TPE, peut-on produire de l'énergie à partir de matière organique ?

IVARS Julian   OBINO Théo   ROBIN Paul-Ulysse

1°S4

Peut-on produire de l'énergie à partir de matière organique ?

Matière sous toutes ses formes → matière forme d'énergie

MME TONUSSI  professeur de Science de la Vie et de la Terre

MR MARTINEZ  professeur de Physique-Chimie

Lycée Paul LANGEVIN                                                                 Année 2016-2017

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SOMMAIRE :

Introduction :     page 3

I) L’oxydoréduction dans un milieu acide permettrait le passage d’un courant électrique :           pages 4 à 6

II) La combustion d’une biomasse récente entraînerait la libération d’énergie : pages 6 à 8

III) La fermentation de la matière organique permettrait de stocker de l’énergie sous une nouvelle forme:   pages 8 à 11

Synthèse :   pages 11,12

Remerciements :    page 13

Bibliographie sitographie :   page 13

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INTRODUCTION :

        Tout d'abord, après la vue de nombreuses vidéos qui montraient des personnes allumant une lampe à partir d'orange ou de citron, nous avons voulu savoir si ces vidéos étaient truquées ou s’il était réellement possible de faire cela et si c'était le cas qu'elle quantité d'énergie pouvait libérer un simple citron. C'est de là que nous est venue l'idée de trouver des manières de produire de l'énergie pouvant subvenir à nos besoins. Nous pourrions alors nous fournir en électricité nous-même. Cependant, la consommation moyenne d'électricité par foyer en France par an est de 5336 kWh(1) (chiffres de 2015). Il faudrait donc produire environ 14,6kWh par jour pour subvenir à nos besoins. Nous avons alors douté de l'efficacité des citrons car ils semblaient ne pas apporter une quantité d'énergie suffisante car autrement on retrouverait des maisons uniquement alimentées avec des citrons. C'est ainsi que l'on s'est dirigé vers d'autre moyens de fabriquer de l'énergie, mais toujours avec de la matière organique renouvelable afin réduire de la même façon la pollution de la planète. Ainsi est née notre problématique :

Peut-on produire de l'énergie à partir de matière organique ?

Diagrammes d’utilisation des énergies dans le monde (2)

[pic 1]

Pour y répondre, nous avons imaginé plusieurs hypothèses qui sont :

1.        Nous supposons que la matière organique acide (citron, orange, etc.) peut oxyder certains métaux et permettre un échange d’électrons entre ces métaux créant ainsi un courant électrique. ( l’oxydation étant une Réaction chimique, souvent provoquée par l'oxygène, par laquelle on retire des électrons à un atome ou à une molécule.) C'est ce que l’on nomme la pile organique.
2.        Nous supposons que la biomasse forte en carbone peut produire une combustion libérant ainsi de l’énergie thermique s’il y a présence d’oxygène et d’une énergie d’activation. Il suffira alors de transformer l’énergie thermique en énergie mécanique (en activant une turbine ou un alternateur) puis en énergie électrique.
3.        Nous supposons que la matière organique fermenté comme par exemple l’éthanol peut      également produire une combustion libérant de l’énergie thermique s’il y a présence d’oxygène et d’une énergie d’activation. Il suffira alors aussi de transformer l’énergie thermique en énergie mécanique (en activant une turbine ou un alternateur) puis en énergie électrique.

I) L’oxydoréduction dans un milieu acide permettrait le passage d’un courant électrique  

Pour répondre aux problèmes énergétiques mondiaux nous voulons savoir si les piles organiques produisent de l'énergie et si nous pouvons l'utiliser afin de résoudre la crise énergétique actuel. Pour vérifier si la pile organique produit de l'énergie nous allons faire l'expérience qui consiste à réaliser une oxydoréduction entre deux métaux à partir du jus acide du citron. Nous nous attendons à ce qu'il y ait un courant électrique entre les deux tiges métalliques :

Schéma de la traversée de l’électricité dans le citron :

[pic 2]

Il s'agit d'une réaction d'oxydoréduction entre le couple Zn/Zn2+ qui est le réducteur et l’oxydant H/H+ dans un milieu acide comme le citron, la pomme, l'orange ou tout simplement une solution saline qui peut jouer le même rôle (3). Ici dans le cas du citron se sera plusieurs acides organiques dont notamment l’acide citrique, dont la formule semi-développée :

                                             [pic 3]

Pour l'expérience, nous allons utiliser un demi-citron, une tige de cuivre, une tige de zinc et un multimètre :

Matériel de la manipulation de la pile au citron :

[pic 4]

Nous allons insérer les tiges dans le citron puis allons mettre en contacte les fils du multimètre et les tiges. Nous constatons que le multimètre nous indique que le citron a produit 1 volt environ donc l’utilisation de 3 citrons permettrait de faire fonctionner un réveil ou une brosse a dent électrique qui utilise 3 volts.

Mesure de la tension de la pile au citron :[pic 5] 

Le jus du citron est l'électrolyte de cette solution son acide (H+) va transformer les atomes Zn en ion Zn2+ les électrons vont alors ce déplacer du citron vers la tige de zinc qui correspond au pôle négatif puis à traverser le multimètre aller dans la tige de cuivre qui correspond au pôle positif et ainsi de suite.

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