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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
2© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
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
16© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
� 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
19© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
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)
20© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
� 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
24© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
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
25© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
B-7.1 DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA NAISSANCE DE @MINERAL MANAGER
26© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
B-7.2 DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATIONLA NAISSANCE DE @RADIOMANAGER
27© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
RADIOACTIVITÉ
B-7.2.1 @RADIOMANAGER INNOVATIONSYSTÈME INTELLIGENT
28© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
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
30© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
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
31© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
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
32© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
� 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
34© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
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
35© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
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 »
37© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
� 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 ?
38© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
� 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
39© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
� 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
40© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
C.4 DE L’INGÉNIEUR CHIMISTE À L’EXPERT CHIMISTE RETOUR D’EXPÉRIENCE
41© SGS MULTILAB ROUEN CoursYvon Gervaise INSA ROUEN 04/12/12015
C.5 LA CONDUITE D’UNE EXPERTISE JUDICIAIRE
RÔLE DE L’EXPERT CHIMISTE
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