Le diable est dans l'air

Imprimer

 

te%CC%81le%CC%81chargement-2-4.jpeg

Il est invisible, il est partout. Sans lui, nous disparaîtrions en quelques instants. Et il a une histoire extraordinaire à nous raconter.

Parmi les trilliards de molécules qui pénètrent nos poumons à chaque instant, certaines portent encore les traces des parfums de Cléopâtre, du gaz moutarde allemand, du râle des dinosaures, des bombes atomiques et des poussières d’étoiles, aussi anciennes que l’Univers lui-même. À chaque inspiration, c’est littéralement l’histoire du monde que nous inhalons.


La Terre et son atmosphère

te%CC%81le%CC%81chargement-1-4.jpegPendant plusieurs centaines de millions d’années après sa formation, la Terre est restée un milieu pour le moins inhospitalier. Même si vous y aviez déniché un coin où vous tenir sans vous brûler les pieds, vous n’auriez tout simplement pas pu respirer à cause des gaz exhalés par les volcans. Le plus extraordinaire est que ce sont ces mêmes volcans qui, tout en restant toxiques un certain temps, ont fini par assainir notre air en y injectant des gaz de plus en plus riches en diazote.

Trois éléments chimiques – l’oxygène, l’hydrogène et le carbone – constituent à eux seuls 93 % du corps humain et des autres formes de vie. Bien sûr, pour fonctionner, les cellules ont besoin de dizaines d’autres éléments, dans des proportions diverses et parfois même infimes, comme dans le cas du très obscur molybdène. Sauf gros pépin, les animaux et les plantes peuvent cependant trouver sans mal la plupart de ces éléments dans leur environnement.

L'azote

n2ecla.jpgLa grande exception est l’azote. Du point de vue quantitatif, il est le quatrième élément du corps humain, dont il constitue plus de 3 % du poids. L’azote est aussi, de loin, l’élément le plus commun dans l’air : il entre dans la composition de quatre sur cinq des molécules que nous respirons jour après jour. Vous vous dites peut-être que l’incorporer dans nos cellules devrait donc être un jeu d’enfant ? Eh bien, pas du tout ! Malgré son abondance, la plupart des organismes doivent se battre bec et ongles pour s’approprier le moindre atome d’azote. Tout simplement parce que les cellules de la plupart des êtres vivants, humains compris, ne peuvent pas utiliser l’azote sous forme gazeuse. Au préalable, le diazote doit subir une transformation. Or, pendant les premiers milliards d’années de l’histoire de la Terre, seuls quelques microbes particuliers ont été capables de faire ce tour de passe-passe.

L'absorption de l'azote par le corps humain

Au début du XXe siècle, pourtant, l’Homo sapiens devint le premier être non bactérien à rejoindre le panthéon des fabricants d’azote, en la personne de deux Allemands, tous deux chimistes travaillant pour l’industrie. L’un et l’autre furent célébrés comme des héros nationaux pour leurs découvertes, et tous deux reçurent le Prix Nobel. Par la suite, tous deux furent aussi condamnés en tant que criminels de guerre. Quelle que soit la haine qu’ils suscitèrent, ils pouvaient se vanter d’avoir fait passer de l’atmosphère au corps humain l’élément no 7 du tableau périodique. Il ne va pas être possible de raconter l’histoire de l’air sans évoquer les prodiges chimiques de Fritz Haber et de Carl Bosch.

Fritz Haber naquit en 1868 dans une famille juive allemande de la classe moyenne. Jeune homme, malgré un talent évident pour la science, il navigue entre plusieurs industries (la fabrication de teinture, la production d’alcool, l’extraction de la cellulose, la production de mélasse) sans se distinguer particulièrement dans aucune d’entre elles. Puis, en 1905, une compagnie autrichienne lui demanda de chercher une nouvelle façon de synthétiser l’ammoniac (NH3).

te%CC%81le%CC%81chargement-16.jpegEn théorie, rien de plus simple. Il y a tout le diazote (N2) qu’on veut dans l’air et on peut obtenir de l’hydrogène gazeux (ou dihydrogène, H2) en scindant des molécules d’eau (H2O) sous l’effet d’un courant électrique (électrolyse). Pour produire de l’ammoniac (NH3), il suffit donc de procéder à un mélange de gaz: N2 + 3H2 → 2NH3. Et le tour est joué ! Sauf que Haber se retrouva devant un cercle vicieux. Il faut une chaleur énorme pour casser la molécule de diazote en deux atomes d’azote susceptibles de réagir ; mais cette chaleur a tendance à détruire le produit de la réaction, la fragile molécule d’ammoniac. Haber passa des mois à tourner en rond, puis, finalement, écrivit un rapport expliquant que ce procédé ne donnait rien.

Son rapport serait passé totalement inaperçu – les expériences qui n’aboutissent pas ne remportent pas de prix – si Walther Nernst (1864-1941), un chimiste corpulent et vaniteux, ne s’en était pas mêlé. Nernst incarnait tout ce dont Haber rêvait: il travaillait à Berlin, le centre névralgique de l’Allemagne, il avait fait fortune en inventant une nouvelle ampoule électrique et, surtout, il était devenu un scientifique prestigieux en découvrant une nouvelle loi de la nature, la troisième loi de la thermodynamique. De plus, ses travaux en thermodynamique avaient permis aux chimistes de faire quelque chose de totalement impensable jusque-là: établir pour n’importe quelle réaction – par exemple la transformation du diazote en ammoniac – une estimation de son rendement à différentes températures et pressions. C’était là un raccourci énorme. Plutôt que d’avancer à tâtons, les chimistes pouvaient enfin prédire les conditions optimales des réactions chimiques.

Cet article n'est qu'une courte introduction au livre présenté ci-dessous, comprenant quant à lui une analyse complète du sujet.

978-2-88915-257-5.jpgPour en savoir plus : Le dernier souffle de César, élu livre de l’année par The Guardian, nous emmène autour du globe et à travers le temps pour nous révéler l’histoire de l’air qui nous entoure, et qui est aussi celle de la Terre et de notre existence. Tout en décortiquant les constituants de notre atmosphère et en retraçant leur origine, Sam Kean nous raconte comment l’alchimie de l’air a remodelé nos continents, influencé le progrès humain, alimenté les révolutions et façonné notre histoire, et comment elle continue de le faire aujourd’hui.
Un livre vif, surprenant et plein d’esprit, accessible à tous, et qui illumine la science des mille histoires qui l’ont marquée et qui tourbillonnent encore autour de nous, à chaque instant.

> Commandez dès à présent votre ouvrage

A lire aussi :

http://science.blog.lemonde.fr/2019/04/01/le-miracle-des-gaz-hilarants/

Extrait du titre Le dernier souffle de César
De Sam Kean
Collection Quanto
Publié aux Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR)

Écrire un commentaire

NB : Les commentaires de ce blog sont modérés.

Optionnel