Présentation des PROJET UN PROJET DEUX

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1 1 Présentation des De nos jours, les plastiques sont omniprésents et nous rendent la vie plus facile, plus sûre, plus pratique et plus agréable. L utilisation des matières plastiques augmente sans cesse car celles-ci sont aujourd hui capables de remplacer de nombreux autres types de matériaux comme le métal, le bois, le papier, la céramique et le verre. Il existe également de nouvelles fonctions que seuls les plastiques peuvent remplir. L automobile est un bon exemple de produit utilisant beaucoup les plastiques. Au cours des 20 dernières années, l utilisation des matières plastiques dans les voitures a augmenté de 114 pour cent et on estime que sans ces matériaux les voitures actuelles pèseraient au moins 200 kg de plus. Des économies de poids ont été réalisées grâce à l utilisation des matières plastiques dans les châssis et les arbres d entraînement. On estime qu au cours d une durée de vie moyenne de km d un véhicule, cette diminution de poids permet de réduire la consommation de carburant d environ PROJET UN 1 Pensez à au moins trois objets qui, il y a quelques années, auraient été fabriqués dans des matières traditionnelles et qui sont aujourd hui en matières plastiques. 2 Pour chaque objet énuméré, réfléchissez aux avantages et aux limites du plastique. Indiquez les raisons pour lesquelles vous pensez que les matières plastiques sont utilisées à l heure actuelle. 750 litres. Cette réduction de la consommation de carburant permet de réduire la consommation de pétrole d environ 12 millions de tonnes et de réduire la production de CO 2 de 30 millions de tonnes par an en Europe occidentale. Mais que sont les plastiques? Pourquoi sont-ils si utiles et si courants? Comment leur succès s explique-t-il? Quelle est leur structure chimique? De nombreux matériaux utilisés au quotidien sont constitués de polymères. Ce sont de longues molécules faites à partir de molécules plus petites, les monomères. Les polymères peuvent être naturels ou synthétiques. Les polymères naturels sont présents chez les animaux et les végétaux. Beaucoup de tissus sont à base de polymères: les protéines animales, par exemple, ou les glucides des plantes. PROJET DEUX 1 Voici une voiture moderne 2 On estime qu une voiture de type. Quelles sont les pièces fabriquées en matière plastique? Selon vous, quels sont les avantages des plastiques? Pensez aux aspects suivants : kg, contenant 100 kg de plastiques, consomme 4% de carburant de moins qu une voiture fabriquée à l aide de matériaux traditionnels. En supposant qu une voiture consomme 2000 sécurité litres de carburant par an, au prix économie de 40Bef le litre, à combien s élève l économie réalisée grâce esthétique à l utilisation de matériaux couleur plastiques? coût polymère Ce schéma montre les structures d un monomère et d un polymère. monomère

2 PROJET TROIS 1 Les objets suivants sont fabriqués à partir de polymères synthétiques. Essayez de déterminer lesquels sont à base de fibres. Une grande partie de notre alimentation est à base de polymères, comme les fibres, les céréales et la viande. Plantes et animaux produisent des polymères, souvent sous forme de fibres qui doivent ensuite être transformées pour donner des matériaux tels que fils et tissus. Les polymères synthétiques sont fabriqués à partir du pétrole. Celui-ci est traité dans des raffineries afin de produire des composés chimiques de base connus sous le nom de monomères, qui seront ensuite transformés en polymères. Certains polymères sont transformés en matériaux plastiques solides, d autres en fibres textiles. Les polymères sont finalement transformés en produits finis. istoire des plastiques En effet, au début du siècle, les chimistes commencèrent à comprendre les réactions qu ils provoquaient, ce qui accéléra la recherche de nouvelles matières. Dans les années 30, débuta la fabrication de plastiques à base de produits chimiques dérivés du pétrole. Ce fut l apparition du polystyrène, des polymères acryliques et du chlorure de polyvinyle. Le nylon est produit industriellement depuis la fin des années 30. Il était produit sous forme de longs filaments que l on pouvait filer, tisser ou tricoter. La production et la fabrication d autres matériaux plastiques polyéthylène basse densité, polyuréthane, chlorure de polyvinyle (PVC), polyesters, sillicones, résines époxy ont augmenté au cours des années Les polycarbonates sont quant à eux apparus dans les années L apparition du polyéthylène haute densité (DPE) et du polypropylène date des années Les années 1970 ont vu l arrivée de la «troisième génération» de matériaux plastiques de haute technologie. Ces nouveaux matériaux comprenaient notamment des polyamides et des polyacétals. Cette innovation s est poursuivie au cours des années 80 et 90, avec de nouveaux polymères créés pour relever des défis de conception spécifiques. Les récentes améliorations en matière de technologies catalytiques permettent un meilleur contrôle de la structure moléculaire des polymères et fournissent des propriétés physiques améliorées. Par exemple, une nouvelle génération de catalyseurs métallocènes permet la fabrication de films de polyéthylène plus résistants et plus transparents. Á l heure actuelle, on produit plus de 700 types de plastiques, regroupés dans 18 familles principales de polymères. Aisément disponibles, polyvalents et de fabrication économique, les matériaux plastiques sont utilisés à la fois en haute technologie et pour la fabrication de produits de tous les jours. Une enquête menée auprès des consommateurs montre que les attitudes les plus positives envers les matériaux plastiques sont relatives aux applications innovantes et de haute technologie. À l aube du 21ème siècle, il est clair que les matériaux plastiques font partie intégrante de notre vie. Que ce soit dans les produits emballés que nous achetons, les transports que nous utilisons et les bâtiments dans lesquels nous vivons, les équipements de sport ou la technologie médicale de pointe les matières plastiques sont incontournables. Les produits plastiques furent fabriqués pour la première fois en 1862, à partir de matières végétales. Des fibres de cellulose, sous forme d ouate, furent traitées à l acide nitrique pour donner le Celluloïd, utilisé dans la fabrication d objets tels que fouets, manches de couteau, boîtes, manchettes et cols. En 1909, le belge BAEKELAND mit au point la Bakélite fabriquée à partir du goudron de houille. La Bakélite fut utilisée pour l isolation électrique, les boîtiers d appareils photos et les premiers postes de radio. PROJET QUATRE 1 Décrivez l allure de la courbe. 2 A votre avis, pourquoi l allure de la courbe change-t-elle pendant les années 50? 3 Pourquoi la courbe s infléchit-elle si brutalement au début des années 70? 4 Prolongez la courbe jusqu à l an A quel niveau de production devrait-on s attendre? 5 Qu a-t-on fait au début des années 1990 afin de réduire ces estimations? La croissance de la production mondiale de matières plastiques

3 2 Les Matières Le pétrole brut est la principale matière première pour la production du plastique ; c est un mélange complexe de milliers de composés. Il faut le transformer pour pouvoir l utiliser. Energie, électricité et chauffage 42% Transport 45% Environ 4% de la production mondiale de pétrole brut sont transformés en plastiques. Parce que les constituants du pétrole brut ont des masses molaires différentes, et donc des points d ébullition différents, Autres produits pétrochimiques 4% Plastiques 4% Divers 5% il est possible de les séparer grâce au procédé de la distillation fractionnée. Le mélange est séparé en fractions, et non pas en composés individuels. Les fractions contiennent un mélange de composés dont les températures d ébullition sont voisines. Ce schéma montre le processus de la distillation fractionnée. Ce sont principalement les fractions de naphta et de gasoil qui sont transformées en produits chimiques qui serviront de matières premières pour synthétiser les plastiques. Ces fractions sont toujours des mélanges complexes d hydrocarbures et aucune réaction chimique n a encore eu lieu. Elles doivent être modifiées chimiquement afin d en faire des produits plus utiles aux propriétés chimiques différentes. Il existe deux types de procédés : le Craquage Le craquage casse les grosses molécules en molécules plus petites et plus utiles (donc d une valeur supérieure). Par exemple, les fractions à point d ébullition très élevé sont craquées afin PROJET UN La plupart des composés du pétrole brut sont des molécules d hydrocarbures, contenant uniquement des atomes de carbone et d hydrogène. Le schéma a montre la structure de l éthène. 1 Etablissez la formule chimique de chacun de ces composés sous la forme suivante : C2=C2 Ceci est la formule semi-développée de l éthène a c b Un assortiment de molécules montrant les diverses liaisons chimiques entre atomes. 2 Puis écrivez la formule sous la forme suivante : C24 Ceci est la formule moléculaire de l éthène d e La masse d une molécule dépend du nombre d atomes de carbone et d hydrogène qu elle contient. Un atome de carbone a une masse atomique relative de 12 et un atome d hydrogène, une masse atomique relative de 1. Dans l exemple ci-dessus, la masse moléculaire relative de l éthène C24 vaut [2x12] + [4x1] = Calculez la masse moléculaire relative de chacune des molécules proposées. f g représente un atome de carbone représente un atome d hydrogène représente les liaisons chimiques

4 Pétrole brut Fractionnateur Appareil de chauffage de produire des fractions d essence et de gasoil. Aujourd hui, le craquage utilise aussi bien des catalyseurs que le traitement thermique à la vapeur (vapocraquage). le Reformage Le reformage modifie la structure interne des molécules afin d en produire d autres plus intéressantes. En modifiant les conditions telles que température, pression et catalyseurs, les techniques du craquage et du reformage peuvent désormais être contrôlées de façon à produire le mélange exact de composés qui sera le plus utile dans un but déterminé. Le naphta est craqué lorsqu il est mélangé à de la vapeur et chauffe à 800 C. Puis il est refroidi rapidement à 400 C, ce qui entraîne des modifications chimiques. Le mélange des composés C 6 à C10 est ainsi transformé en un petit nombre de composés C 2, C 3 et C 4 contenant des liaisons doubles carbone-carbone (C=C). Les composés simples sont souvent dénommés produits chimiques de base. Beaucoup d entre eux sont présentés sur cette fiche dans le projet 1. Tous les produits chimiques de base sont de petites molécules contenant entre 2 et 7 atomes de carbone. On appelle ces molécules des monomères, à partir desquels sont ensuite fabriqués les polymères, composés aux propriétés très différentes. Les petites molécules de monomère réagissent ensemble pour former un polymère, un peu comme des maillons peuvent former une chaîne. Afin de faire réagir entre elles les molécules de monomère, de faibles quantités de catalyseurs spécifiques sont ajoutées dans le réacteur de polymérisation. Ce schéma montre le processus de la distillation fractionnée. Ce sont principalement les fractions de naphta et de gas-oil qui sont transformées en produits chimiques quiserviront de matières premières pour les plastiques. Gaz de raffinerie 40 C Essence 110 C Naphta pour produits chimiques 180 C Kérosène 260 C Gasoil 340 C PROJET DEUX Les chaînes de polymères présentent des propriétés très différentes de celles des monomères. Monomères composés réactionnels petit nombre d atomes de carbone dans une molécule généralement un gaz ou un liquide composés relativement peu coûteux à la production peu utiles sous cette forme La fabrication des polymères est devenue de plus en plus sophistiquée au cours de ces dernières années, les chercheurs mettant au point de nouveaux composés destinés à répondre à des besoins spécifiques. Par exemple, une nouvelle famille de catalyseurs connus sous le nom de metallocènes permet de mieux contrôler la manière selon laquelle les monomères s associent. On peut ainsi fabriquer des polymères doués de propriétés très spécifiques et optimales (résistance, transparence, ). 1 Le polyéthylène, fabriqué à partir d éthène, est un des composés les plus simples. La structure de Une partie de la structure du l éthylène est : polyéthylène se présente comme suit : C Résidu de distillation atmosphérique C Enumérez les différences de structure entre les deux molécules. 2 Les monomères réagissent de la manière suivante : l extrémité d une molécule se lie à celle d une autre, et forment ainsi des chaînes. Un peu comme des trombones peuvent être attachés les uns aux autres. Faites votre propre schéma de cette formation en chaîne. C C C C C C Polymères composés non réactionnels très grand nombre d atomes de carbone dans une molécule presque toujours un solide presque toujours commercialement plus rentables très utiles une fois transformés C

5 3 Les Polymères et leur uit des polymères les plus importants sont produits à partir de trois substances chimiques de base seulement, dérivées du naphta. Ethylène C24 " " " " polymérisation pour former le polyéthylène à haute densité (PED), le polyéthylène à basse densité (PEBD) et le polyéthylène à basse densité linéaire (PEBDL) réaction avec le chlore pour former le chlorure de vinyle réaction avec le benzène pour former le styrène réaction avec l oxygène pour former l oxyde d éthylène polymérisation pour former le chlorure de polyvinyle (PVC) polymérisation pour former le polystyrène (PS) Réaction supplémentaire et polymérisation pour former le polyéthylènetéréphtalate (PET) Propylène C36 " " " polymérisation pour former le polypropylène (PP) réaction avec l oxygène pour former l oxyde de propylène Réaction supplémentaire et polymérisation pour former les polyuréthanes (PUR) L éthylène et le propène peuvent être polymérisés entre eux afin de former un caoutchouc plus résistant Butadiène C46 " polymérisation pour former le polybutadiène (caoutchouc synthétique) PROJET UN Le tableau de droite indique les ventes totales des principales matières plastiques par les fabricants d Europe de l Ouest depuis 1992 jusqu en 1998 (données en milliers de tonnes). 1 Décrivez l évolution de la consommation pour chacun des plastiques. 2 Résumez en une phrase l évolution de la consommation de ces plastiques pour cette période. 3 Suggérez les raisons des variations constatées LDPE LLDPE PVC PP DPE PET PS

6 Bien qu il y ait beaucoup de variétés de plastiques, on peut les classer en deux catégories : Ceux qui ramollissent sous l effet de la chaleur, puis durcissent à nouveau une fois refroidis. Ceux qui ne ramollissent jamais une fois moulés. On les appelle des thermoplastiques, car ils conservent leurs propriétés plastiques. Les molécules de ces polymères consistent en de longues chaînes, seulement reliées par des liaisons faibles. Ces liaisons sont si faibles qu elles peuvent être rompues quand le plastique est chauffé. Les chaînes peuvent alors se modifier pour prendre une forme différente. Les liaisons faibles se reforment une fois la matière refroidie, et le thermoplastique garde sa nouvelle forme. On les appelle des thermodurcissables, car une fois leur forme acquise, elle ne peut plus être modifiée. Ces molécules de polymères se composent de longues chaînes, reliées par de nombreuses liaisons chimiques fortes. Les molécules de ces polymères consistent en de longues chaînes reliées par un grand nombre de liaisons fortes. Ces liaisons sont si solides qu elles ne peuvent pas être rompues quand le plastique est chauffé. Ainsi la matière thermodurcissable garde toujours sa forme. Le processus de liaison: quand les polymères thermoplastiques sont chauffés, ils deviennent souples, l énergie thermique est suffisante pour vaincre les liaisons intermoléculaires et les molécules peuvent alors glisser les unes sur les autres. Les polymères thermodurcissables ne ramollissent pas lorsqu ils sont chauffés car les molécules présentent des liaisons réticulaires très résistantes et restent rigides. PROJET DEUX 1 Imaginez que vous êtes une petite partie d un polymère de thermoplastique. Vous faites partie d un morceau de matière plastique que l on doit transformer en gobelet. Vous possédez des liaisons chimiques solides tout au long de votre chaîne polymère avec certaines parties voisines de la molécule. Vous possédez aussi des liaisons transversales faibles avec des parties du polymère. Ce sont les liaisons faibles qui rendent la matière plastique solide et rigide. Lors du processus de fabrication, la matière plastique est chauffée pour la rendre malléable et flexible. On lui donne alors une nouvelle forme en la faisant passer dans une presse. Ensuite on la laisse refroidir et se solidifier en prenant la nouvelle forme. Décrivez par écrit ce qui arrive à votre partie de polymère au cours de cette transformation, ou bien faites un diagramme, des dessins. La plupart des plastiques constitués à partir des produits chimiques de base issus du naphta sont thermoplastiques. Exemples : le polyéthylène à haute densité (PED) et basse densité (PEBD), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le polyéthylènetéréphtalate (PET) et le chlorure de polyvinyle (PVC). Les polymères à base de formaldéhyde sont des exemples courants de plastiques thermodurcissables (la bakélite fut le premier). Exemples : la mélamine-formaldéhyde (MF), l urée-formaldéhyde (UF), le phénolformaldéhyde (PF) Les colles époxydes sont aussi des plastiques thermodurcissables.

7 Il y a deux types de réactions permettant de produire des polymères. Le polymère est constitué d un seul monomère. Ex : A - A A Réactions d addition A A Lors des réactions d addition, des chaînes se forment à partir d une seule petite molécule. Le monomère contient toujours une double liaison carbone-carbone. C A A A A La plupart des thermoplastiques issus des fractions de naphta sont des polymères obtenus par des réactions d addition. ex : polyéthylène, polypropylène, polystyrène C A Réactions de condensation Le polymère est constitué de deux monomères. Ex : A - A et B - B A B B A A B B Lors des réactions de condensation, des chaînes se forment par condensation de deux petites molécules. Au cours de la réaction, une petite molécule telle que l eau est formée et éliminée. Tous les polymères thermodurcissables sont des polymères polycondensés. Par exemple: les plastiques à base de formaldéhyde et d époxydes. A Quelques polymères thermoplastiques sont des polymères polycondensés. Ex: les polyamides et le polyéthylènetéréphtalate. Le Nylon appartient à une classe de polymères appelés polyamides formés par polycondensation. Les deux monomères pouvant produire les polyamides 6-6 sont : N O C C C C C C hexane -1,6- diamine (hexaméthylènediamine) C O C C C C C acide hexanedioïque (acide adipique) O N O PROJET TROIS 1 Ecrivez la formule moléculaire de chacun des 2 Représentez le dimère. monomères sous la forme : 3 Ecrivez la formule de ce CxyOz et CxyNz dimère sous la forme : Lors de la première étape de la polymérisation, les deux monomères réagissent pour former un dimère. Pendant CxyOzNw cette réaction, une molécule d eau 2 O est produite à partir d un d un des groupes N 2 et d un O d un des groupes COO. Ce tableau présente les principaux plastiques et donne des exemples de leurs usages. Plastiques Usages Polyéthylène à haute densité Poubelles Bouteilles Tuyaux Polyéthylène à basse densité Sacs Sacs-poubelles Flacons souples pour détergents Polypropylène Pots de margarine et Meubles de jardin Téléphones, pareemballages de nourriture chocs de voitures Polystyrène Boîtes genre Tupperware Ordinateurs Cassettes audio et vidéo Chlorure de polyvinyle Flacons pour baxters, Cartes de Chassis de fenêtres, tubes perfusions, transfusions crédit et tuyaux Polyéthylènetéréphtalate Bouteilles de Récipients allant au four Anoraks et remplissages boissons boissons de couettes Polyuréthane Rembourrage pour Semelles de Roues de patins ameublement chaussures de sport Acryliques Tête de robinets Lunettes de protection Verres de feux de voiture Polycarbonates CD Phares avant de voitures Casques de pompiers

8 PROJET QUATRE 1 Trouvez d autres renseignements sur les divers usages des plastiques, et proposez une propriété du polyéthylène - téréphtalate qui justifie son utilisation. 2 Selon vous, quelles sont les particularités du polypropylène, s il est utilisé comme emballage pour des aliments tels que les biscuits ou les chips? 3 Dans le tableau de la page précédente, considérez les usages des deux variétés de polyéthylène. Faites une liste des principales différences de propriétés, sur base des divers objets fabriqués. 4 Les objets ci-dessous sont tous à base de polyéthylène: jouets tuyaux film emballage plastique gaines d emballages carton réservoirs à essence de voitures revêtements de câbles électriques Quels objets sont vraisemblablement à base de polyéthylène haute densité, et lesquels à base de polyéthylène basse densité? Pourquoi? 5 Mettez au point une méthode pour tester l efficacité du plastique utilisé pour les emballages de biscuits sur le plan de l imperméabilité. Explicitez les propriétés que vous souhaitez tester. Les matières plastiques possèdent une large gamme de propriétés. Certaines résistent à une haute pression et à des températures extrêmes ; d autres résistent à l air et à l humidité. Il y a différentes variétés d un même type de plastique de base : rigide ou flexible et parfaitement adaptable à des applications spécifiques. Les propriétés des matières plastiques peuvent aussi être adaptées par l utilisation d additifs (voir fiche 4). Les polymères sont transformés en objets plastiques selon divers procédés de mise en œuvre décrits ci-contre : Une unité de transformation des matières plastiques comprend : une trémie d alimentation ; une ou plusieurs vis sans fin qui échauffent et plastifient par friction des poudres ou granulés ; une filière qui détermine le profil de la matière ou un moule qui imprime la forme de l objet. 1 L injection Le plastique est tout d abord chauffé, puis le polymère fondu est forcé sous pression à l intérieur d un moule froid et fermé. (récipients, couvercles, chaussures, caisses, roues dentées, ). 2 Moulage par compression Le polymère chaud, ramolli, est placé dans un moule chaud ; une pression est appliquée pour lui faire prendre la forme du moule. (les prises de courant et les fiches d appareils électriques, ) 3 Moulage par soufflage Le polymère chaud ramolli est soufflé à l intérieur d un moule au moyen d air comprimé ou de vapeur. (bouteilles, récipients ). 4 Moulage par rotation On fait tourner un moule contenant le polymère fluide jusqu à ce que les parois du moule soient recouvertes d une couche régulière de polymère. Après chauffage, celui-ci est refroidi et solidifié. (objets volumineux et creux tels que poubelles, réservoirs à essence, ). Moulage par extrusiongonflage 5Une gaine plastique de quelques microns d épaisseur est étirée longitudinalement et transversalement et figée par refroidissement à l air, puis mise à plat et scellée ou coupée à dimension. (sacs, films d emballage, ). 6 Extrusion-soufflage de corps creux Les matériaux sont chauffés, comprimés et extrudés au travers d une filière de forme souhaitée. Une gaine de matière (ou paraison) est extrudée et formée à chaud par insufflation d air et plaquée sur les parois d un moule après obturation des extrémités. (bouteilles, récipients, ). 7 Calandrage Le polymère chauffé passe entre deux rouleaux qui le compriment en feuille mince. (revêtements de sol, carreaux, panneaux, plaques, )

9 4 Les Propriétés des De nos jours, les matières plastiques fournissent une solution économique et respectueuse de l environnement pour de nombreuses applications. Les industries, surtout celles de haute technologie comme l aérospatiale, la médecine, l informatique et les télécommunications, dépendent de la mise au point de nouvelles matières plastiques pour améliorer leur technologie et leur conception. Les plastiques sont souvent supérieurs aux autres types de matériaux dans ces domaines. Nombre de nouveaux développements seraient en vérité irréalisables sans eux. Pensez par exemple aux vêtements que nous portons, aux maisons dans lesquelles nous habitons et à nos moyens de transport. Il en va de même des jouets avec lesquels nous jouons, lorsque nous regardons la télévision, utilisons nos ordinateurs ou écoutons nos CD. Que nous fassions nos courses dans un supermarché, que nous devions subir une importante intervention chirurgicale ou que nous nous brossions tout simplement les dents, les matériaux plastiques font partie intégrante de notre vie. Sans danger, PROJET UN hygiéniques 1 Les plastiques ne sont généralement pas conducteurs de l électricité. Pensez à toutes les diverses applications de cette propriété, à la maison ou au travail. 2 Beaucoup de plastiques utilisés pour emballer les aliments sont transparents. Comment cela rend-il les aliments plus sûrs? Pensez aux modes de prolifération des micro-organismes. Pourquoi les plastiques sont-ils utilisés si couramment? C est parce qu ils sont : sans danger, hygiéniques résistants et durables légers, bon marché et pratiques isolants adaptables réutilisables innovants en matière de structure 3 Les plastiques sont très utilisés en milieu hospitalier. Regardez cette illustration. Quels sont les avantages des plastiques dans ces cas précis? Pensez aux avantages découlant des coûts réduits de production. 4 Les plastiques ne se brisent pas, ne rouillent pas. Signalez des objets en plastique qui pourraient présenter un risque pour les personnes ou les animaux quand ils sont mal utilisés? 5 Certains plastiques peuvent supporter des températures très élevées, à quoi cela peut-il être utile? 6 La plupart des plastiques sont imperméables et résistent à l attaque des produits chimiques. Comment ces propriétés peuvent-elles nous rendre service?

10 Résistants et durables PROJET DEUX 1 Environ 30 à 50 % de la nourriture produite dans les pays en voie de développement sont gaspillés avant d atteindre le consommateur, contre 2 à 3 % en Europe occidentale. Les emballages plastiques modernes y sont pour quelque chose. Quels autres facteurs pourraient être responsables de cet écart important? 2 Regardez autour de vous. Trouvez des exemples (à la maison, dans la cuisine, dans la salle de bains, ou dans le commerce) où les plastiques s avèrent des moyens de protection efficace. 3 En poids, les matières plastiques représentent environ 50 % des emballages de la nourriture vendue dans les supermarchés, le poids des matières plastiques ne représentant toutefois que 17 % des déchets d emballage. Regardez ces dessins et pensez à vos propres achats alimentaires. Faites une liste des différents types d emballage. En particulier, pensez à des exemples où l emballage est utilisé comme moyen de protection. 4 L emballage à bulles est très utilisé pour protéger les objets délicats comme la vaisselle. Quelle est son efficacité? Quel degré de protection donnerait-il à un œuf? 5 Concevez une expérience qui mesure l efficacité de la protection d un œuf dur en fonction de la quantité d emballage-bulles utilisée. Commencez par réfléchir aux moyens de réaliser cette expérience.

11 Légers et pratiques PROJET TROIS 1 Essayez d expliquer pourquoi l usage de bouteilles en plastique peut signifier une économie importante des coûts d exploitation dans un avion. 2 Que devriez-vous savoir d autre sur les bouteilles en plastique avant de dire que l économie est réelle. Expliquez ce qui pourrait faire varier cette économie. 3 Quand vous devez faire un choix entre un sac en plastique et un sac en papier, lequel choisissez-vous? Pourquoi? Faites une liste comparative des avantages des sacs en plastique et en papier pour contenir fruits et légumes. 4 Comparez la masse des sacs en plastique et des sacs en papier utilisés pour porter fruits et légumes. Fixez d abord les critères d objectivité du test. 5 Vos résultats obtenus, discutez des conséquences sur la masse de l emballage utilisé si nous devions tout le temps utiliser des sacs en papier. 6 Comparez les masses d une boisson non alcoolisée contenue dans un récipient en plastique, en verre, en métal et en carton. Prenez note de la masse de la boisson tout emballée, et de la masse du liquide contenu. Faites un diagramme montrant quelle proportion de la masse du produit est prise par l emballage lui-même. 7 Considérez un litre d une boisson contenue dans du verre et le même volume contenu dans du plastique. Discutez des différences de consommation d énergie quand la boisson est transportée : de l usine à l entrepôt, de l entrepôt à la réserve du magasin, de la réserve du magasin à ses rayons, des rayons à la caisse, puis à la maison et au placard. 8 Comparez les emballages de boissons en carton et en métal avec les emballages en plastique en ce qui concerne la consommation d énergie lors du transport. Présentent-ils des similitudes avec les emballages en verre ou en plastique? Pourquoi? 9 Comparez une fois de plus les quatre matières. Pouvez-vous trouver d autres avantages et inconvénients pour chaque matière? 10 Maintenant résumez les avantages et les inconvénients de l utilisation des plastiques dans l emballage. Pensez aux économies d énergie, à la quantité nécessaire de matières premières, aux problèmes d environnement comme la pollution et les déchets, et aux conséquences dans notre vie.

12 Isolants PROJET QUATRE 1 Les plastiques sont de plus en plus utilisés pour confectionner des tasses et des gobelets. Vous savez que les différentes matières plastiques sont plus ou moins conductrices de la chaleur. Concevez une expérience afin de déterminer comment la matière utilisée agit sur la vitesse avec laquelle le contenu de la tasse se refroidit. Essayez d utiliser des gobelets en polystyrène expansé, en verre et en carton. Vous aurez besoin de gobelets, d un thermomètre et d une montre ou d un chronomètre. Discutez des conditions permettant d établir une comparaison valable. 2 Les plastiques sont normalement mauvais conducteurs de l électricité. Regardez chez vous et faites une liste des différentes utilisations des plastiques dans des appareils électriques. En examinant le passé, certains de ces objets avaient-ils déjà été fabriqués à l aide d autres matériaux? Adaptables Les propriétés des plastiques courants diffèrent de celles des polymères de base. Un grand choix d additifs est utilisé pour donner aux plastiques les propriétés requises. Ils deviennent alors des produits sur mesure. Les additifs utilisés sont : Les pigments incorporés aux plastiques pour les colorer. Les agents renforçants qui améliorent la résistance au choc afin que les plastiques ne se fendillent pas ou ne se cassent pas s ils subissent un choc. Les agents anti-statiques qui réduisent la quantité de poussières et de saletés adhérant au plastique, en raison de l électricité statique. Les absorbeurs d UV qui protègent d altérations causées par les ultraviolets. Les substances ignifuges qui réduisent l inflammabilité. Les charges minérales qui augmentent la rigidité et améliorent l isolation électrique. On utilise des matières inertes comme le talc, la craie ou l argile. Agents gonflants qui se décomposent à de hautes températures (supérieures à 200 C) en libérant des gaz tels que de l azote ou du dioxyde de carbone. Une mousse se forme dans un moule quand cette libération s effectue à l intérieur d un plastique. Antioxydants largement utilisés dans le but de prolonger la durée de vie des matières plastiques en empêchant les réactions de celles-ci avec l oxygène et la rupture des chaînes de polymère.

13 Réutilisables Aujourd hui chacun se rend compte de la nécessité d agir de manière plus responsable afin de garantir l avenir de notre environnement c est ce qu on appelle le développement durable. Cela signifie agir d une manière qui ne limite pas le choix des options économiques, sociales et environnementales disponibles pour les générations futures. S assurer que nous utilisons nos précieuses ressources de manière judicieuse est une considération importante pour nous tous. Le recyclage est un moyen d atteindre cet objectif. Mais tout d abord nous devons nous assurer que nous consommons le moins de ressources naturelles possibles dans la production. Les matières plastiques tirent le meilleur parti des ressources naturelles en utilisant une quantité minimale de matières premières et d énergie au cours des processus de fabrication et de traitement. Les matières plastiques ne consomment qu une petite fraction 4 % du pétrole mondial. À l heure actuelle, les plastiques sont plus légers, plus résistants et plus polyvalents que jamais grâce à de constantes innovations technologiques. Cela signifie donc une utilisation proportionnellement moins importante de pétrole mondial et des ressources énergétiques avec un impact global moindre sur l environnement. PROJET CINQ 1 Pensez aux plastiques utilisés chez vous. Combien sont réutilisés, et pour quoi faire? Combien sont jetés - et de quelle manière? Lesquels sont réutilisés et lesquels jette-t-on? Pourquoi? Caractère innovant en matière de structure Tout au long de leur histoire, les matières plastiques ont permis aux concepteurs d innover, d améliorer les produits existants et de créer de nouveaux produits qui améliorent notre qualité de vie tout en minimisant l impact sur l environnement. Dans tous les aspects de notre vie, nous avons tiré bénéfice de ces innovations. Par exemple, l amélioration des performances des équipements sportifs grâce aux matériaux plastiques a permis aux athlètes de s imposer des performances toujours plus exigeantes. En médecine, les matières plastiques fournissent non seulement une alternative aux matériaux traditionnels pour la fabrication de vêtements et de produits améliorant l hygiène et la sécurité, mais ils permettent également d importants développements en matière de microchirurgie. Les emballages en plastique ont permis d améliorer de manière significative le confort d achat de nourriture pour les personnes seules grâce aux emballages de plats préparés pour four à micro-ondes. Par ailleurs, l utilisation de films absorbeurs d oxygène a permis de prolonger la durée de conservation des aliments frais emballés. Enfin, les recharges de détergents ont sensiblement réduit le rapport emballage/produit sur les étalages des magasins. Les matières plastiques ont contribué à améliorer le confort, la sécurité et le rendement énergétique de nombreux types de transports, depuis les voitures et les vélos jusqu aux avions et aux trains. Offrant une alternative de légèreté vis-àvis des matériaux traditionnels, les matières plastiques permettent d économiser les ressources naturelles lors du processus de fabrication, contribuent à la réduction de la consommation de carburant et finalement limitent l impact sur l environnement. Les plastiques ont également joué un rôle crucial dans le développement de la technologie des voitures électriques et des innovations telles que les airbags dans les voitures ou le profil des trains à grande vitesse comme Eurostar. Les télécommunications ont également été complètement transformées grâce à l utilisation des matières plastiques. Avec les téléphones portables, les ordinateurs de poche, Internet et la technologie numérique, nous pouvons accéder à l information plus facilement et contacter d autres personnes tout en nous déplaçant. On estime que l utilisation d Internet continuera de croître à raison de plus de 300 pour cent par an. Bien que les fibres optiques polymères existent depuis 30 ans, leur utilisation a augmenté de manière exponentielle avec la demande pour des systèmes de communication plus rentables. Une chose est certaine, le rythme des innovations augmente. Les concepteurs de chaque industrie expérimentent les diverses possibilités offertes par les matériaux plastiques. En l absence de polymères permettant de répondre aux besoins des concepteurs, les chercheurs tentent de mettre au point de nouveaux types de matières plastiques. Les piles en plastique, les polymères luminescents et les écrans d ordinateur déroulables peuvent encore frapper notre imagination, mais ils pourraient toutefois se retrouver dans les magasins dans un proche avenir. Matériaux plastiques : Imaginez le potentiel!

14 5 Préserver notre planète pour les générations Aujourd hui, nous sommes tous de plus en plus conscients de la nécessité d adopter un comportement plus responsable, afin de préserver notre planète pour les générations futures. Les gouvernements et de nombreuses industries expliquent que leur engagement consiste à agir de façon à ne pas réduire l éventail des choix environnementaux, sociaux et économiques que nous laisserons à nos petits enfants. Cette mission s appelle le développement durable. Toutes les industries ont un rôle clé à jouer dans ce cadre. Les plastiques et l industrie du plastique, pour leur part, contribuent au développement durable des manières suivantes : Protection de l environnement : l industrie des plastiques cherche en permanence à contribuer à la préservation de ressources telles que le pétrole et les autres énergies fossiles, l eau et même la nourriture. Elle veut faire plus avec moins. Développement économique : elle apporte de la valeur à la société en contribuant à l emploi et en créant des richesses (elle regroupe plus d un million de salariés en Europe). Progrès social : les plastiques jouent un rôle primordial dans les technologies et les produits innovants qui permettent d améliorer le niveau de vie, les services de santé et l éducation, pour une population sans cesse croissante. Cette fiche montre comment les plastiques contribuent à protéger l environnement afin de nous aider tous à promouvoir le développement durable. Vous pouvez vous reporter aux fiches 4, 6 et 7 pour vous aider dans certaines des activités ci-dessous. Faire plus avec moins L association écologique Greenpeace pose souvent la question suivante : Pourquoi PROJET UN 1 Donnez trois exemples de comportements en faveur du développement durable qui n existaient pas dans les années 60 et 70, comme consommer moins d énergie qu auparavant ou utiliser les ressources plus efficacement. Quels bénéfices ces efforts apportent-ils? utilisons-nous ces matériaux priorité, et sont-ils vraiment nécessaires? Cette question est un bon point de départ. Tous les produits sont fabriqués à partir de matière première. La plupart des plastiques sont fabriqués à partir de pétrole brut, qui est une ressource rare et chère. Toutefois, seule une petite partie de la production totale de pétrole est utilisée à cet effet : seulement 4% pour l ensemble des produits en matières plastiques. De plus, alors que la production et l utilisation du plastique ne cessent de croître, la quantité de pétrole consommée à cet effet augmente quant à elle moins rapidement. Ceci résulte des évolutions technologiques permanentes qui permettent d alléger le plastique tout en le rendant plus résistant et plus adaptable. Divers 5% Plastiques 4% Autres produits pétrochimiques 4% Ces évolutions permettent non seulement d élargir l éventail des applications des plastiques, mais aussi d utiliser moins de pétrole et de ressources énergétiques pour la fabrication d un même produit, minimisant ainsi l impact sur l environnement. Evaluer l impact sur l environnement Tous les produits que nous utilisons, qu ils soient en bois, en verre, en plastique ou en métal, ont un impact sur l environnement à chaque étape de leur cycle de vie (consommation de matières premières, fabrication, utilisation et disposition des déchets). Energie, électricité et chauffage 42% Transport 45%

15 Consommation Cycle de vie d un plastique Emissions Énergie Matières premières Les conséquences pour l environnement peuvent être multiples : le réchauffement de la planète, la diminution de nos réserves de ressources naturelles et les déchets. Il est impossible de prendre des décisions favorables à l environnement sans tenir compte de tous ces facteurs. Pour cela, il faut mener des études adaptées qui prennent en compte chaque étape du cycle de vie d un produit, comme nous l expliquons ici. Au moment où l industrie européenne du traitement des déchets met tout en œuvre pour atteindre les objectifs de recyclage fixés par l Union Européenne (voire fiche 6), il est important de garder à l esprit le but ultime de tous ces efforts : utiliser les ressources de façon efficace afin de les préserver pour les générations futures. Dans certains cas, le développement de nouveaux produits et de nouvelles technologies des plastiques permet de réduire la quantité de matière première utilisée lors de leur fabrication et de Extraction des matières premières Fabrication, transformation Distribution et transportation Utilisation/ Réutilisation Valorisation Autres moyens de gérer les déchets Effluents aqueux Emissions en suspension dans l air Déchets solides Produits Énergie Électricité Chaleur minimiser l impact sur l environnement lors de leur utilisation. Ces produits s avèrent parfois difficiles à collecter et à trier. Ils ne sont donc pas recyclables, mais présentent pourtant plus PROJET DEUX d avantages écologiques et économiques. Par exemple, les films plastiques légers nécessitent moins de matière première que les emballages plastiques traditionnels et sont plus légers à transporter, de sorte qu ils réduisent la consommation de carburant et les émissions de gaz. Mais, en fin de vie, les films plastiques sont le plus souvent souillés et difficiles à séparer des déchets ménagers, ce qui rend leur recyclage malaisé. En procédant à une analyse du cycle de vie d un produit, il est possible de déterminer l impact environnemental global de celui-ci, depuis sa production jusqu à son passage à l état de déchet. Economies lors du cycle de vie Réduction de la quantité de matière première utilisée Le développement de nouveaux polymères et de nouvelles technologies a considérablement réduit la quantité de matière première nécessaire à l emballage d un produit donné. Dans le cas du pain par exemple, un supermarché a réduit de 23% ses besoins en étiquettes et en matériaux d emballage en imprimant directement l information sur l emballage plastique. Réduction de la consommation de carburant et des émissions de gaz La réduction de la quantité de matière utilisée dans un produit a un impact 1 Pensez à un objet en plastique que vous pourriez trouver chez vous ou dans votre classe. En utilisant le diagramme d évolution comme modèle, évaluez l impact environnemental de cet objet tout au long de son cycle de vie. Utilisez ces idées pour dessiner votre propre diagramme d évolution. Commencez en faisant un brouillon sommaire, puis comparez vos notes avec celles des autres élèves de votre groupe. Ajoutez, si nécessaire, des éléments complémentaires à votre brouillon avant de mettre au propre votre diagramme final. Vous pouvez, si vous le désirez, ajouter des illustrations. Veillez à utiliser les mots suivants : matière première énergie fabrication distribution du produit utilisation par le consommateur réutilisation mise à la poubelle combustion avec récupération d énergie recyclage traitement chimique décharge

16 PROJET TROIS 1 Trouvez un exemple d objet fabriqué aujourd hui avec moins de matière que dans le passé. L objet fonctionne-t-il mieux, moins bien ou tout aussi bien? Pensez-vous que l utilisation de moins de matière pour la fabrication de cet objet entraîne des économies d énergie? Justifiez votre réponse. direct sur le poids des chargements transportés. Par exemple, la réduction de la quantité d emballage permet de transporter - par camion ou par train - plus de produits et moins d emballages, ce qui réduit les émissions de gaz, la consommation de carburant et les coûts de transport. Les détergents en poudre sont maintenant vendus dans des poches plastiques qui utilisent 90% de matière en moins qu un bidon d une contenance équivalente. Les améliorations du design et des technologies dans le secteur automobile ont considérablement réduit la consommation de carburant. Entre 1974 et 1988, elle a chuté de 14% en moyenne en Europe pour 18 modèles de voitures. Les plastiques ont contribué, pour plus de la moitié, aux économies induites par l allègement des véhicules et les améliorations aérodynamiques, car ils sont particulièrement adaptés aux techniques de moulage. Minimiser l impact et maximiser la valorisation en fin de vie Lorsque nous pensons aux déchets, la première idée qui nous vient à l esprit est la préservation des ressources. Pourtant, nous devrions nous poser une autre question importante avant de penser aux déchets, à leur recyclage ou à leur mise en décharge : est-il possible d empêcher qu un produit ne devienne un déchet, soit en réduisant la quantité de matière utilisée pour sa fabrication, soit en allongeant la durée de vie de l objet en question par sa réutilisation? Par exemple, une importante chaîne de supermarchés a encouragé les consommateurs à ramener les sacs en plastique au magasin, afin qu ils soient réutilisés. Les sacs étaient en effet consignés. Grâce à cette opération, la chaîne de supermarchés a réduit sa consommation de nouveaux sacs en plastique de 60 millions d unités en un an et a économisé 1000 tonnes de plastique. Le développement durable et les moyens d y contribuer dans notre vie de tous les jours. Mieux utiliser les transports L impact sur l environnement varie en fonction des modes de transport. Par exemple, si tout le monde allait au collège en bus au lieu de se faire accompagner en voiture, la consommation de carburant et les émissions de gaz seraient moins importantes. Cette solution n est pas toujours pratique, mais nous devrions tous encourager ce type de comportements. Les plastiques ont grandement contribué à l efficacité énergétique des transports car ils sont légers et réduisent le poids des véhicules. Cet allègement peut être obtenu grâce à des choix de conception simples, permettant d utiliser le plastique à la place de matériaux plus lourds et de développer des innovations technologiques. Par exemple, grâce aux plastiques, il a été possible de fabriquer un élément d une seule pièce, d une taille aussi impressionnante que celle d un wagon. Fabriqué en Suisse, il présente quatre avantages principaux : il est plus rapide à produire, est 25% plus léger que les wagons traditionnels et requiert moins de matière vierge et d énergie pour sa fabrication. Grâce à sa légèreté, il faut moins d énergie pour le tracter et la mécanique de la locomotive est moins sollicitée. Par ailleurs, les roues et les rails ainsi que les matériaux en plastique ne rouillent pas. Si nous nous projetons encore plus loin dans l avenir, certains prévoient que des véhicules ultra-légers seront fabriqués en plastique, y compris certaines parties du moteur, comme la transmission et l essieu. La voiture ainsi produite, qui pèserait 500 kg, induirait d importantes économies de carburant et serait moins lourde que les passagers et les bagages qu elle transporterait, tout en répondant à toutes les normes de sécurité. PROJET QUATRE 1 Etudiez les différents moyens de transport que les élèves de votre classe utilisent pour se rendre à l école. Faites la liste des éléments de ces véhicules qui sont fabriqués en plastique, par exemple les sièges de voiture ou les gardeboue de bicyclette. Pour chaque exemple, quel matériau de substitution pourrait-on utiliser, comme le cuir ou le métal? Pouvez-vous décrire les avantages et les inconvénients de l utilisation du plastique en termes de fonctionnement, d impact sur l environnement ou de coût?

17 Concevoir des constructions durables Il existe beaucoup d exemples de matériaux de construction et d équipements pour lesquels les plastiques ont remplacé les matières traditionnelles en raison des avantages qu ils présentent en termes de solidité, de durabilité, de légèreté, d isolation, de réduction des coûts, d impact sur l environnement, de résistance à la corrosion et, d esthétique. Parmi ces différents équipements, on trouve les châssis de fenêtres, les tuyaux et les isolants. Les plastiques contribuent aux constructions durables de différentes manières : Efficacité énergétique : il s agit d une préoccupation essentielle dans les édifices modernes, à laquelle les plastiques peuvent contribuer positivement dans les édifices modernes. Dans les pays du nord de l Europe, le chauffage domestique représente près d un quart de la consommation totale d énergie. Grâce aux propriétés isolantes des plastiques, cette consommation est et peut encore être considérablement réduite. Les études montrent que 50 kilos de mousse en plastique utilisés pour isoler une maison permettent d économiser litres de mazout de chauffage sur une période de 25 ans, ce qui correspond à une moyenne de 150 litres par an. On estime que, depuis la crise pétrolière de 1970, l utilisation de mousse dans la construction a permis d économiser l équivalent de plus de 22 milliards de litres de pétrole. L impact sur l environnement : dans les pays du sud de l Europe, de plus en plus de logements sont équipés de systèmes de chauffage à panneaux solaires, qui transforment l énergie solaire en chaleur. Le plastique est une composante essentielle des équipements de chauffage solaire. Si le plastique peut contribuer à chauffer les édifices, il peut tout autant également contribuer à les rafraîchir. Deux polymères intelligents sont actuellement développés dans le but de tour à tour produire et prévenir un surcroît de chaleur dans les PROJET CINQ 1 Selon vous, qu est-ce qu un polymère intelligent (voir ci-dessus)? Décrivez un polymère intelligent imaginaire et les utilisations que l on pourrait en faire. Quels avantages environnementaux et fonctionnels les logements préfabriqués présentent-ils par rapport aux constructions traditionnelles? Pensez aux différents éléments que l on trouve sur un chantier de construction traditionnel, par exemple les briques, les poutres, les châssis de fenêtres, le verre. édifices. Ces matériaux sont transparents lorsqu ils sont à la température ambiante de la pièce, mais deviennent opaques lorsqu ils sont exposés aux puissants rayons du soleil. Ils reflètent ainsi la lumière et empêchent le bâtiment de trop se réchauffer, offrant une alternative aux volets et à l air conditionné. Le logement provisoire : aujourd hui, la population urbaine dépasse en nombre la population mondiale totale du début du siècle. Par ailleurs, l accroissement de la population n a jamais été aussi important. Il devient donc de plus en plus difficile de répondre à la demande de logements. Or, les progrès de la technique et du design des plastiques permettent de développer des systèmes de logement à coûts réduits, faciles et rapides à construire sous tous les climats, et répondant aux normes sismiques. L exploration de l espace est la source d inspiration de certains de ces développements. Par exemple, une des solutions étudiées pour les zones habitables de la Station Spatiale Internationale est un module léger et gonflable. Ce module, dont le concept s inspire des combinaisons spatiales, est une structure multicouche résistant aux crevaisons et pouvant abriter quatre à six spationautes.

18 6 Gestion des Quel que soit le matériau, même après réduction à la source et réutilisation, il restera toujours des déchets. Etant donné que la demande de plastique ne cesse d augmenter, le défi consiste à trouver les moyens d assurer leur valorisation optimale afin d éviter la perte de ressources lorsque l objet ou l emballage arrive en fin de vie. Le meilleur moyen consiste à combiner les différentes techniques de valorisation existantes afin d optimiser le rapport entre les avantages et les inconvénients pour l environnement. Il existe trois modes principaux de traitement des déchets plastiques : Recyclage Le recyclage est préconisé lorsqu il présente des avantages économiques et environnementaux. C est le cas, par exemple, lorsque des quantités importantes de déchets constitués du même plastique peuvent être facilement collectées : films agricoles ou provenant de la grande distribution, caissons de batteries de voiture, bouteilles pour boissons, etc. Les cinq étapes du recyclage des matières plastiques sont : 1 Tri sommaire des déchets par le consommateur. 2 Collecte par les autorités locales ou par une entreprise. 3 Tri par types de plastiques. 4 Nettoyage pour enlever les étiquettes, les salissures et les résidus du contenu. 5 Traitement sous forme de paillettes ou de granulés, qui sont ensuite transformés pour donner de nouveaux produits. Dans l ensemble de l Union Européenne, des objectifs de recyclage ont été fixés dans certains secteurs et les possibilités de développement du recyclage sont étudiées. Par exemple, en ce qui concerne les emballages, les études prédisent qu il est possible d augmenter la valorisation matière pour atteindre une moyenne de 15% en Europe d ici 2006, par rapport à 11% en Le recyclage peut également être développé dans d autres secteurs tels que l agriculture, l automobile ou la distribution de produits. Il existe toutefois, pour d autres secteurs, un seuil à partir duquel les déchets sont plus difficiles à collecter (par exemple dans le bâtiment et la construction) ou sont composés de différents matériaux qui doivent être séparés (par exemple, les ordinateurs et les équipements électroniques). Différents thermoplastiques se mélangent difficilement lorsqu ils sont chauffés ensemble et les performances de la matière recyclée sont réduites. Certes, il est possible de recycler des plastiques mélangés, mais il est préférable de recycler ensemble les mêmes types de plastiques. Combustible à haute valeur calorifique Après avoir été séparés des autres déchets, les plastiques, dont la valeur calorifique est élevée, sont un excellent substitut aux combustibles fossiles dans des systèmes de production à forte consommation d énergie, tels que les cimenteries. Usines d incinération d ordures ménagères (UIOM) Le plastique permet d améliorer la combustion des déchets et de produire de façon propre et sûre de la chaleur ou de l électricité. Valorisation énergétique Les matières plastiques étant fabriquées à partir de pétrole, elles ont un pouvoir calorifique élevé, comparable, voire supérieur, aux sources d énergie traditionnelles. Cette énergie peut être exploitée grâce à la combustion. Les différents modes de valorisation Recyclage des matières Le recyclage des matières consiste à fabriquer un nouvel objet à partir des déchets plastiques après qu ils aient été traités selon différents procédés. Décharge A terme, seuls les déchets ultimes pourront être mis en décharge Recyclage Après avoir été triés et nettoyés, les plastiques sont régénérés afin de retrouver les résines plastiques qui permettent d obtenir des matières premières secondaires destinées à l industrie du recyclage. Recyclage des matières premières de base La valorisation chimique, ou recyclage des matières premières de base, consiste, par certains traitements appropriés, à redonner les constituants de base, soit les monomères de départ, soit même le produit pétrochimique de base.

19 PROJET UN Il est important d essayer de trier les différents plastiques en début de recyclage. 1/ 1 Pourquoi les déchets triés par type de plastique auront-ils plus de valeur et d utilité que les déchets mélangés? 2/ 2 Pourquoi sépare-t-on les plastiques foncés des plastiques clairs, même s il s agit de la même matière? 3/ 3 Examinez chez vous les emballages en matières plastiques dans la cuisine ou la salle de bains. Cherchez le code imprimé sur le fond ou à l intérieur du récipient. Faites un tableau montrant quels plastiques sont utilisés pour quels usages. 4/ 4 Notez quand deux plastiques différents sont utilisés pour la fabrication du même objet, par exemple un récipient et son couvercle. Pourquoi différents types de plastiques sont-ils utilisés? Les plastiques les plus répandus ont un code que vous trouverez sur un grand nombre d emballages. Ce système de codage peut être utilisé pour identifier les plastiques lorsqu ils sont triés manuellement. Dans plusieurs pays européens, dont l Allemagne et la France, un système de label appelé le point vert est utilisé pour indiquer que de l argent a été versé au système national de recyclage. Afin de faciliter le recyclage des objets en fin de vie, on incite les fabricants à prendre en compte le recyclage dans le design de leurs produits. Cela passe, entre autres, par l utilisation d une étiquette plus facile à retirer de l emballage, grâce à l emploi d une colle soluble dans l eau. Les plastiques recyclés sont souvent utilisés pour des applications très Polyéthylène tèrèphtalate (PET) Polychloture de vinyle (PVC) Polyéthylène haute densité (PED) différentes de celles des matières vierges. Par exemple, les bouteilles de boissons gazeuses sont recyclées en fibres. Quatre autres méthodes de tri sont également utilisées : analyse des éléments du plastique. Le PVC est facile à identifier grâce à l atome de chlore présent dans la molécule. Des systèmes automatiques existent, par exemple pour identifier et trier différents types de bouteilles en plastique. séparation par densité. Les plastiques sont coupés en paillettes dispersées dans un liquide ; certaines paillettes flottent et d autres non. Ou ils sont séparés dans une centrifugeuse. Polyéthylène basse densité (PEBD) séparation électrostatique. Cette méthode peut s utiliser pour les plastiques porteurs d électricité statique, par exemple le PET et le PVC. dissolution sélective. Les solvants organiques sont utilisés pour dissoudre un ou plusieurs types de polymères qui peuvent alors être filtrés, isolés et re-solidifiés. PROJET DEUX 1 La densité du polypropylène est de 0,91. La densité du polystyrène est de 1,05. Quelle devrait être la densité du liquide utilisé si l on veut être sûr que le polypropylène flotte et que le polystyrène coule? 2 Le polyéthylène téréphtalate a une densité de 1,35. Quelle devrait être la densité du liquide utilisé pour séparer le polyéthylène téréphtalate du polystyrène? 3 Désormais, le critère de facilité de séparation est pris en compte au niveau de la conception des matières plastiques. Quelles sont les règles de conception que vous recommanderiez? Pensez à la densité, aux couleurs, aux encres, aux étiquettes. 4 Le recyclage est une décision logique, mais uniquement s il existe une demande de matériaux recyclés en rapport avec l offre. Si la demande est nettement inférieure à l offre, qu adviendra-t-il? du prix payé pour la matière recyclée de la quantité de matière recyclée en stock des coûts du procédé de la rentabilité du procédé 5 S il existe une grande différence entre l offre et la demande, la quantité de déchets collectés devra être réduite. Quel effet cela pourrait-il avoir sur l opinion publique et sur la nécessité de recycler? Polypropylène (PP) Polystyrène (PS) Autres

20 Le recyclage des matières premières de base (valorisation chimique) L industrie des plastiques effectue des recherches sur le potentiel des nouvelles technologies de recyclage. La valorisation chimique, principalement utilisée pour les déchets faits de plastiques mélangés, est actuellement employée uniquement en Allemagne, mais des investissements sont à l étude dans d autres pays. Il reste beaucoup de choses à apprendre concernant la viabilité potentielle de cette technologie, afin de déterminer si elle offrira la possibilité de développer le recyclage dans l avenir. Collecte et tri Transformation des déchets plastiques en granulés Recyclage chimique en matière première Matières premières de base Recyclage en plastique d origine ou en matières utilisées pour de nouveaux produits pétrochimiques Il existe 4 modes principaux de recyclage chimique : Pyrolyse Les déchets plastiques sont chauffés sous vide et produisent un mélange d hydrocarbures gazeux et liquides, utilisables ultérieurement dans les raffineries. ydrogénation Les déchets plastiques sont chauffés en présence d hydrogène, ce qui craque les polymères en hydrocarbures liquides. Gazéification Les déchets plastiques sont chauffés en présence d air et produisent un mélange de monoxyde de carbone et d hydrogène, utilisé pour de nouvelles matières premières comme le méthanol. Chimiolyse Certains plastiques peuvent être traités chimiquement et transformés en matières premières servant à fabriquer le même plastique. kcal PROJET TROIS 1 Résumez ces procédés dans un schéma fléché de fonctionnement. Veillez à bien distinguer les différentes étapes et prêtez attention à l utilité des quatre produits finals. 2 Quels sont les autres facteurs à prendre en compte avant de savoir quels procédés présentent réellement un avantage? Pensez aux coûts. L énergie provenant des déchets Le recyclage matière et la valorisation chimique ne sont pas les deux seuls modes de valorisation. Les déchets de matières plastiques ont une valeur calorifique élevée, équivalente à celle du charbon ou du pétrole, qui peut être exploitée en toute sécurité et sans polluer par combustion pour générer de l énergie (chaleur et/ou électricité). Il existe trois grands types d installations de récupération de l énergie à partir des déchets plastiques : la combustion de déchets ménagers dans un incinérateur ou l utilisation des plastiques comme combustible, le plus souvent en combinaison avec des carburants fossiles traditionnels dans un processus de fabrication ou une centrale électrique. Des déchets de plastiques mélangés pré-triés ont, par exemple, été utilisés de façon efficace comme substitut du charbon dans des industries à haute consommation d énergie telles que les cimenteries. Dans les usines d incinération des déchets, les plastiques représentent seulement 8% des déchets et contribuent à hauteur de 30% à la production d énergie calorifique. Une des principales préoccupations liées à la combustion, ce sont les Ce schéma indique l équivalent du contenu d énergie calorifique de 1kg de charbon, de gasoil et de plastique. émissions de dioxine. La dioxine est un terme générique qui englobe une famille de produits chimiques composée de 75 dioxines et 135 composés appelés furanes. Un très petit nombre de ces produits sont toxiques, même si leur degré de toxicité peut varier considérablement. Les dioxines sont des sous-produits indésirables qui se forment, dans un certain nombre de combustions et de processus de fabrication, en présence de carbone, d oxygène, d hydrogène, de chlore et de chaleur. Elles peuvent aussi apparaître dans la nature lors d incendies de forêt, être émises par des volcans et même se former au cours de la décomposition des déchets végétaux. Les émissions des dioxines résultant de la combustion des déchets ont été méticuleusement contrôlées et de nombreuses recherches ont été entreprises afin de les réduire et de respecter ainsi les exigences de sécurité les plus contraignantes. La législation européenne prévoit que, d ici 2005, l incinération des déchets domestiques et hospitaliers ne représentera plus que 11 grammes par an (0,3% de l ensemble des émissions de dioxine). Déjà, dans toute l Europe, plus de 2,6 millions de tonnes de déchets de matières plastiques sont brûlées tous les jours en remplacement des combustibles fossiles pour produire de la chaleur et/ou de l électricité. La combustion est effectuée dans des incinérateurs spécialisés ou des cimenteries où les émissions sont surveillées de très près et limitées au maximum. En ce qui concerne le recyclage matière, il faut évidemment équilibrer l offre et la demande. Il est inutile de collecter des matières à recycler s il n est pas possible de recycler ces matières dans des produits, et ce dans des conditions économiques et environnementales acceptables. Il faut aussi prendre en compte d autres méthodes de traitement des déchets.