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Chimie, science analytique, ouverture sur le monde. Conférence SGS - INSA ROUEN

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CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE, OUVERTURE SUR LE MONDE

Quels enjeux économiques et sociétaux? Quel défi technologique? Quelles expertises et réponses des Ingénieurs chimistes?

M. Yvon GERVAISEIngénieur INSCIR/ INSAExpert près la Cour d’Appel de RouenExpert français auprès de l’OCDEDirecteur SGS Multilab Rouen

Cours pour les Ingénieurs 5ème année 4 décembre 2015

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A- QUELS ENJEUX ÉCONOMIQUES ET SOCIÉTAUX VOYAGE DE LA MATIÈRE …

� A-1 OUVERTURE SUR LE MONDE

� A-2 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE, OUVERTURE SUR LE MONDE… LES ENJEUX POUR LES ÉCOSYSTEMES

� A-3 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE, OUVERTURE SUR LE MONDE… LES ENJEUX POUR LES ÉCOSYSTEMES

� A-4 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE ASPECTS TECHNIQUES ET RÉGLEMENTAIRE POUR LES OPÉRATEURSÉCONOMIQUES DANS LES ÉCHANGES MONDIAUX

� A-5 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE, OUVERTURE SUR LE MONDE – DU LOCAL AU GLOBAL– LES GRANDES INSTANCES DE RÉGULATION

� A-6 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE BESOIN DE RECONNAISSANCES DE COMPÉTENCE DANS LES TRANSACTIONS MONDIALES

� A-7 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE DANS LES ÉCHANGES MONDIAUX… DES EXIGENCES DE COMPÉTENCES

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A-1 QUELS ENJEUX ÉCONOMIQUES ET SOCIÉTAUX VOYAGE DE LA MATIÈRE … OUVERTURE SUR LE MONDE

Produits Agricoles

Produits Alimentaires

Produits de consommation Non Alimentaires

Produits Chimiques

Environnement

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émissions diffuses

habitants / santéSOURCECIBLES

transfert

transfert

transfert

A-2 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE, OUVERTURE SUR LE MONDE… LES ENJEUX POUR LES ÉCOSYSTEMES

vecteurs sols

vecteur eau

Vecteur airémission canalisée

cultures

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A-3 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE QUELS ENJEUX NORMATIFS ET SOCIÉTAUX DANS L’ENVIRONNEMENT ET LA RÉGULATION DES ÉCHANGES ÉCONOMIQUES MONDIAUX ?

� Orientent� Structurent� Contraignent

D’un port à l’autre …

Les normes transportent des approches techniques juridiques favorisant ou défavorisant des intervenants

Normes ont pour objet:

� Sécuriser les échanges

� Facilité interopérabilité du commerce

� Principe protéger le consommateur : traçabilité -durabilité

L’environnement concurrentiel des échanges

Normes et régulation

internationales

ConnaissanceEvaluation

marchandise produit

Sciencesanalytiques

Caractérisationexpertise

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A-4 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE ASPECTS TECHNIQUES ET RÉGLEMENTAIRE POUR LES OPÉRATEURS ÉCONOMIQUES DANS LES ÉCHANGES MONDIAUX

� Intérêt des entreprises, des opérateurs à maitriser la conformité:

• Eviter des déconvenues

• Favoriser le positionnement

• Soutenir des stratégies à long terme

� Développement des échanges et corollaire

• Augmentation des normes et règles

• Acteurs publics et privés participent à leur élaboration.

• Tendance des États et organisations à déléguer l’élaboration aux experts

� Produits de consommation CPSIA (Consumer Product SafetyImprovement Act- USA)

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A-5 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE, OUVERTURE SUR LE MONDE – DU LOCAL AU GLOBAL– LES GRANDES INSTANCES DE RÉGULATION

GHS, REACH, etc …

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A-6 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE BESOIN DE RECONNAISSANCES DE COMPÉTENCE DANS LES TRANSACTIONS MONDIALES

� Compétence du laboratoire dans un port (export/import)• moyens efficaces : réduire le risque d’importations de produits

défectueux

• Conformité aux normes, règlements suivant des tests

� Accréditation et instrument de reconnaissance de la compétence du laboratoire• Exactitude, fiabilité

• Confiance des résultats

� Accréditation doit être reconnue au niveau international• COFRAC, organisme qui accrédite suivant ISO 17025.

• reconnaissance à travers des évaluations très rigoureuses de l’organisme ILAC (International Laboratory ACcreditation)

• MRA (Mutual Recognition Agreement): laboratoire reconnu globalement pour faciliter l’acceptation les résultats de test qui accompagnent

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A-7 CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE DANS LES ÉCHANGES MONDIAUX… DES EXIGENCES DE COMPÉTENCES

- Accréditation ISO 17025 COFRAC, EA, ILAC

- Agréments ministériels ,santé, environnementaux, ASN

FOSFA(Federation of Oils, Seedsand Fats Association)

KFDA(Autorités coréennes)

COFRAC(Comité Français d’ACcréditation)

BPL(Bonnes Pratiques de laboratoire)

GAFTA(Grain and FeedTrade Association)

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B- DÉFI TECHNOLOGIQUE : POURQUOI? CHIMIE, SCIENCES ANALYTIQUES POUR ASSURER LA QUALITÉ ET LA SÉCURITÉ DES MATIÈRES PREMIÈRES, DES PRODUITS ET DES PROCESS

� B-1 MISSION À VALEUR AJOUTÉE

� B-2 RÉPONSE À UN CAHIER DES CHARGES TECHNIQUE, ÉCONOMIQUE, ENVIRONNEMENTAL ET SOCIÉTAL

� B-3 FAIRE PARLER LA MATIÈRE

� B-4 SOPHISTICATION PLATEFORME ANALYTIQUE MULTIDISCIPLINAIRE

� B-5 PANORAMA DE QUELQUES MÉTHODES ET TECHNIQUES

� B-6 DÉFI TECHNOLOGIQUE – PANORAMA D’APPLICATION

� B-7 DÉFI TECHNOLOGIQUE – PANORAMA D’INNOVATION

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B-1 QUEL DÉFI TECHNOLOGIQUE POUR ASSURER LA QUALITÉ ET LA SÉCURITÉ DES MATIÈRES PREMIÈRES, DES PRODUITS ET DES PROCESSMISSION À VALEUR AJOUTÉE

Matière première Produits finis de consommation

Recherche Développement Enregistrement

Nouvelle technique analytique

Sélection matières premièresFabricationCommercialisation

Expertise - testCaractérisation pureté Quantification impureté

Mise sur le marchéConformité technique et

règlementaire

Mesure des interactions Environnement Santé

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B-2 DÉFI TECHNOLOGIQUE : POURQUOI? CHIMIE, SCIENCE ANALYTIQUE, EN RÉPONSE À UN CAHIER DES CHARGES TECHNIQUE, ÉCONOMIQUE, ENVIRONNEMENTAL ET SOCIÉTAL

Information et exigence du consommateur

Conformité :. Réglementaire. REACh

Prise en compte globale ACV, GES, GHS

Relation Produit/santé/environnementExemple perturbateur endocrinien

Surveillance matière première, impact réglementaire REACh

Tendance chimie verteActifs végétaux

Tendance environnementale

écolabel

Valeur d’usage

Additifs

InnovationRecherche

Exigence particulière

nouveau règlement cosmétique/ pesticides

Sécurité des ingrédients

Valorisation du produit et sous-produit - filière

Votre produitVotre

matière première

Cahier des charges client

Produit

Procédé

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B-3 DÉFI TECHNOLOGIQUE: POURQUOI?POUR FAIRE PARLER LA MATIÈRE

• Analyses des composants -> pureté

• Analyses des constituants mineurs -> impuretés, ultratraces

• Analyses des marqueurs d’origines, de procédés

• Analyses de molécules –> innovation

• Analyses d’isotopes stables, instables

– Exemple des vins: analyse par Carbone 14

– Origine produits: origine géographique : certains ratio isotopiques

• Analyse d’empreinte : chemical finger print

– Expertise

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B-4 DÉFI TECHNOLOGIQUE : COMMENT? SOPHISTICATION PLATEFORME ANALYTIQUE MULTIDISCIPLINAIRE« LA SCIENCE A L’ÂGE DE SES INSTRUMENTS » Bachelard

Techniques du vivant:Biochimie

Biologie moléculaire

Processus de l’analyse de la

matière

Traitement de l’échantillon

Techniques spectrométriques

- Radioactivité- Spectrométrie de masse

Techniques séparatives

Chromatographie

Techniques du vivant :Écotoxicologie

Evolution del’expertiseanalytique

1

2

3

5

4

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� LES MÉTHODES DE PROFILAGE CHIMIQUE ET BIOCHIMIQUE

B-5.1 PANORAMA DE QUELQUES MÉTHODES ET TECHNIQUES

� Analyse chimique

- réaction en solution

- analyse titrimétrique

- analyse gravimétrique

- analyses électrochimiques, chimiométrie

- spectroscopie à émission atomique,

- spectroscopie électronique moléculaire U.V.

- spectroscopie de vibration IRFT

- spectroscopie XRF

- spectrométrie de masse

- techniques séparatives

- GC/MS/MS- HPLC/MS/MS

� Évolution de la chimie analytique avancée

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� LES MÉTHODES DE PROFILAGE CHIMIQUE ET BIOCHIMIQUE

� Spectrométrie de masse

UPLC/APGC-TOF/QTRAP

Méthode multimolécules / couverture chimique large de la trace (ppt) aux ultratraces. Identification par spectre de masse

� Spectrométrie atomique et moléculaire• Spectroscopie infrarouge

• RMN

• Fluorescence X

• ICP/AES et ICP/MS, spectromètre à émission atomique

• Spectrométrie Ɣ, α, β (isotope instable)

• GC, profil chromatographique GC haute résolution

• Ecotoxicologie impact environnemental

B-5.2 MÉTHODES ET TECHNIQUES CHIMIQUEET ANALYTIQUE AVANCÉE

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B-5.3 PANORAMA DES PRINCIPALES MÉTHODES D’ANALYSES UTILISÉES

� Analyses physico-chimiques de composition• Identification et quantification des composants cibles

� Isotopes instables et stables• Origine des molécules et des produits

� Screening / profiling• Empreintes chromatographiques : HPLC/MS/MS• Empreintes spectrales: GC/MS/MS

� Recherche de marqueurs spécifiques

� Origine de biologie moléculaire• PCR• Biologie souche• Identification d’espèces et variétés

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� IDENTIFICATION ET QUANTIFICATION DES ESPÈCES• A partir des protéines

– Iso-électrofocalisation (produits laitiers, poissons)– Détection d’antigènes– Spectrométrie de masse en développement

• A partir de l’ADN– ADN nucléaire, ADN mitochondriaux (produits transformés)– PCR toutes espèces

� MÉTHODES MULTIPARAMÉTRIQUES

B-5.4 PANORAMA DES PRINCIPALES MÉTHODES D’ANALYSES UTILISÉES

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B-6 DÉFI TECHNOLOGIQUE – PANORAMA D’APPLICATION

� Evaluation de la conformité des produits1- Nouvel enjeu, conformité des équipements électroniques, électriques

(EEE 2002 95 CE)� LSD (Limitation des Substances Dangereuses)

» BFR (1000 ppm), métaux lourds (1000 ppm), Pb, Hg, Cr6, Cd

2- Détergent, nouveau règlement 648/2004

� Contrôle de l’émissivité des produitsProduits de consommation et nouvelles exigences du consommateur et média

� Aide déterminante à la gestion de crise Ex : sécurité alimentaire et dispositif européen rapid alert for food (EFSA)

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� Evaluation du risque et détermination des liens decausalité

Ex : produit de traitement des charpentes et altération du vin

Ex 2 : altération de la performance de produit et relation risque chimique

� Identification de non-conformité et détermination de l’origine sur des produits de grande consommation

� Détermination origine pollution et intensité

� Différentes expériences d’un laboratoire reconnu BPLpour l’authentification de la qualité et de la sécuritédes produits

B-6 DÉFI TECHNOLOGIQUE – PANORAMA D’APPLICATION

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B-6.1 DÉFI TECHNOLOGIQUE – PANORAMA D’APPLICATION CARACTÉRISTIQUES ET STRUCTURE DE LA MATIÈRE…

Eléments concernés : As - P - Ca – Mg – Na – Zn – Ti.

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CATALYSEURS

DURCISSEURS(amines aromatiques)

ADJUVANTS

SOLVANTS

CHARGES ET AGENTS DE RENFORT

COLORANTS, PIGMENTS

RETARDATEURS DE FLAME (PBB, PBDE), DE NOIRCISSEMENT

STABILISANTS

- Antioxydants (BHA, BHI)- Anti UV- Antiozonants

PLASTIFIANTS

- Phtalates

DIVERS

- Lubrifiants - Porogènes et - Antistatiques agents gonflants- Fongicides- Ignifugeants

B-6.2 DÉFI TECHNOLOGIQUE - PANORAMA D’APPLICATION : CARACTÉRISATION DES POLYMÈRES

Les matériaux

Les produits

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B-6.3 DÉFI TECHNOLOGIQUE PANORAMA D’APPLICATION Traçabilité des expositions: quelle démarche?

L’approche produit/vecteur/exposition dans la gestion du risque chimique

Produits Sources Vecteurs

Ecosystème

Poste de travail et habitat

L’Homme

L’écosystème

Inventaire produit, classification

Air, contact

CMR, air intérieur

Environnement

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B-7 DÉFI TECHNOLOGIQUE : PANORAMA D’INNOVATION

� B-7.1 @MINERAL MANAGER

� B-7.2 @RADIO MANAGER

� B-7.3 @WASTE VALORISATION MANAGER

� MÉTHODE MULTIPARAMÉTRIQUE

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B-7.1 DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA NAISSANCE DE @MINERAL MANAGER

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B-7.2 DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA NAISSANCE DE @RADIOMANAGER

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RADIOACTIVITÉ

B-7.2.1 @RADIOMANAGER INNOVATIONSYSTÈME INTELLIGENT

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B-7.2.2 @RADIOMANAGER SYSTÈME INTELLIGENT DE RADIOPROTECTION

RADIOPROTECTION

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B-7.3 DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA CRÉATION DE @WASTEVALORISATIONMANAGER

� Projet réalisé par les Ingénieurs de SGS Multilab

� Travail collaboratif des Equipes

� Ecotoxicologie

� Ingénieur chimiste

� Ingénieur optimisation processus et data processing

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B-7.3 DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA CRÉATION DE @WASTEVALORISATIONMANAGER

� Un processus d’innovation et de valeur ajoutée facteur de compétitivité et performance pour l’industriel et le prestataire.

� Innovation technique

� Robotisation et automatisation processus Intellectuel.

� Naissance à SGS Multilab @wastevalorisationManager

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Valorisation waste@managerSuccession de macros Excel permettant :

� L’alimentation d’une base de données initiales extraites du règlement CLP comprenant des informations sur les phrases de risques R.�Mettre à jour les informations existantes via un formulaire de saisie�D’incrémenter manuellement la base de données des CL50 à partir de FDS existantes.�D’effectuer une recherche automatique à partir des N° de CAS fournis par le screening GC/MS pour en extraire les informations écotoxicologiques et les phrases de risques.�De sommer les concentrations de molécules détectées associées par phrases de risques permettant le classement des sites en fonctions des seuils réglementés.�D’élaborer un rapport comportant les informations nécessaires au classement du déchet.

B-7.3.1 DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA CRÉATION DE @WASTEVALORISATIONMANAGER

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� Méthode QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe)

� Avantage : une seule préparation pour plusieurs matrices (céréales, fruits, légumes…).

Extraction solide-liquide

Echantillon

+ solvant organique + sels

tampons Agitation

Centrifugation et récupération du

surnageantPurification SPE dispersive

Mise en contact du surnageant

avec les sels de purificationAgitation Centrifugation et

récupération du

surnageant purifié

Journée Inauguration SGS Multilab Rouen 13 janvier 2015

B-7.4.1 DÉFI INNOVATION LA CRÉATION DU SYSTÈMEEXPERT MÉTHODE MULTIPARAMÉTRIQUE

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GC/MS-MS

Source Electronic Impact

Triple QuadripoleGC/ECD

GC/FPD

GC/TSD

Une seule injection pour plus de 150

molécules en 30 minutes

Plusieurs injections par famille de

dizaine de pesticides OC, OP, PYR, PCB…DETECTIONS

SPECIFIQUES

DETECTION par

SPECTOMETRIE de MASSE MS-MS

Journée Inauguration SGS Multilab Rouen 13 janvier 2015

B-7.4.2 INNOVATION CRÉATION DES MÉTHODESMULTIPARAMÉTRIQUES

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8 injections HPLC/UV ou Fluo

• Aflatoxines B1, B2, G1, G2• Ochratoxine A• Déoxynivalenol (DON)• Zéaralénone• Fumonisines B1 et B2• T2-toxine et

Diacetoxyscirpenol* (DAS)• HT2-toxine

1 extraction solide/liquide

suivi d’une dilution

8 extractions solides/liquides

+

7 purifications par immunoaffinité

et 1 purification SPE

1 injection HPLC/MS/MS

• Gain de temps

• Gain de productivité

• Simplification

Journée Inauguration SGS Multilab Rouen 13 janvier 2015

B-7.4.3 DÉFI INNOVATION MÉTHODESMULTIPARAMÉTRIQUES

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Analyse du Bisphénol dans les plastiques

Monomère de polycondensation (industrie du polymères)

Perturbateur endocrinien : interagit avec le système hormonal

du corps humain

Bisphénol A

Bisphénol F

Bisphénol A Diglycidyl Ether 2H2O

Bisphénol A

Bisphénol A Diglycidyl Ether H2O

Bisphénol A Diglycidyl Ether HCl H2O

Bisphénol F Diglycidyl Ether

Bisphénol A Diglycidyl Ether

Bisphénol A Diglycidyl Ether HCl

Bisphénol A Diglycidyl Ether 2 HCl

Novolac glycidyl ether

1 préparation

2 injections (nature chimique) :

-BPA + BPF

-BADGE + BFDGE et dérivés

Journée Inauguration SGS Multilab Rouen 13 janvier 2015

B-7.4.4 DÉFI TECHNOLOGIQUE ANALYSE POLYMÈRES ET MÉTHODES MULTIPARAMÉTRIQUES

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C- OUVERTURE SUR LE MONDE

QUELLE EXPERTISE ET RÉPONSES POUR DES INGÉNIEURS CHIMISTES Evolution des moyens d’investigation, valeur ajoutée, mission et champ d’intervention multisectoriels et retours d’expérience

« Toute expérience scientifique est une procédure d’interrogation de la matière »

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� aspect opérationnel

� aspect approche globale - multidisciplinarité

� aspect expertise technique

� aspect agréments et reconnaissance du laboratoire à l’international

� aspect connaissance des référentiels internationaux d’évaluation et des problématiques locales propres

C.1 OUVERTURE SUR LE MONDE – EXPERTISE ET RÉPONSE

Quelles ont été les exigences pour l’intégration d’un ingénieur chimiste dans les processus globaux d’évaluation et d’expertise du risque à une échelle internationale ?

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� concentration compartiment environnemental / dose d’expositionrisque / risque sanitaire

environnemental

� pollution et atteinte de la chaîne alimentaire

polluant / contaminant (sécurité alimentaire)

� cycle de vie des produits : éco-testing / éco-conception

biodégradabilité / substance toxique

Pluralité des interactions

pour appréhender le phénomène dans sa globalité

industrie agriculture environnement consommation santé

C.2 OUVERTURE SUR LE MONDE – À L’ÈRE COP 21 CHAMP DE PLURIDISCIPLINARITÉ POUR L’INGÉNIEUR ET L’EXPERT CHIMISTE

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� connaissance de la matière : résultante d’une demande expertale multidisciplinaire

Contribution scientifique et technique

• chimie

• biochimie

• biologie

• sécurité alimentaire

• écotoxicologie

• radioactivité

• physico-chimie

• nutrition

� qualité de l’expertise à la mesure du perfectionnement des moyens d’investigation, connaissance des procédés, des phénomènes impliqués

� reconnaissance de l’expertise référencée par desaccréditations, agréments et reconnaissancesdu laboratoire (exemple : BPL)

C.3 EXPERTISE ET RÉPONSE INGÉNIEUR CHIMISTE CONTRIBUTION SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE

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C.4 DE L’INGÉNIEUR CHIMISTE À L’EXPERT CHIMISTE RETOUR D’EXPÉRIENCE

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C.5 LA CONDUITE D’UNE EXPERTISE JUDICIAIRE

RÔLE DE L’EXPERT CHIMISTE

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Yvon [email protected]

@expertscience : http://twitter.com/expertscience

www.sgsgroup.fr

Directeur, SGS Multilab Rouen

65 rue Ettore Bugatti - BP 90014 - 76801 Saint Etienne du Rouvray

t 02 35 07 91 80 f 02 35 07 91 25

« Demain est moins à découvrir qu’à inventer »

Merci de votre attention

Gaston Berger, philosophe

© SGS MULTILAB ROUEN Conférence Yvon Gervaise Propeller Club de Rouen 15/03/2013