergie chimique, il faut généralement compter sur la combustion.
Pour obtenir de l’énergie grâce à l’énergie chimique, il faut généralement créer une réaction de combustion. La combustion présente un avantage en ce sens qu’elle nous met instantanément à disposition de l’énergie. Pour chaque réaction, cependant, il doit y avoir une réaction égale et opposée. Lorsque nous brûlons des objets, nous les détruisons. Une fois que nous consommons un élément grâce à l’énergie chimique, il disparaît. Nous ne pouvons pas l’utiliser à plusieurs reprises.
2. Ce n’est pas une forme d’énergie propre.
Le processus de combustion libère des sous-produits dans l’atmosphère qui peuvent avoir des effets nocifs à long terme. La quantité de sous-produits libérés dépend du type de matériau consommé par les processus énergétiques chimiques. Le charbon libère de grandes quantités de particules, de dioxyde de carbone et de monoxyde de carbone lorsqu’il est brûlé. Le gaz naturel, en revanche, émet très peu d’émissions avec les technologies de captage propre. Lorsqu’une énergie propre est requise, les procédés énergétiques chimiques ne peuvent généralement pas être utilisés.
3. Nous ne pouvons pas remplacer les ressources énergétiques chimiques.
Il y a actuellement des milliards de barils de pétrole brut en réserve sur notre planète. Nous avons des milliards de mètres cubes de gaz naturel. Cependant, lorsque ces ressources énergétiques sont consommées, elles disparaissent. Nous avons besoin de plus de produits pour obtenir plus d’énergie. Pour le bois-énergie, les combustibles végétaux et autres ressources biologiques, il est plus facile de se réapprovisionner, mais le principe existe toujours. Une fois que vous avez utilisé l’énergie chimique, vous devez en consommer davantage pour continuer à recevoir les résultats souhaités.
4. Les ressources énergétiques chimiques peuvent être très coûteuses.
La plupart des formes d’énergie chimique sont produites à partir de ressources naturelles. Beaucoup d’entre eux sont à base biologique. Cela signifie qu’il peut être coûteux d’accéder à ces ressources. Pour conduire nos voitures, nous devons d’abord raffiner le pétrole en essence. Pour que le charbon produise de l’électricité, nous devons l’extraire puis le transporter là où il sera consommé. Même les maisons équipées d’un poêle à bois doivent abattre un arbre et fendre des bûches pour consommer de l’énergie.
5. La disponibilité de certaines ressources énergétiques chimiques est assez limitée.
L’une des formes d’énergie chimique les plus efficaces que nous utilisons aujourd’hui provient de l’uranium. Bien que l’énergie reçue de l’énergie chimique via l’uranium puisse être 20 000 fois supérieure à celle d’autres formes d’énergie, la disponibilité réelle de l’uranium est assez limitée. Seule une poignée de pays ont localisé des ressources d’uranium accessibles. Une fois l’uranium consommé, il faut le remplacer pour continuer à utiliser cette technologie. Cela signifie que les infrastructures que nous construisons pour les solutions énergétiques chimiques peuvent devenir inutiles si nous perdons l’accès aux matériaux de base qui sont utilisés.
6. L’énergie chimique peut produire des déchets toxiques.
L’un des plus gros inconvénients de l’énergie chimique est que la chaleur n’est qu’un sous-produit de sa libération. De nombreuses formes d’énergie chimique libèrent également des radiations pendant le processus de production d’électricité. Nous avons des technologies qui contrôlent les niveaux d’exposition à cette émission de rayonnement, bien que cela ne réduise pas les dangers que nous pouvons rencontrer. Il y a eu plus d’une douzaine d’incidents nucléaires impliquant des installations électriques et des réacteurs sur des navires ou des sous-marins depuis l’invention de la technologie. La maladie du poumon noir est un problème constant pour les mineurs de charbon.
7. Nous pouvons nuire aux autres par l’utilisation de technologies énergétiques chimiques.
L’utilisation de gaz toxiques dans le conflit syrien n’est qu’un exemple de la façon dont nous pouvons nuire à d’autres personnes en utilisant des technologies énergétiques chimiques. Les missiles tirés par les États-Unis, le Royaume-Uni et la France sur des installations syriennes pour arrêter la production d’armes chimiques sont un autre moyen de transformer l’énergie chimique en armes. L’exemple le plus dévastateur de ce que nous pouvons faire avec l’énergie chimique a été montré dans les derniers jours de la Seconde Guerre mondiale au Japon. Avec les technologies énergétiques chimiques, nous avons littéralement le pouvoir de détruire notre planète dans les bonnes conditions.
8. L’énergie chimique peut avoir des inconvénients involontaires que nous ne connaissons même pas.
Depuis le début de la révolution industrielle, notre planète a connu de nombreux avantages liés au mode de vie. Nous avons travaillé pour éradiquer la maladie. Nous avons amélioré les technologies qui prolongent la durée de vie. Nous avons également rendu les océans plus acides, réchauffant potentiellement notre atmosphère de plus de 2 degrés et créant d’autres problèmes inconnus à long terme qui pourraient affecter la santé de notre planète pour les générations futures. Nous examinons souvent les avantages immédiats de cette ressource sans considérer ce qui pourrait arriver dans 10, 50 ou 100 ans.
Les principaux avantages et inconvénients de l’énergie chimique nous permettent de voir à quel point cette ressource est bénéfique pour nous. Ils nous montrent également à quel point l’énergie chimique peut dévaster dans certaines conditions. Nous avons la responsabilité d’utiliser l’énergie chimique d’une manière qui nous profite aujourd’hui, demain et à l’avenir.
