Cuivre - Définition

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Gîtologie

  • Dans des zones poreuses des basaltes : les réactions entre solution hydrothermale et minerais ferrifères génèrent le cuivre des principaux gisements de ce minéral. Dans la presqu'île de Keenawa, les couches de basalte alternent avec des grès et des conglomérats, les cavités sont emplies par le cuivre associé à la calcite, l'épidote, des minéraux cuprifères, des zéolites, un peu d'argent ; d'importantes masses de cuivre (jusqu'à 500 000 kg) y ont été rencontrées.
  • Dans des grès et des schistes, où le cuivre était probablement d'origine hydrothermale.
  • Le cuivre natif précipite en petites masses dans la zone d'oxyréduction d'un grand nombre de gîtes de cuivre, il y est accompagné de cuprite, azurite, malachite.
  • Présent dans les météorites.

Utilisations

Les propriétés du cuivre (haute conductibilité électrique, résistance à la corrosion, recyclabilité) font de ce métal une ressource naturelle très utilisée. Dans l'électricité, l'électronique, les télécommunications (réseaux cablés, microprocesseurs, batteries), dans la construction (tuyauterie d'eau, couverture), dans l'architecture, les transports (composants électro-mécaniques, refroidisseurs d'huile, réservoirs, hélices), les machine-outils, des produits d'équipement (plateformes pétrolières) et de consommation (ustensiles de cuisine) mais aussi des pièces de monnaie comme l'euro.

La pièce de 1 euro (l'Arbre Étoilé dessiné par Joaquin Jimenez pour les euros frappés en France) est constituée d'un centre "blanc" en cupronickel (75%Cu 25% Ni) sur âme de nickel et d'une couronne "jaune" en maillechort (75%Cu 20%Zn 5%Ni). Les alliages (centre et couronne) sont inversés pour la pièce de 2 euros.

La pyramide de Khéops contient une tuyauterie en cuivre encore en état de marche aujourd'hui !.

Production du cuivre

Les principaux pays producteurs sont le Chili, avec 4 des 5 plus importantes mines du cuivre du monde, les États-Unis, le Pérou, l'Australie, la Russie, l'Indonésie, le Canada, la Zambie et la Pologne. Les gisements remarquables pour le cuivre natif sont :

  • Bolivie
  • Coro-Coro, Province de Pacajes, Département de La Paz
  • Canada
  • Mine Normandie, Saint-Joseph-de-Coleraine, Les Appalaches RCM,Chaudière-Appalaches, Québec
  • États-Unis
  • Presqu'île de Keenawa, et Lac –Supérieur, Comté de Keweenaw, Michigan
  • France,
  • Les Clausis, Saint-Véran, Hautes-Alpes
  • pélites Permiennes du Dôme de Barrot, Alpes-Maritimes
  • Chessy, Rhône
  • Saint-Jean-de-Jeannes, Mont Roc, et le Burc, Tarn
  • Pologne
  • bassin de Lubin ( Basse-Silésie )

Propriétés biologiques et écotoxiques

Le cuivre, à très faible dose, est un oligo-élément indispensable à la vie. Il est notamment nécessaire à la formation de l'hémoglobine et remplace même le fer pour le transport de l'oxygène chez une espèce d'arthropode, la limule, dont le sang est bleu ou chez certains chironomes qui sont verts. Chez l'homme et les mammifères, régulé par le foie, le cuivre intervient dans la fonction immunitaire (démontré chez le rat) et contre le stress oxydant. Il est stocké, excrété via la bile ou distribué vers les organes. Ses propriétés anti-infectieuses étaient déjà connues et utilisées dans l'Égypte antique.
Associé au plomb, il semble pouvoir aggraver le risque de maladie de Parkinson.
Le taux osseux moyen « normal » chez l’homme au XXe siècle a été estimé à 4,2 mg/kg par Scheinberg en 1979). On connaît des contaminations humaines et animales dès l'âge du bronze, autour notamment des anciennes mines de cuivre et plomb de l'actuelle Jordanie.

Bien que le porc n'ait pas besoin de plus de 6 mg/kg d'aliment (NRC, 1998), du cuivre est ajouté à son alimentation car il s'est montré un puissant facteur de croissance s'il est associé à une supplémentation en zinc (à 150 à 250 ppm de Cu en post-sevrage dans l'alimentation des porcelets, soit 30 fois leur besoin normal est une pratique courante, qui explique l'augmentation de la charge de cuivre polluante des lisiers. Le mouton serait, lui, tué par le cuivre dès 15 mg de Cu par kg d'aliment ; la mort survenant après une phase hémolytique lorsque le taux de Cu dans le foie dépasse 350 à 1 000 ppm de matière sèche). Le mouton semble être le mammifère le plus sensible, parmi ceux dont les réactions au cuivre ont été étudiées.

Le cuivre est aussi - à dose plus élevée et sous ses formes oxydées (vert-de-gris, oxyde cuivreux) - un puissant poison pour l'Homme, comme - à des doses parfois infimes - pour de nombreux organismes (algues, mousses, microorganismes marins, champignons microscopiques). Ce fait connu depuis l'Antiquité a justifié son utilisation comme pesticide (exemple : Bouillie bordelaise) ou comme biocide, notamment dans les antifoulings.

Ses vertus bactériostatiques et antifongiques et sa ductilité ont aussi, comme pour le plomb (qui est lui bien plus toxique) justifié son utilisation dans les canalisations d'eau et dans certains pays pour les toitures et gouttières (ni mousse ni plantes ne s'y installent, mais l'eau s'y charge de cuivre). Le cuivre a été utilisé pour les cuves et tuyauteries de fabrication de la bière et de distillation d'alcool, pour les marmites à confiture et pour la fabrication de fromages à pâte cuite.
Sa résistance à la corrosion et sa toxicité empêchant la prolifération et la fixation d'algues et d'organismes marins a encouragé ses usages dans la marine, sous forme de cuivre ou plus souvent de bronze ou laiton (clous, hublots, accastillage, hélice).
Les sels de cuivre, comme le sulfate ou l'oxychlorure, présentent des propriétés fongicides mises à profit pour la viticulture et l'agriculture. Un simple fil de cuivre tendu sur le faite d'une toiture tue toutes les mousses et algues qui pourraient y pousser, bien que la pluie ne s'y charge que d'une quantité infime d'atomes de cuivre.
Après deux années de tests concluant qu'en milieu hospitalier, sur des surfaces en cuivre, 90 à 100 % de certains micro-organismes tels que le staphylocoque doré disparaissent, un hôpital irlandais a installé en 2009 des poignées en cuivre sur toutes ses portes pour lutter contre les infections nosocomiales.

L'oxyde cuivreux des peintures antifouling récentes, pour certaines conçues pour être érodables afin de libérer plus longtemps leurs biocides, tuent les bernacles et bien d'autres espèces dès leur stade larvaire, mais en relâchant du cuivre qui contamine à cette occasion les eaux environnantes.
Le cuivre utilisé sur les vignes n'étant pas dégradable, il finit par s'accumuler dans les points bas où il atteint des taux préoccupants dans le sol et l'eau, pouvant localement provoquer la mort d'animaux qui y sont sensibles, comme le mouton.

Les moûts de raisin renferment toujours des teneurs importantes de cuivre ; quelques dixièmes de mg/l sont issus de la vigne, mais la majeure partie vient des différents traitements subis. Lors de la fermentation ce cuivre, réduit en sulfure, est éliminé avec les levures et les lies. Le vin nouveau n’en contient que 0,2 à 0,3 mg/l, pourcentage qui peut augmenter après quelques mois de conservation, à la suite de contacts avec du matériel en cuivre, en laiton ou en bronze. Dans les vins blancs maintenus à l’abri de l’air, lorsque le potentiel d'oxydo-réduction atteint un niveau suffisamment bas, le cuivre est réduit en présence d’anhydride sulfureux libre et précipité à l’état de sulfures qui troublent le vin si la dose de cuivre approche de 1 mg/l. De plus, le cuivre, agissant comme catalyseur (même à faible dose), favorise beaucoup l’oxydation du fer et la casse blanche. On élimine le cuivre des vins par traitement au ferrocyanure de potassium ou par le monosulfure de sodium qui le précipite à l’état de sulfures.

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