How to Transform the Chemical Industry -- One Reaction at a Time | Miguel A. Modestino | TED

Traducteur: Anthony Couturier Relecteur: eric vautier

I was born and raised in Caracas, Venezuela,

Je suis né et j’ai grandi à Caracas dans les années 80 et 90.

back in the '80s and '90s.

Venezuela is a beautiful country,

Le Venezuela est magnifique

rich with natural treasures from beaches to rainforests.

et regorge de trésors naturels, des plages aux forêts tropicales.

But one thing that people don't quite realize

Les gens ne le savent pas toujours,

is that we also have really tall mountains.

mais il y a aussi de très hautes montagnes.

These are part of the Andes,

Elles sont dans les Andes

and they stretch all the way down from Chile and Argentina.

qui s’étendent jusqu’au Sud au Chili et en Argentine.

On y trouve quelques-uns des rares glaciers tropicaux du monde.

And they're also home to some of the very few tropical glaciers

in the world.

Quand les premières cartes ont été établies en 1910,

Back in 1910, when the first map was drawn,

Venezuela used to have five tropical glaciers,

le Venezuela comptait cinq glaciers tropicaux

which we used to call the five white eagles.

que nous appelions «les cinq aigles blancs».

Today, unfortunately, there's only one left,

Malheureusement, il n’en reste aujourd’hui qu’un seul

and it covers an area which is smaller than Central Park in New York City.

dont la superficie est inférieure à celle de Central Park à New York.

These glaciers have been disappearing because of the use of a resource

La disparition de ces glaciers est due à l’utilisation d’une ressource

that we extract not too far from them:

qui est extraite aux alentours :

oil.

le pétrole.

As a Venezuelan, my relationship with oil is complicated.

En tant que Vénézuélien, je suis partagé quant au pétrole.

On the one hand, oil is the resource that helped my country develop,

D’un côté, c’est la ressource qui a permis le développement de mon pays

as well as human civilization.

et celui de la civilisation humaine.

On the other hand,

De l’autre, elle fait petit à petit peser une menace existentielle :

it's a resource that slowly but surely fuels an existential threat.

Climate change.

le changement climatique.

We now know that to avert the worst impacts of climate change,

Nous savons désormais que pour contrer les effets du changement climatique,

we're going to have to decarbonize everything that we do

il faudra décarboner toutes nos activités

and everything that surrounds us.

et tout notre environnement

And to do that within the next three decades.

au cours des trois prochaines décennies.

These include things like transitioning from oil, natural gas

Ça comprend, entre autres, la transition du pétrole et du gaz naturel

to clean sources of electricity;

vers des sources d’électricité propres,

electrifying all of our vehicles;

le passage aux véhicules électriques

rethinking the way that we make our buildings and cities.

et le réexamen des méthodes de construction des bâtiments.

The good news is that technologies to do some of these things already exist.

Heureusement, des technologies pour y parvenir existent déjà,

And legislation to frame and direct this effort

et des mesures réglementaires pour cadrer et diriger ces efforts

is starting to be put in place.

sont en train d’être mises en place.

The bad news is that even if we do all of these things,

Malheureusement, même en faisant tout ça,

it will still not be enough.

ça ne sera toujours pas suffisant.

There are still large sectors of our economy

Il y a des secteurs de notre économie qui devront être décarbonés

that will need to be decarbonized

pour lesquels la technologie n’est pas encore disponible.

for which we don't have the technology yet.

These include the things like manufacturing processes

Il s’agit par exemple des procédés de fabrication

that are used to make everything that surrounds us,

qui servent à produire tout ce qui nous entoure,

from the cement and steel that holds our buildings together

du ciment et de l’acier, qui font tenir nos bâtiments debout,

to the chemicals and materials that we use to make the goods

aux produits chimiques et aux matériaux utilisés pour fabriquer les objets

that we use in our daily lives.

dont nous nous servons quotidiennement.

Things like the chair that you're sitting in,

Comme la chaise sur laquelle vous êtes assis,

your shoes, the cars that you use,

vos chaussures,

votre voiture

and all the devices that we use every day.

et tous les appareils de la vie quotidienne.

The chemical manufacturing industry alone accounts for 10 percent

L’industrie chimique représente à elle seule 10 % de l’énergie consommée

of the energy consumption.

And 20 percent of the carbon emissions from industry.

et 20 % des émissions de CO2 de l’industrie.

These emissions arise from the use of fossil fuel combustion

Ces émissions proviennent de la combustion de combustibles fossiles

to generate the heat that is required to drive processes inside of our old

destinée à produire la chaleur nécessaire au fonctionnement des processus

and inefficient chemical plants.

de nos vieilles usines chimiques.

One way to start fixing the issue will be to use electricity

Une solution au problème consiste à se servir de l’électricité

instead of heat from fossil fuels

à la place de combustibles fossiles pour faire fonctionner ces usines.

to drive the processes inside of these plants.

Sounds easy enough, right?

Ça paraît simple, non ?

Just unplug the natural gas pipelines, plug in the electrical wire,

Il suffit de fermer l’arrivée de gaz et de brancher un câble électrique

and make sure that you source electricity from clean sources like solar,

en s’assurant que l’électricité soit issue de sources propres

comme le solaire, l’éolien ou le nucléaire.

wind or nuclear.

Unfortunately, in reality, it's much harder than that.

Malheureusement, la réalité est bien plus compliquée.

We're going to have to come up with new chemical reactions

Il va falloir élaborer de nouvelles réactions chimiques

that can source their energy directly from electricity.

qui puissent être alimentées directement avec de l’électricité.

These are called electrochemical reactions.

Ces réactions sont appelées réactions électrochimiques.

And it’s what my research group at New York University is focusing on:

C’est le sujet de recherche de mon équipe à l’université de New York :

figuring out electrochemical paths

trouver des mécanismes électrochimiques

that can create direct links between clean electricity and molecules.

permettant de créer des liens directs entre de l’électricité et des molécules.

In electrochemical reactions,

Dans ces réactions,

heat is replaced by electricity as an energy source.

l’électricité remplace la chaleur comme source d’énergie.

This allows us to operate reactors

Ça nous permet de faire fonctionner les réacteurs

and carry out reactions at room temperature

et provoquer des réactions à température ambiante

with minimal energy losses.

avec des pertes d’énergie très faibles.

But the problem is

Il y a un problème :

that for electrochemical reactions to become viable,

pour que les réactions électrochimiques soient viables,

they will need to be more efficient and cost competitive

elles doivent être plus efficaces et ne pas coûter plus cher

than the heat-powered ones that we use today.

que celles réalisées aujourd’hui à partir de chaleur.

That means that electrochemical reactors

Les réacteurs électrochimiques devront donc transformer

will need to transform raw materials into products

des matériaux bruts en produits

very efficiently, with minimal waste and very selectively.

de façon très efficace et très sélective avec des pertes faibles.

This will then in turn incentivize chemical manufacturers

Ça va ensuite inciter les fabricants de produits chimiques

to switch to electrochemical production processes

à basculer vers des procédés de production électrochimiques

instead of deploying new fossil fuel chemical plants.

au lieu de développer de nouvelles usines à combustibles fossiles.

In our research, we started by looking at a chemical reaction

Au cours des recherches, nous avons étudié une réaction chimique

that is used to make one of the most important polymers in the world:

employée pour fabriquer un des plus importants polymères au monde,

Nylon 66.

le Nylon 6-6.

More than 5 million tons of all kinds of nylons

Plus de cinq millions de tonnes de différents nylons

are produced every year.

sont produites chaque année.

And out of those, two million tons are of Nylon 66.

Sur ces cinq millions, le Nylon 6-6 en représente deux millions.

And these are used to make things like the textile fibers

Il est utilisé par exemple pour faire les fibres textiles

that we use in our winter jackets

qu’on retrouve dans les blousons d’hiver

or the plastic car parts

ou dans les pièces automobiles

that help make our vehicles lightweight and fuel-efficient.

qui réduisent le poids des véhicules et leur consommation.

Through our research,

Au cours de nos études,

we managed to identify electrochemical reaction mixtures

nous sommes parvenus à trouver des mélanges de réactions,

with the right additives and voltages

avec les additifs et les tensions adéquats,

to be able to transform raw materials into nylon precursors very selectively.

aptes à transformer des matériaux bruts en précurseur du nylon très sélectivement.

We achieved selectivity of more than 80 percent,

La sélectivité obtenue est supérieure à 80 %,

a value that is on par with commercial reactors.

soit autant que celle des réacteurs industriels.

But we didn't stop there.

Nous ne nous sommes pas arrêtés là.

While most electrochemical reactions operate

Comme la plupart des réactions électrochimiques

se déroulent dans un flux continu de courants électriques,

with a constant stream of electrical currents,

we knew that if we control the interactions

nous savions qu’en contrôlant les interactions

between the electricity input and molecules,

entre l’apport d’électricité et les molécules,

we could achieve a higher performance.

nous pourrions obtenir de meilleures performances.

To do that, we decided to start exploring different electrical pulses

Pour y parvenir, nous avons essayé différentes impulsions électriques

in the search for the right pulse sequence

pour trouver la séquence d’impulsion

that will deliver electrons at the same rate

qui fournirait des électrons au même rythme

that molecules could react.

que celui permettant aux molécules de réagir.

Since there were so many pulses that we needed to test,

Au vu du nombre important d’impulsions à essayer,

nous avons choisi de nous servir d’un petit nombre de résultats

we decided to then use a few number of results

from different pulses to train machine-learning models

de diverses impulsions pour initier des programmes d’apprentissage automatique

that then help us identify the appropriate pulse sequence

afin de trouver la séquence d’impulsion appropriée pour cette réaction.

for this reaction.

This was the first time

C’était la première fois

that artificial intelligence was used to optimize an electrochemical reaction,

que l’intelligence artificielle a servi à optimiser une réaction électrochimique.

and the pulse sequence that we discovered

La séquence d’impulsion découverte

allows us to increase by 30 percent

nous a permis d’augmenter de 30 %

the production rate of these reactors.

le taux de production des réacteurs.

These large improvements in efficiency,

Ces améliorations de l’efficacité, de la sélectivité

selectivity and production rates are very important

et des taux de production sont cruciales

because they will ensure

car cela garantit la compétitivité des réactions électrochimiques

that electrochemical reactions are competitive

with fossil-fuel-powered ones which are already highly optimized.

face à celles à combustible fossile qui sont déjà très optimisées.

But hey, nylon is only one molecule

Le nylon n’est qu’une molécule d’un réseau

in a network of tens of thousands of chemical products,

composé de milliers de produits chimiques,

many of which you see in this diagram,

visibles en partie sur ce diagramme,

and many of which are a common occurrence in your daily lives.

dont beaucoup font partie de notre vie quotidienne.

Pensez aux plastiques des ordinateurs et des téléphones,

Just think of the plastics that are used to make your computers and phones,

or the pane that covers the walls around us,

aux vitrages des murs autour de nous

or the medicines that help us live a healthy life.

ou aux médicaments qui nous gardent en bonne santé.

We're going to have to decarbonize it all within the next 30 years.

Nous avons 30 ans pour tout décarboner.

That means that we're going to have to discover,

Ça signifie que nous allons devoir découvrir, développer

develop and deploy chemical processes much faster

et déployer des procédés chimiques beaucoup plus rapidement

than we did in the past century.

qu’au cours du siècle dernier.

To that end, my group at NYU is combining artificial intelligence

Pour y parvenir, mon équipe à l’université associe l’intelligence artificielle

with autonomous research tools

à des outils de recherche autonomes

to run hundreds to thousands of experiments per day.

pour conduire des centaines de milliers d’expériences chaque jour.

In this way, we hope to decrease the time from idea to discovery

De cette façon, nous espérons réduire le délai entre l’idée et la découverte

by more than 100 times.

de plus de 100 fois.

Beyond nylon,

À côté du nylon,

we're also looking into production processes

nous nous intéressons aussi aux procédés de production

to manufacture other chemicals

d’autres produits chimiques

like ethylene and propylene.

comme l’éthylène et le propylène.

These are the main precursors to most of the plastic in the world.

Ce sont les précurseurs principaux du plastique dans le monde.

Through electrochemistry,

Avec l’électrochimie,

we have managed to electrify already the most energy intensive steps

nous avons déjà réussi à électrifier les étapes les plus énergivores

on the production process of these chemicals:

des processus de production de ces produits.

Ces étapes représentent une part très importante de l’énergie

a set of processes that alone account for a very substantial amount of energy

in the chemical manufacturing industry.

consommée par l’industrie chimique.

We're also rethinking the way that we make our chemicals

Nous réexaminons aussi la façon de faire nos produits

and the chemicals supply chain,

et la chaîne d’approvisionnement

by developing new processes

en développant de nouveaux procédés

that can use and transform food waste into the chemicals

qui transforment les déchets alimentaires en produits chimiques

créés aujourd’hui à partir de pétrole.

that we make today from oil.

This can be done by extracting molecules from waste streams

C’est possible en extrayant des molécules des déchets

and using them as precursors to things like plastics,

pour s’en servir comme précurseurs pour les plastiques, les additifs,

additives, cosmetics and pharmaceuticals,

les produits cosmétiques et pharmaceutiques, et bien d’autres.

and many more.

And in this way,

De cette façon,

enhancing sustainability in chemical manufacture even further.

nous améliorons davantage la durabilité dans la production des produits chimiques.

The chemical industry is central to our modern economy

L’industrie chimique est essentielle à l’économie moderne

and to our ways of life.

et à nos modes de vie.

Decarbonizing it will take us several decades.

La décarbonation va prendre plusieurs décennies.

This will include things like

Cela passera par

retrofitting our chemical plants so they can use electricity directly,

la modernisation des usines afin d’utiliser l’électricité directement,

capturing and sequestering CO2 as it comes out of the gas flue stacks,

la séquestration et le stockage du CO2 à la sortie des cheminées,

and more importantly,

mais avant tout,

developing new chemical processes that are more efficient

le développement de nouveaux procédés chimiques plus performants

and can source electricity directly from clean sources.

qui peuvent être alimentés directement à partir d’électricité propre.

By accelerating research in electrochemical manufacturing,

En forçant les recherches sur l’électrochimie industrielle,

my team aims to develop some of these reactions

notre objectif est de développer certaines de ces réactions

and in this way help to transform the chemical industry

pour transformer l’industrie chimique,

one reaction at a time.

une réaction à la fois.

When we get there,

Quand on aura fini,

we will have been able to erase the carbon footprint

l’empreinte carbone de l’industrie chimique aura disparu.

of the chemical industry.

And while we won't be able to bring our tropical glaciers back,

Nous ne pourrons pas ramener nos glaciers tropicaux

we will have helped to develop a sustainable path

mais nous aurons agi à la durabilité pour le futur de notre planète.

for the future of our planet.

Thank you.

Merci.

(Applaudissements)

(Applause)