Aussi lourd que le plomb

Galarraga Aiestaran, Ana

Elhuyar Zientzia

Il y a l'âge de cuivre, l'âge de bronze et l'âge de fer, et le plomb n'a pas de temps. Cependant, il a été un métal important dans l'histoire de l'humanité. Sa localisation, son extraction et son travail facile l'ont amené à l'utilisation il y a 7.000 ans et a jusqu'à présent trouvé de nombreuses applications. Mais ils trouvent quelque chose de plus : c'est dangereux. Cependant, pour certaines applications, il n'est pas facile de trouver un bon substitut.
Aussi lourd que le plomb
01/06/2007 Galarraga Aiestaran, Ana Elhuyar Zientzia Komunikazioa

(Photo: Fichier)
Pour de nombreux experts, le plomb peut être l'un des coupables du déclin de l'Empire romain. Autrement dit, ils croient que les Romains empoisonnaient les fils qu'ils prenaient avec les boissons alimentaires, ce qui les affaiblit.

Bien que pour beaucoup la théorie est incroyable, il faut garder à l'esprit que le régime affecte non seulement la santé des personnes, mais aussi la santé des sociétés et même le développement des civilisations.

Par exemple, le quinoa était une graine sacrée pour les Incas, qui semble être celle qui a fait de l'empire le plus puissant d'Amérique du Sud une époque où le quinoa a plus de protéines que le maïs ou la pomme de terre qu'ils mangeaient dans d'autres pays, ce qui les a rendus plus forts que le reste.

Apparemment, le contraire est arrivé à Rome. Abus de plomb et de nombreuses intoxications. En fait, les médecins de l'époque savaient que le plomb était toxique. Il y a plus de 2000 ans, un poète grec nommé Nikander a écrit sur le mal causé par le plomb. Cette maladie a ensuite été appelée saturnisme, car ils ont uni le plomb avec le dieu Saturne. En fait, pour les Romains le plomb était le père de tous les métaux, et Saturne, qui a mangé son fils, était le premier de tous les dieux.

Les Romains associèrent le plomb à la planète Saturne.
NASA/JPL/Space Science Institute

Il n'est pas surprenant que le plomb soit considéré comme le père des métaux. C'était un métal bon marché, abordable et très utile. Ils l'utilisaient pour tout. C'était un composant de maquillage et de masques, pigment de nombreuses peintures, un spermicide efficace, un métal de base de pièces et d'ustensiles domestiques, un régal pour les aliments et les boissons, et la matière première des conduites d'eau urbaines.

Apparemment, ils ne croyaient pas que l'utilisation de plomb était si nocif. Dans le reste des cas, sans aucun doute. Par exemple, il était courant que les mineurs subissent une intoxication aiguë. C'est pourquoi les Romains utilisaient des esclaves pour cette œuvre.

Pour l'extraction du plomb du minerai, des gaz toxiques étaient fondus dans cette opération. Cependant, les Romains supérieurs avaient peu d'importance pour intoxiquer le personnel de forge. Ils ne couraient pas le risque de subir une intoxication aiguë, car ils ne faisaient pas ce travail.

Plomb, vin et goutte

Selon les experts, le plomb entraîna en partie le déclin de l'Empire romain.
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Mais le plomb empoisonnait aussi les riches, qui leur causaient des intoxications chroniques. Sans se rendre compte, les petites doses de plomb étaient presque constantes, ce qui leur produisait de la goutte. Le plomb affecte les tubules des reins, de sorte que l'acide urique n'est pas éliminé et la goutte apparaît. Ainsi, Virgile, Juvenal, Ovide et beaucoup d'écrivains de l'époque ont mentionné cette maladie et l'ont considérée comme une épidémie.

Selon les écrits, le vin semble être la principale cause de l'intoxication. Pour l'élaboration du vin a été cuit dans des récipients de plomb, et puis formé un composé appelé sucre de plomb. En fait, ce composé est acétate de plomb, une substance efficace contre les champignons.

Jérôme Nridugu, scientifique à l'Université du Michigan, a étudié l'influence de l'intoxication du plomb sur le déclin de l'Empire romain, et estime que 60% du plomb pris par les Romains supérieurs provenait du vin. Selon la quantité de vin qu'ils prenaient, les riches prenaient 250 mg de plomb par jour. Au contraire, la population normale et esclave consommait entre 30-15 mg par jour.

L'Organisation mondiale de la santé (OMS) est limitée à 40 mg/jour, ce qui représente un risque d'intoxication chronique. Donc, si les calculs de Nriago sont corrects, il est clair que les riches avaient une grande chance de se empoisonner. Et, comme expliqué dans les chroniques de l'époque, on les voyait, car ils présentaient des symptômes clairs d'intoxication du plomb: non seulement goutte, mais stérilité, perte d'intelligence, mélancolie...

Par conséquent, bien que pour éviter l'empoisonnement était consommé vin dans des verres d'or, il ne fait aucun doute qu'ils consommaient trop de plomb. Cependant, on ne sait pas à quel point il a influencé le déclin de l'Empire, mais de nombreux experts croient que c'était l'un des facteurs les plus ou les moins importants.

Le plomb a commencé à s'ajouter à l'essence pour augmenter l'efficacité des moteurs des voitures.
Continental Automotive Systems/ATE

Carburant postérieur

Cependant, tout en sachant que le plomb est toxique, il a été largement utilisé après la chute de l'Empire romain. En plus de ses applications précédentes, il a été cherché de nouvelles. Au Moyen Age, par exemple, les alchimistes essayaient de convertir des métaux bon marché en or, et dans leurs expériences le plomb était un composant de base. Mais plus important était l'utilisation que fit Guttenberg, puisque les lettres de l'imprimerie étaient en plomb.

D'autres utilisations n'étaient pas si nobles. Par exemple, les aristocrates de la Renaissance ont profité pour empoisonner leurs ennemis. Bien qu'il ne tuât pas tout de suite, il était difficile de percevoir et très efficace. Plus tard, il a été utilisé pour fabriquer des armes à feu et des munitions.

Et ils ont été utilisés pour plus de choses. Ainsi, XX. Au XVIIIe siècle, elle était très répandue. En 1980, par exemple, on consommait 3,25 millions de tonnes dans le monde, dont 40% étaient consommées dans un seul pays: États-Unis. Cela signifie que chaque Américain utilisait 5 221 grammes de plomb par an, 10 fois plus que les citoyens de l'Empire romain ! Cependant, les riches romains prenaient le plomb par le vin, tandis que les Américains et, en général, les habitants des pays industrialisés assimilaient le plomb mélangeant le combustible.

Les avions utilisent encore du carburant au plomb.
R. Bewersdorf/Lufthansa
En fait, bien que le mélange de plomb à l'essence soit actuellement interdit, pendant des décennies toutes les stations-service portaient du plomb. L'essence est un mélange d'hydrocarbures dont les essence contiennent huit atomes de carbone (C 8 H 18). Mais il y a beaucoup de composés de la même formule, 18, et tous n'ont pas les mêmes caractéristiques. Par exemple, l'isooctane et le n-octane produisent la même chaleur quand ils sont brûlés avec la présence d'oxygène, mais l'isooctane commence à brûler bien avant l'autre.

Car il est très important quand l'essence commence à brûler. Les moteurs à essence comprennent la vapeur d'essence et l'air dans le cylindre du moteur. Il comprime les pistons et puis produit une étincelle dans la bougie et brûle le mélange. Cependant, en fonction des hydrocarbures présents dans le carburant, il peut arriver que vous commencez à brûler sans étincelle par simple compression. Cependant, le fait de s'incendier ne nuit qu'au moteur et réduit son efficacité. Cela se passait avec les stations-service avec peu d'octane.

Cependant, en 1921 un chimiste travaillant pour General Motors (Thomas Midgley) a prouvé que le tétraéthylène de plomb était très bon pour augmenter l'octane. C'est-à-dire, si nous ajoutons ce composé à l'essence, il ne commençait pas à brûler jusqu'à ce que l'étincelle s'allume et que la combustion était lente et efficace. Dès lors, toutes les stations-service portaient le plomb tétraéthylène.

Bientôt ils ont vu que le plomb ajouté à l'essence était dangereux. Midgley lui-même a été intoxiqué et malade et plusieurs ouvriers qui fabriquaient du plomb tétraéthylène sont morts avec la tête perdue. En mai 1925, le département américain de la santé publique interdit la production et la vente d'essence au plomb et a lancé une étude pour analyser la relation entre l'essence au plomb et ces décès. Mais seulement dans un délai de sept mois pour vérifier s'il y avait une relation et ils n'ont pas obtenu la preuve définitive. Sans tests et avec la pression de l'industrie, l'essence au plomb s'est répandue dans le monde entier.

Cependant, aucun soupçon n'a été éliminé qu'il était préjudiciable à la santé. Certaines mesures de contrôle ont été établies qui ont progressivement diminué la quantité de plomb qui pourrait être utilisé dans les stations-service. Enfin, la vente d'essence au plomb aux États-Unis et en 2000 dans l'Union européenne a été interdite en 1995.

Les écrans de plomb sont utilisés depuis longtemps pour se protéger des rayons X.
Hôpital Cedars Sinai

Plomb partout

Les interdictions ont affecté. Les analyses dans l'atmosphère, dans l'eau et surtout dans le sol montrent la relation directe entre la quantité de plomb ajoutée à l'essence et la quantité trouvée dans l'environnement, et comme les mesures sont prises, la quantité de plomb détectée dans l'environnement a diminué. Cependant, cela s'est produit surtout dans les pays développés, où des stations-service au plomb sont encore utilisés dans d'autres pays.

En outre, l'essence n'est pas l'origine de tout le plomb présent dans l'environnement, car il a de nombreuses utilisations. Certains d'entre eux disparaissent tout comme l'essence parce qu'ils ont montré leur dangerosité. Par exemple, il a été largement utilisé pour la fabrication de pigments ou de conduites d'eau, mais il est maintenant interdit dans de nombreux endroits, car il est facile pour eux de passer aux gens et à l'environnement. Cependant, ils ont encore beaucoup de plomb, comme les céramiques, les laiton et les vinyles fabriqués en Chine (pour les couvertures de câbles électriques).

Il est actuellement principalement utilisé dans les batteries de plomb acide de voitures. En fait, 88% du plomb consommé aux États-Unis utilisé dans les batteries automobiles et industrielles. Et même si l'essence au plomb est interdite dans les voitures, le carburant des avions porte du plomb. Il est également utilisé pour la fabrication de munitions et de bougies, la collecte de câbles haute tension et l'ajout de réfrigérants de réacteurs rapides, entre autres. Vous ne pouvez pas nier son utilité, mais comme il est dangereux, dans la plupart des applications sont à la recherche d'alternatives.

Après la révolution industrielle, l'utilisation du plomb a considérablement augmenté. Sur la glace du Groenland, il a été démontré qu'en 1980 la glace avait 20 fois plus de plomb qu'en 1780.
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En tout cas, il ne sera pas facile de remplacer tout le plomb. Les dernières données remontent à 2005, année où 3,27 millions de tonnes ont été obtenues dans les mines du monde entier, soit 5% de plus que l'année précédente. Bien que les mines de plomb soient situées dans trente-huit pays, six d'entre eux en tirent 82%. La Chine est le plus grand producteur (30%), suivi par l'Australie (23%), les États-Unis (13%), le Pérou (10%), le Mexique (4%) et le Canada (2%).

Les prévisions faites par le Département de géologie des États-Unis en 2005 ils prévoyaient d'augmenter l'utilisation du plomb raffiné dans les deux prochaines années. En 2007, on a estimé que la demande aux États-Unis diminuerait de 3% (surtout sur les batteries au plomb acide) et que l'Europe maintiendrait la demande des années précédentes. En Chine, on s'attendait à ce que la demande augmente de 10% et on prévoyait une hausse similaire en Inde, au Mexique et en Thaïlande. Oui, il est très difficile de remplacer tout le plomb.

Quelques caractéristiques de fil
Dans le tableau périodique le symbole du plomb est Pb (en latin plumbum) et son numéro atomique, 82. Il a donc le plus grand nombre atomique entre éléments stables, bien que l'élément suivant, le bismuth, d'une vie si longue, puisse être considéré comme stable.
C'est un métal simple, lourd, souple et malléable. Il est en fait blanc bleuté, mais dans l'air il devient grisâtre. Très résistant à la corrosion, il est utilisé pour stocker des liquides corrosifs tels que l'acide sulfurique. Le mélange d'antimoine ou d'autres métaux dans le plomb durcit. C'est un pauvre conducteur d'électricité et l'effet Thomson est le seul métal qui vaut zéro (c'est-à-dire un câble de plomb, avec des températures différentes d'une extrémité à l'autre, n'absorbe pas la chaleur en passant le courant électrique à travers le câble).
Substituts de plomb
Le plomb a de nombreuses applications, mais face au danger pour la santé et l'environnement, les chercheurs cherchent des alternatives. Voici quelques exemples :
Les batteries sont remplacées par des batteries en polymère litio-ion ou d'autres types. Bien que celles en lithium-ion polymère soient six fois plus chères que celles en plomb acide, elles durent deux ou trois fois plus. Ils essaient de baisser le prix.
Le plomb utilisé pour la collecte de câbles peut être remplacé par des revêtements en polyéthylène (PE/XLPE) sur des câbles à basse tension. Ils ne sont pas valables pour les câbles marins ou à haute tension terrestre.
Batterie au plomb acide.
(Photo: Shaddack)
Dans l'industrie chimique, des plaques de plomb sont utilisées pour éviter la corrosion et peuvent être remplacées par de l'acier inoxydable. Les plaques de plomb sont placées, également dans les cheminées et les fenêtres, et peuvent être remplacées par du zinc et de l'aluminium.
D'autre part, bien que les munitions soient fabriquées principalement avec du plomb, de nombreux matériaux peuvent être remplacés par l'acier, le fer, le bismuth, l'étain, la poudre de tungstène dans une base polymère... Mais les munitions avec ces matériaux est beaucoup plus cher que le plomb. L'acier, par exemple, est 25% plus cher, celui d'étain de 50-100% et celui de wolframio/bismuto de 200-400% plus cher. Cela, bien sûr, rend leur remplacement difficile, mais dans certains territoires, comme le Danemark, les munitions de plomb sont interdites, il est donc impératif de vous remplacer.
Il peut également remplacer le plomb utilisé dans les engins de pêche et existent sur le marché “plombs” de zinc, de fer ou d'étain. Celui qui est utilisé dans les filets de traction peut également être en fer et les substituts de cordes au plomb sont testés. Oui, comme pour les munitions, les substituts sont plus chers.
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