Présentation des ACTIVITÉ UN ACTIVITÉ DEUX

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1 1 Présentation des De nos jours, les plastiques sont présents partout, et nous rendent la vie plus propre, plus facile, plus sûre, plus pratique et plus agréable. La consommation des plastiques augmente régulièrement car ils peuvent aujourd hui remplacer un grand nombre de matières traditionnelles, telles que le métal, le bois, la céramique, le verre et les fibres naturelles. Il existe également de nouvelles fonctions que seuls les plastiques peuvent remplir. L automobile est un bon exemple de secteur utilisant désormais beaucoup les plastiques. Durant les 20 dernières années, la part des plastiques dans l automobile a augmenté de 114%. Les estimations montrent que si l on ne recourait pas à ce matériau, les voitures seraient plus lourdes de 200 kg. Les plastiques permettent, en effet, d alléger certains éléments des véhicules tels que le châssis et l arbre de transmission. Grâce à cet allègement, une voiture réduit sa consommation de carburant de 750 litres pour km. Cela correspond à une diminution annuelle de 12 millions de tonnes de carburant et de 30 millions de tonnes de CO 2 en Europe occidentale. ACTIVITÉ UN 1 Trouvez au moins trois objets qui, il y a quelques années, auraient été fabriqués dans d autres matières, et sont maintenant le plus souvent en plastique. 2 Pour chaque objet énuméré, réfléchissez aux avantages évidents du plastique sur les autres matières. 3 Suggérez des raisons qui, selon vous, expliquent l utilisation actuelle du plastique pour chaque objet. Mais que sont les plastiques? Pourquoi sont-ils si utiles et si courants? Comment s expliquent leurs propriétés? Quelle est leur structure chimique? De nombreux matériaux utilisés au quotidien sont constitués de polymères. Ce sont de grandes, longues molécules composées de molécules plus petites et plus courtes, les monomères. Les polymères peuvent être naturels ou synthétiques. Les polymères naturels sont présents de façon courante chez les animaux et les végétaux. Beaucoup de tissus vivants sont à base de polymères, par exemple les protéines animales ou les glucides chez les plantes. Une grande partie de notre nourriture est à base de polymères, comme les fibres, les céréales et la viande. Plantes et animaux produisent aussi des matières non vivantes à base de polymères, souvent ACTIVITÉ DEUX 1 Ceci est 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 par rapport aux métaux? Pensez aux aspects suivants : sécurité kg, contenant 100 kg de plastique, consomme 4% de carburant en moins que si elle était fabriquée avec des matériaux traditionnels. Si une voiture consomme litres de carburant par an, à 7 FF le litre, économie combien économise-t-on grâce aux plastiques? style couleur coût polymère Ce schéma montre les structures d un monomère et d un polymère. monomère liaison simple atome de carbone atome d hydrogène liaison double

2 ACTIVITÉ TROIS 1 Regardez ces images d objets fabriqués à partir de polymères synthétiques. Essayez de trouver si le polymère est sous forme d objets ou de fibres. sous forme de fibres qui doivent ensuite être transformées pour donner des matériaux tels que les fils et les tissus. Les polymères synthétiques sont tirés principalement du pétrole. Le pétrole est traité dans un complexe pétrochimique pour fabriquer des produits chimiques de base, les monomères, qui sont ensuite transformés en polymères, avant d être à leur tour transformés en objets ou en fibres textiles. istoire des plastiques A l aube du XXIème siècle, il apparaît évident que les plastiques font partie intégrante de notre quotidien. Les plastiques sont devenus indispensables, que ce soit pour les emballages des produits que nous achetons, les transports que nous utilisons, les bâtiments où nous vivons et travaillons, les équipements sportifs qui nous permettent de garder la forme ou les instruments médicaux de haute technologie médicale grâce auxquels nous restons en bonne santé. Les produits plastiques ont été fabriqués pour la première fois en 1862, à partir de matières végétales. Des fibres de cellulose, sous forme d ouate, traitées à l acide nitrique ont donné le Celluloïd, utilisé dans la fabrication d objets tels que les bibelots, les manches de couteau, les boîtes, les pellicules pour le cinéma. En 1909 est apparue une nouvelle matière première, le goudron de houille, dont on a fait la Bakélite, utilisée pour l isolation électrique, les boîtiers d appareils photos et les premiers postes de radio. Au début du siècle, les chimistes ont commencé à comprendre les réactions qu ils provoquaient, ce qui a accéléré la recherche et la découverte de nouvelles matières. Dans les années 30, a débuté la fabrication de plastiques à base de produits chimiques dérivés du pétrole, avec l apparition du polystyrène, des polymères acryliques et du polychlorure de vinyle, dont la consommation n augmentait pourtant alors que lentement. Le Nylon a été découvert en 1928 et sa production a débuté à 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 matières plastiques - polyéthylène basse densité, polyuréthanne, polychlorure de vinyle, polytétrafluoroéthylène, polyesters, silicones, résines époxy - a augmenté dans les années 40. Les polycarbonates ont été ACTIVITÉ QUATRE 1 Décrivez la forme de la courbe. 2 A votre avis, pourquoi la courbe change-t-elle de direction pendant les années 50? 3 Pourquoi la courbe change-t-elle si brutalement au début des années 70? 4 Prolongez la courbe jusqu à l an A quel niveau de production s attend-on? 5 Dans les années 90, ces prévisions ont été révisées à la baisse. Pourquoi? La croissance de la production mondiale de plastique (millions de tonnes) ajoutés dans les années 50, le polyéthylène haute densité et le polypropylène dans les années 60. Les années 70 ont été marquées par l apparition de la troisième génération de plastiques de haute technologie et de performances. Il s agit, entre autres, de nouveaux polyamides et polyacétals. Les innovations ont continué pendant les années 80 et 90, avec la création de nouveaux polymères répondant aux exigences spécifiques des concepteurs. Des innovations récentes des procédés de catalyse, entre autres, ont permis de maîtriser encore mieux la structure moléculaire des polymères et d améliorer leurs propriétés mécaniques. Par exemple, une nouvelle génération de catalyseurs métallocènes permet de fabriquer des films en polyéthylène plus résistants et transparents. Aujourd hui, il existe plus de 700 différents types de plastiques, répartis dans 18 familles de polymères. D utilisation facile, polyvalents et économiques à produire, les plastiques permettent de fabriquer aussi bien les objets de haute technologie que ceux de la vie quotidienne. Une étude régulière de la consommation montre que les comportements les plus positifs à l égard des matières plastiques sont liés aux applications innovantes et de haute technologie

3 2 Les matières Chauffage, electricité et énergie 42% 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. Environ 4% de la production mondiale est transformée en plastique. Transport 45% Ce schéma montre l utilisation du pétrole brut en Europe de l ouest. Parce que les composés du pétrole brut ont des masses différentes, et donc des points d ébullition différents, il est possible de les Autres produits pétrochimiques 4% Plastiques 4% Divers 5% séparer grâce au procédé de la distillation fractionnée. Le mélange est décomposé en fractions, et non pas en composés individuels. Les fractions contiennent un mélange de composés dont la température d ébullition est similaire. Ces fractions sont toujours des mélanges complexes de composés, qui n ont connu aucune altération chimique. Elles doivent être modifiées chimiquement afin d en faire des produits plus utiles, avec des points de fusion et d ébullition différents, ainsi que des propriétés chimiques différentes. Il existe deux types de procédés : le Reforming Le reforming modifie la structure interne des molécules afin de produire d autres composés plus utiles et d une plus grande valeur. En ajustant les conditions telles que température, pression et catalyseurs, les techniques du craquage et du reforming peuvent désormais être contrôlées de façon à produire le mélange exact de composés qui sera le plus utile à un moment donné. ACTIVITÉ 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 éthylène. 1 Etablissez la formule de chacun de ces composés sous la forme suivante : C2=C2 Ceci est la formule développée de l éthylène a c b Un assortiment de molécules montrant les diverses façons dont se forment des liaisons chimiques entre les atomes. 2 Puis écrivez la formule sous la forme suivante : C24 Ceci est la formule moléculaire de l éthylène 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 de 12 unités et un atome d hydrogène une masse d une unité. Dans l exemple ci-dessus, la masse d une molécule d éthane C26 est [2x12] + [6x1] = 30 unités 3 Calculez la masse de chacune des molécules présentées. 4 Si le point d ébullition du composé augmente en même temps que sa masse, classez les composés dans l ordre croissant de leur point d ébullition. ou d f représente un atome de carbone représente un atome d hydrogène représente une liaison chimique e g

4 Pétrole brut Fractionnateur Appareil de chauffage 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 tels que les matières premières pour plastiques. Gaz de raffinerie 40 C Essence 110 C Naphta pour produits chimiques 180 C Kérosène 260 C Gas-oil 340 C Résidu de distillation atmosphérique Ces dernières années, la fabrication de polymères est devenue de plus en plus sophistiquée. Les chercheurs ont, en effet, développé des composés répondant aux exigences spécifiques des concepteurs. Par exemple, une nouvelle famille de catalyseurs, appelée les métallocènes, permet de constituer des chaînes où les monomères s accrochent les uns aux autres de façon plus ordonnée. Les plastiques ainsi fabriqués sont plus résistants et transparents. le Craquage Le craquage consiste à casser les grosses molécules en de plus petites et plus utiles (donc d une valeur supérieure). Par exemple, les fractions à point d ébullition très élevé sont craquées afin de produire des fractions d essence et de gas-oil. Aujourd hui, le craquage utilise aussi bien des catalyseurs, que le traitement thermique à la vapeur (vapocraquage). Le naphta est craqué en le mélangeant à de la vapeur et en le chauffant à 800 C, avant d être refroidi rapidement à 400 C, ce qui entraîne des modifications chimiques. Le mélange des composés C 6 à C 10 est changé 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 l Activité 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. Les petites molécules monomères sont mises en réaction afin de former un polymère, qui peut être comparé à une chaîne constituée de trombones. Afin de faire réagir les monomères et de les attacher les uns aux autres, de petites quantités de catalyseurs spéciaux sont ajoutés au réacteur de polymérisation. De plus en plus, la recherche de sources de matières premières pour les plastiques s oriente vers les matières végétales. Sont principalement concernées les plantes oléagineuses comme le colza, le lin, le ricin. On emploie à la fois la biotechnologie et la manipulation génétique pour modifier les plantes, afin d accroître les rendements de produits chimiques industriels de valeur. ACTIVITÉ DEUX Le polyéthylène, fabriqué à partir d éthylène, 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 C 1 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 elles forment ainsi des chaînes. C est un peu comme une chaîne constituée de trombones attachés les uns aux autres. Faites votre propre schéma de cette formation en chaîne. Les chaînes de polymères ont des propriétés qui diffèrent des monomères : Monomères composés réactifs petit nombre d atomes de carbone dans une molécule généralement un gaz ou un liquide composés relativement bon marché à la production peu d utilité sous cette forme C C Polymères composés non réactifs très grand nombre d atomes de carbone dans une chaîne presque toujours un solide composés se vendant presque toujours plus cher C C C C très utiles une fois transformés C

5 3 Les polymères et leur uit des plus importants polymères sont produits à partir de seulement trois produits chimiques de base dérivés du naphta. Ethylène C24 " " " polymérisation pour former le polyéthylène à haute densité (PEhd) et celui à basse densité (PEbd) 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 polychlorure de vinyle (PVC) polymérisation pour former le polystyrène (PS) réaction supplémentaire et polymérisation pour former le polyéthylène téréphtalate (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 polyuréthannes (PUR) l éthylène et le propylène peuvent être polymérisés ensemble pour constituer une gomme qui permet de rendre le polypropylène encore plus résistant Butadiène C46 " polymérisation pour former le polybutadiène (caoutchouc synthétique) ACTIVITÉ UN Ce tableau montre les consommations totales des principaux plastiques fabriqués par les producteurs d Europe de l Ouest, entre 1992 et 1998 (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 changements notés PEbd PEbdl PVC PP PEhd PET PS

6 Bien qu il y ait beaucoup d exemples de plastiques, ils se répartissent en seulement deux catégories distinctes : Ceux qui se ramollissent sous l effet de la chaleur, puis durcissent à nouveau une fois refroidis. Ceux qui ne se ramollissent jamais une fois moulés. On les appelle 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 ensuite 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 thermodurcissables, car une fois leur forme donnée, elle ne peut être modifiée. Les molécules de ces polymères consistent en de longues chaînes, comprenant un grand nombre de liaisons chimiques solides entre elles. Ces liaisons sont si solides qu elles ne peuvent pas être rompues quand le plastique est chauffé. Ainsi la matière thermodurcissable garde-t-elle toujours sa forme. Le processus de liaison. Quand les polymères thermoplastiques sont chauffés ils deviennent souples ; il n y a pas de liaison croisée et les molécules peuvent glisser les unes sur les autres. Les polymères thermodurcissables ne se ramollissent pas s ils sont chauffés, car les molécules ont des liaisons croisées entre elles et restent donc rigides. Il est donc clair que les liaisons chimiques à l intérieur d un polymère et la forme de ce dernier affecteront ses propriétés. ACTIVITÉ DEUX 1 Imaginez que vous êtes une petite partie d un 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 de la molécule juste à côté de vous. Vous possédez aussi des liaisons transversales faibles avec des parties du polymère à proximité de vous. 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 du polymère au cours de cette transformation, ou bien utilisez un diagramme, des dessins. La plupart des plastiques constitués à partir des produits chimiques de base du naphta sont thermoplastiques. Exemples : le polyéthylène à haute densité (PEhd) et basse densité (PEbd), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le polyéthylène téréphtalate (PET) et le polychlorure de vinyle (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 moyens de produire des chaînes polymères. Le polymère est constitué d un seul monomère. ex : A - A donne A Réactions d addition A A Lors des réactions d addition, des chaînes se forment à partir d une seule petite molécule. C A A A A Le monomère contient toujours une double liaison carbone-carbone. C A Réactions de condensation Le polymère est constitué de deux monomères. ex : A - A et B - B donnent A B B A A B B Lors des réactions de condensation, des chaînes se forment à partir de deux petites molécules. Au cours de la réaction, une petite molécule telle que l eau est formée et condensée. Tous les thermodurcissables sont des polymères polycondensés. Par exemple : les plastiques à base de formaldéhyde et d époxydes. Quelques thermoplastiques sont des A polymères polycondensés. Par exemple : les polyamides et le polyéthylène téréphtalate. Le nylon appartient à une classe de polymères appelés polyamides, produits par polycondensation. Les deux monomères pouvant produire les polyamides 6-6 (nylon) sont : N O C C O C C C C C hexaméthylène diamine C C C C C acide adipique O N O ACTIVITÉ TROIS 1 Ecrivez la formule moléculaire de chacun de ces 2 Dessinez le diagramme du dimère. composés sous la forme : CxyNz et CxyOz 3 Ecrivez la formule de chacun de ces composés Lors de la première étape de la polymérisation, les deux sous la forme : monomères réagissent pour former un dimère. Pendant cette réaction, une molécule d eau 2 O est produite à partir CxyOzNw du de l un des groupes N 2 et du O de l 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 Poches, sacs Sacs-poubelles Flacons souples pour détergents Polypropylène Pots de margarine et Meubles de jardin, caisses Téléphones, pareemballages alimentaires de transport, valises chocs de voitures Polystyrène Boîtes (exemple : Tupperware) Ordinateurs Cassettes audio et vidéo Polychlorure de vinyle Poches à sang Cartes de Chassis de fenêtres, tubes crédit et tuyaux Polyéthylène téréphtalate Bouteilles d eau Plaques allant au four Anoraks, rembourrages minérale de duvets et films vidéo Polyuréthanne Rembourrages pour Semelles de Roues de rollers l ameublement chaussures de sport Acryliques (ex : PMMA) Dessus de robinets Lunettes de protection Verres de feux de voiture Polycarbonates CD Vitrines de banques Casques de pompiers

8 ACTIVITÉ QUATRE 1 Trouvez d autres renseignements sur les divers usages des plastiques, et suggérez deux des propriétés du polyéthylène téréphtalate qui lui sont spécifiques. 2 Selon vous, quelles sont les particularités du polypropylène, qui est utilisé comme emballage pour des aliments tels que les biscuits ou les chips? 3 Considérez les usages des deux différentes sortes de polyéthylène. Faites une liste des principales différences de propriétés, en vous référant aux différents objets que vous connaissez qui sont fabriqués à partir de ces deux matières. 4 Réfléchissez aux objets ci-dessous, qui sont tous à base de polyéthylène. jouets tuyaux films d emballage plastique revêtements d emballage carton réservoirs à essence de voitures revêtements de câbles électriques Quels objets sont vraisemblablement à base de polyéthylène haute densité, et lesquels sont à base de polyéthylène basse densité? Pourquoi? 5 Prenez les cadres de fenêtres en polychlorure de vinyle. Quels sont les avantages du polychlorure de vinyle sur les autres matériaux utilisés pour fabriquer ces cadres de fenêtres? Essayez de trouver pourquoi on choisit le polychlorure de vinyle plutôt que d autres matériaux traditionnels. 6 Mettez au point une enquête pour tester l efficacité du plastique utilisé pour les emballages de biscuits. Commencez à la question 4.2 en définissant clairement les propriétés que vous souhaitez tester. Les matières qui forment les plastiques ont une large variété de propriétés. Certaines résistent à une haute pression et à des températures extrêmes ; d autres à l air et à l humidité. Un même type de plastique de base peut se présenter sous différentes formes, rigide ou flexible, et ainsi s adapter parfaitement à des applications spécifiques. Les propriétés des matières plastiques peuvent être aussi adaptées avec l utilisation d additifs (voir fiche 4) Les polymères sont transformés en objets plastiques selon sept procédés différents, listés ci-après : 1 Moulage par injection Les plastiques sont d abord chauffés, le polymère ramolli est ensuite injecté sous pression dans un moule froid fermé. Récipients, couvercles, chaussures, caisses, roues dentées. 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 Rotomoulage 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. Objets volumineux et creux tels que poubelles, réservoirs à essence, tambours. 5 Moulage par extrusion soufflage Le polymère ramolli est dirigé à l intérieur d un tube, puis gonflé à l air et scellé thermiquement ou coupé. Sacs, films d emballage. 6 Extrusion couchage Les matériaux sont chauffés, comprimés et extrudés à travers un moule à la forme adéquate. Ils peuvent aussi être recouverts de polymère ramolli puis passés entre des rouleaux afin d obtenir une couche régulière. Revêtements de récipients alimentaires et de boissons. 2 Moulage par compression Le polymère chaud ramolli est placé dans un moule chaud ; une pression est appliquée pour faire prendre la forme du moule au plastique. Prises et fiches électriques. 7 Calandrage Le polymère chauffé est passé entre deux rouleaux qui le compriment en une mince feuille. Revêtements de sol, carreaux, panneaux, plaques.

9 4 Les propriétés des Aujourd hui, les plastiques offrent une solution économique et écologique aux nombreuses contraintes de l industrie. Les industries, principalement celles de haute technologie comme l aérospatiale, la médecine, l informatique et les communications, dépendent de ces nouvelles matières plastiques pour améliorer leur technologie et leur conception. Les plastiques sont souvent supérieurs à maintes autres matières dans ces domaines, et sans eux, il n y aurait aucun progrès. Pensez aux vêtements que nous portons, aux maisons dans lesquelles nous habitons et aux transports que nous empruntons. Qu en est-il des jouets avec lesquels jouent les enfants, la télévision que nous regardons, les ordinateurs que nous utilisons et les CD que nous écoutons? Les plastiques font partie intégrante de toutes nos activités, que nous fassions nos courses au supermarché, que nous subissions une opération ou que nous nous brossions tout simplement les dents. Sans danger, ACTIVITÉ UN hygiéniques 1 Les plastiques ne sont pas conducteurs d électricité. Pensez aux 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 transmission des micro-organismes. Pourquoi les plastiques sont-ils utilisés si couramment? C est parce qu ils sont : sans danger et hygiéniques résistants et durables légers, rentables et pratiques isolants adaptables réutilisables innovants 3 Les plastiques sont très utilisés en milieu hospitalier. Regardez cette illustration. Quels sont les avantages des plastiques dans ce cas précis? Pensez aux avantages liés à des coûts de production réduits. 4 Les plastiques sont probablement plus sûrs que le verre car ils ne se brisent pas et plus sûrs que l acier car ils ne rouillent pas et ont moins tendance à avoir des rebords irréguliers. Pensez vous qu il existe des objets en plastique qui pourraient présenter un risque pour les gens ou les animaux quand ils sont mal utilisés? 5 Certains plastiques résistent à de très hautes températures. En quoi cela peut-il être utile? 6 Certains plastiques sont imperméables et résistent à l agression des produits chimiques. Comment ces propriétés peuvent-elles nous rendre service?

10 Résistants et durables ACTIVITÉ DEUX 1 Environ 30% à 50% de la production alimentaire des pays en voie de développement est gaspillée avant d arriver jusqu au consommateur, alors qu en Europe de l ouest, ce chiffre est seulement de 2% à 3%. Les emballages plastiques modernes sont une des raisons de cette différence. Quels autres facteurs pourraient être responsables de cet écart important? 2 Regardez autour de vous à la maison, dans la cuisine ou la salle de bain, ou bien encore au supermarché. Trouvez le plus grand nombre possible d applications où les plastiques permettent l usage d autres objets de manière plus sûre. Les plastiques représentent en poids 50% 3 des emballages pour aliments vendus en grandes surfaces, mais seulement 17% du poids de l ensemble des déchets d emballages. Regardez ces images et pensez à vos propres achats alimentaires. Faites une liste des différents types d emballages que vous y trouvez. En particulier, pensez à des exemples où la forme de l emballage est utilisée comme moyen de protection. 4 Le polystyrène expansé peut remplacer le carton ondulé comme matériau d emballage de protection. Elaborez une enquête pour comparer l efficacité de la protection offerte par ces deux matériaux contre la pénétration d un objet pointu, comme un tournevis par exemple. Il faudra décider de la quantité de chaque matériau pour que la comparaison soit équitable. Discutez de vos idées avant de commencer. 5 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 oeuf? Concevez une enquête qui compare l efficacité de la protection d un oeuf dur lorsque change la quantité d emballage à bulles utilisée. Commencez par réfléchir aux moyens de conduire cette enquête.

11 Légers, rentables et pratiques ACTIVITÉ TROIS 1 Essayez d expliquer pourquoi l usage de bouteilles en plastique à bord d un avion à réaction peut induire une économie des coûts d exploitation pouvant atteindre francs par an. 2 Que devriez-vous savoir d autre sur les bouteilles en plastique avant de dire que l économie réelle est de francs? Expliquez ce qui pourrait faire varier ce chiffre. 3 Quand vous devez choisir entre un sac en plastique et un sac en papier, que choisissez-vous? Pourquoi? Faites une liste des avantages des sacs en plastique et en papier pour contenir fruits et légumes. 4 Comparez le poids des sacs en plastique et des sacs en papier utilisés pour porter fruits et légumes. Avant de commencer, décidez d abord du moyen à utiliser afin que le test soit objectif. 5 Vos résultats obtenus, discutez des conséquences sur le poids de l emballage utilisé si nous devions tout le temps utiliser des sacs en papier. 6 Comparez une boisson non alcoolisée contenue dans un récipient en plastique, en verre, en métal et en carton. Prenez note du poids de la boisson dans son emballage, et du poids du liquide contenu. Faites un diagramme montrant quelle proportion de la masse du produit emballé est prise par l emballage même. 7 Comparez une boisson d un litre contenue dans du verre et la même contenue dans du plastique. Faites une liste des différences de consommation d énergie lorsque la boisson est transportée : de l usine à 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 dans le placard 8 Maintenant faites la même chose, mais comparez les emballages de boissons en carton et en métal avec ceux en plastique. 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 comme emballage. Pensez aux économies d énergie, à la quantité de matières premières nécessaire, aux autres problèmes d environnement comme la pollution et les déchets, et les conséquences dans notre vie quotidienne.

12 Isolants ACTIVITÉ QUATRE 1 Les plastiques sont de plus en plus utilisés pour les tasses et les gobelets. Vous savez que les différentes matières plastiques sont plus ou moins conductrices de la chaleur, parce que la température des gobelets n est pas la même pour un même produit. Concevez une enquête afin de voir comment la matière utilisée agit sur le rythme auquel une tasse contenant de l eau chaude refroidit. Essayez d utiliser des gobelets en polystyrène expansé, en un autre plastique et en carton. Vous aurez besoin de gobelets, d un thermomètre et d une montre ou d une pendule indiquant les secondes. Discutez des moyens d établir une comparaison objective. 2 Les plastiques sont normalement mauvais conducteurs d électricité. Regardez chez vous et faites une liste des différentes utilisations des plastiques dans des objets électriques. Trouvez des exemples dans le passé où ces objets étaient fabriqués dans un autre matériau que le plastique. Essayez d identifier le matériau remplacé par les plastiques. Flexibles et adaptables Les propriétés des plastiques courants diffèrent beaucoup de celles des polymères de base. Un grand nombre d additifs est utilisé pour donner aux plastiques les propriétés requises. Ils deviennent alors des matériaux sur mesures, car il est possible de créer exactement ce que l on veut à partir de la matière vierge. Les additifs utilisés sont : Les pigments incorporés aux plastiques pour les colorer. Les agents renforçant qui améliorent la résistance aux chocs pour que les plastiques ne se fendillent pas ou ne se cassent pas s ils subissent un choc. Les agents anti-statiques pour réduire la quantité de poussière et de saletés qui adhèrent au plastique, en raison de l électricité statique. Les absorbeurs d UV qui protègent de la décomposition causée par les ultra-violets. Les ignifugeants 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 et l argile. Les agents gonflants qui se décomposent à température élevée (au-delà de 200 C) et libèrent des gaz tels que l azote et le gaz carbonique. Une mousse se forme quand cette libération s effectue à l intérieur d un plastique dans un moule. Les anti-oxydants qui sont très utilisés pour prolonger la vie des plastiques en empêchant les réactions avec l oxygène et la décomposition de la chaîne du polymère.

13 Réutilisables Aujourd hui, tout le monde est conscient de la nécessité d agir de façon plus responsable pour protéger l environnement et assurer l avenir de la planète. Le concept de développement durable consiste à éviter tout acte qui pourrait porter atteinte aux perspectives économiques, sociales et environnementales des générations futures. L une des clés de voûte du développement durable est l utilisation optimale des ressources que nous avons à notre disposition. La réutilisation de ces ressources est une des manières d y contribuer. Cependant, il faut, avant tout, s appliquer à les utiliser au mieux dès le départ. Le plastique contribue à l optimisation de l utilisation de ces ressources, en recourant à une quantité minimale de matière vierge et d énergie lors de sa fabrication et de sa transformation. Les matières plastiques ne consomment qu une faible part - seulement 4% - de la production mondiale de pétrole. Grâce aux innovations technologiques, les plastiques sont de plus en plus légers, tout en étant plus solides et adaptables que dans le passé. Cela signifie que, pour la fabrication d un même produit, de moins en moins de pétrole et d énergie sont nécessaires, diminuant ainsi l impact sur l environnement. ACTIVITÉ 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? Promotion de l innovation Tout au long de leur histoire, les plastiques ont permis aux créateurs d innover, de perfectionner les produits existants et d en créer de nouveaux, qui améliorent notre qualité de vie et minimisent l impact sur l environnement. Ces innovations ont touché tous les aspects de notre vie. Par exemple, l amélioration des performances des équipements de sport réalisée grâce aux plastiques, a permis aux athlètes de se fixer de nouveaux records à battre. En médecine, les plastiques, hygiéniques et sûrs, ont non seulement remplacé les matières traditionnelles utilisées pour les blouses et instruments chirurgicaux, mais ont également largement contribué au développement de la microchirurgie. Les emballages en plastique ont considérablement facilité le conditionnement de portions individuelles adaptées aux contraintes du four à micro-ondes. Par ailleurs, la durée de conservation des aliments a été rallongée grâce à l utilisation de films pour les emballages sous vide. Les recharges pour lessives ont également réduit de façon significative la quantité d emballage par produit. Les plastiques ont amélioré le confort et la sécurité des transports (voitures, deux roues, avions et trains) tout en en contribuant à l optimisation de la consommation de carburant. Utilisés pour remplacer des matériaux traditionnels qui sont souvent plus lourds, les plastiques permettent d économiser de l énergie lors de leur fabrication, contribuent à diminuer la consommation de carburant et, à terme, à réduire l impact sur l environnement. Ils ont également joué un rôle essentiel dans le développement des technologies de la voiture électrique, l invention des airbags et la conception d un nez aérodynamique pour les trains à grande vitesse (TGV). La communication a été totalement révolutionnée par les plastiques. Les téléphones mobiles, les ordinateurs portables, Internet et la technologie digitale permettent aujourd hui d accéder facilement à l information et de développer la communication entre les personnes, et cela même lorsqu elles sont en déplacement. Selon certaines prévisions, Internet devrait continuer à se développer sur une base de 300% par an. Les polymères utilisés pour les fibres optiques, qui existent déjà depuis 30 ans, ont connu un essor considérable, avec l accroissement exponentiel de la demande en communication à faible coût. L innovation ne cesse de s accroître. Les concepteurs des différents secteurs de l industrie explorent les potentialités des plastiques. Lorsque les polymères ne répondent pas aux exigences des designers, les chercheurs travaillent à développer de nouveaux types de plastiques. Les piles en plastique, les polymères fluorescents, et les écrans d ordinateurs déroulables sont encore des objets imaginaires, mais ils risquent, dans un avenir proche, d être disponibles dans les magasins.

14 5 Préserver notre planète pour les générations Aujourd hui, nous sommes tous de plus en plus conscients de la nécessité de se comporter de façon plus responsable, afin de préserver notre planète pour les générations futures. De nombreuses industries et gouvernements 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. 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 toujours plus importante. Cette fiche montre comment les plastiques contribuent à protéger l environnement afin de tous nous aider à constamment améliorer 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 ACTIVITÉ UN 1 Donnez trois exemples de comportements en faveur du développement durable, qui n existaient pas dans les années 60 et 70, par exemple consommer moins d énergie qu auparavant ou utiliser les ressources plus efficacement. Quels bénéfices apportent ces efforts? utilisons-nous ces matériaux en premier lieu et sont-ils vraiment nécessaires?. Cette question est un bon point de départ. Tous les produits sont fabriqués à partir de matière vierge. La plupart des plastiques sont produits à partir de pétrole brut, qui est une ressource rare et chère. Cependant, 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, quant à elle, augmente moins rapidement. Ceci résulte des évolutions technologiques permanentes qui allègent le plastique tout en le rendant plus résistant et adaptable. Divers 5% Plastiques 4% Autres produits pétrochimiques 4% Ces évolutions permettent non seulement d élargir l éventail des utilisations 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 environment Tous les produits que nous utilisons, qu ils soient fabriqués 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 vierges, fabrication, utilisation et mise au rebus). Transport 45% Chauffage, electricité et énergie 42%

15 énergies matières premières Les conséquences pour l environnement peuvent être multiples : le réchauffement de la planète, la diminution de ressources naturelles limitées 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 il est montré ici. Alors que l industrie européenne de traitement des déchets travaille activement 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 : utiliser les ressources de façon efficace afin de les préserver pour les générations futures. Dans certains cas, le développement de nouveaux produits et technologies des plastiques permet de réduire la quantité de matière vierge utilisée lors de leur fabrication et de minimiser l impact sur l environnement lors de leur utilisation. extraction des matières premières fabrication, transformation et formulation distribution et transportation utilisation/ réutilisation/ entretien valorisation autres moyens de gérer les déchets effluents aqueux émissions en suspension dans l air déchets solides produits énergie électricité chaleur Ces produits peuvent alors s avérer être plus difficiles à collecter et à trier. Ils ne sont pas donc pas recyclables, mais présentent pourtant plus d avantages écologiques et économiques. ACTIVITÉ DEUX Par exemple, les films plastiques légers utilisent moins de matière vierge que les emballages plastiques traditionnels et sont plus légers à transporter, réduisant la consommation de carburant et les émissions de gaz. Cependant, en fin de vie, les films plastiques sont le plus souvent souillés et difficiles à isoler parmi les déchets ménagers, les rendant moins faciles à recycler. En recourant à une analyse de son cycle de vie, il est possible de déterminer l impact environnemental global d un produit, de la production à l état de déchet. Economies lors du cycle de vie Réduction de la quantité de matière vierge utilisée Le développement de nouveaux polymères et de nouvelles technologies a considérablement réduit la quantité de matière vierge nécessaire pour emballer un produit donné. Par exemple, pour le pain, en imprimant directement l information sur l emballage plastique, un supermarché a réduit de 23% ses besoins en étiquettes et en matériaux d emballage. 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 direct sur le poids des chargements transportés. Par exemple, la réduction de la quantité d emballage permet de 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 vierge énergie fabrication distribution du produit utilisation par le consommateur réutilisation mise à la poubelle combustion avec récupération d énergie recyclage traitement chimique décharge

16 ACTIVITÉ 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 sa fabrication induise des économies d énergie? Quelles sont-elles? transporter par camion ou train plus de produits et moins d emballages, réduisant 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% en moins de matière 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 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. Cependant, une question importante devrait être posée 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 rallongeant la durée de vie de l objet en le réutilisant? Par exemple, une importante chaîne de supermarchés a encouragé les consommateurs à ramener les sacs en plastique au magasin afin qu ils soient réutilisés. Pour inciter les consommateurs à les ramener, les sacs étaient consignés. Grâce à cette opération, cette 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 development 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 recourir à 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, de la transmission et des essieux. Cette voiture, qui pèserait 500kg, induirait des économies de carburant importantes, et serait moins lourde que les passagers et les bagages qu elle transporterait, tout en répondant à toutes les normes de sécurité. ACTIVITÉ QUATRE 1 Etudiez les différents moyens de transport que les élèves de votre classe utilisent pour aller à en classe. 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 être utilisé, par exemple le cuir ou le métal? Pouvez-vous décrire les avantages et inconvénients de l utilisation du plastique en termes de fonctionnement, d impact sur l environnement ou de coût?

17 Concevoir des construction durables Il existe beaucoup d exemples de matériaux de construction et d équipements pour lesquels les plastiques ont remplacé les matières traditionnelles, grâce à leurs avantages 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 les différents équipements, on peut trouver les cadres de fenêtres, les tuyaux ou 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 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 être encore considérablement réduite. Les études montrent que 50kg de mousse en plastique utilisés pour isoler une maison permettent d économiser litres de fuel domestique 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 contribuer à les rafraîchir. Deux polymères intelligents sont actuellement développés afin de prévoir et prévenir un surcroît de chaleur dans les édifices. Ces matériaux sont transparents lorsqu ils sont à la température ACTIVITÉ CINQ 1 Selon vous, qu est-ce qu un polymère intelligent (voir ci-dessous)? Décrivez un polymère intelligent imaginaire et les utilisations que l on pourrait en faire. Quels avantages environnementaux et fonctionnels les systèmes d habitation préfabriqués présentent-ils par rapport aux méthodes de construction traditionnelles? Pensez aux différents éléments que l on trouve sur un chantier de construction traditionnel, par exemple les briques, les poutres, les cadres de fenêtres, le verre. ambiante de la pièce, mais deviennent opaques lorsqu ils sont exposés à de forts rayons de 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 en logement. 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 multicouches résistant aux crevaisons et pouvant abriter quatre à six spationautes.

18 6 Gestion des Quelque 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 une 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 principaux modes 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 constituées du même plastique peuvent être facilement collectées, tels que les films agricoles ou provenant de la grande distribution, les caissons de batteries de voiture, les bouteilles pour boissons et autres conditionnements. 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 granulés ou de paillettes qui sont ensuite transformés pour en faire 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, concernant les emballages, les études prédisent qu il est possible d augmenter la valorisation matière pour atteindre 15% en moyenne en Europe d ici 2006, contre 11% en Le recyclage peut également être développé dans d autres secteurs tels que l agriculture, l automobile ou la distribution de produits. Cependant, il existe, 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 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. Il est possible de recycler des 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 matière Le recyclage matière 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 des produits recyclés. Recyclage matière première La valorisation chimique, ou recyclage matière première, consiste, par certains traitements appropriés, à redonner les constituants de base, soit les monomères de départ, soit même le produit pétrochimique de base.

19 ACTIVITÉ UN Il est important d essayer de trier les différents plastiques en début de recyclage. 1 Pourquoi les déchets triés par type de plastique auront-ils plus de valeur et d utilité que les déchets mélangés? 2 Pourquoi sépare-t-on les plastiques foncés des clairs, même s ils s agit de la même matière? 3 Examinez chez vous les emballages en matières plastiques dans la cuisine ou la salle de bain. 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 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? mélangés, cependant, il est préférable de recycler ensemble les mêmes types de plastiques. 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, les fabricants sont incités à prendre en compte le recyclage dans la conception de leurs produits. Cela consiste, entre autres, à utiliser une étiquette plus facile à retirer de l emballage, grâce à une colle soluble dans l eau. Polyéthylène téréphtalate (PET) Polychlorure de vinyle (PVC) Polyéthylène haute densité (PED) Les plastiques recyclés sont souvent utilisés pour des applications très différentes de celles des matières vierges. Par exemple, les bouteilles de boissons gazeuses sont recyclées en fibres. Cependant, quatre autres méthodes de tri sont 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 séparées dans une centrifugeuse. Polyéthylène basse densité (PEBD) séparation électrostatique. Cette méthode peut s utiliser pour les plastiques supportant différentes charges électriques, 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. ACTIVITÉ 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 pour 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 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 bien inférieure à l offre, qu arrivera-t-il? au prix payé pour la matière recyclée à la quantité de matière recyclée en stock aux coûts du procédé à la rentabilité du procédé 5 S il existe une grande différence entre cette offre et cette demande, la quantité de déchets collectés devra être réduite. Quel effet cela pourrait-il avoir sur l opinion publique et la nécessité de recycler? Polypropylène (PP) Polystyrène (PS) Autres

20 Le recyclage matières premières (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 en plastiques mélangés, est actuellement utilisée uniquement en Allemagne, mais des investissements éventuels sont à l étude dans d autres pays. Il y a encore beaucoup à apprendre concernant la viabilité potentielle de cette technologie pour savoir 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 principaux modes 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 avec de l hydrogène. Ceci craque les polymères en un hydrocarbure liquide. Gazéification Les déchets plastiques sont chauffés dans de l air et produisent un mélange d oxyde 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 ACTIVITÉ TROIS 1 Résumez ces procédés dans un schéma fléché de fonctionnement. Faites bien attention à distinguer les différentes étapes et à l utilité des quatre produits finaux. 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 en matières plastiques ont une valeur calorifique élevée, équivalente à celle du charbon ou du pétrole, qui peut être exploitée en toute sécurité et propreté par combustion pour générer de l énergie (la chaleur et/ou l électricité). Il existe trois principaux types d installations pour récupérer de l énergie à partir des déchets plastiques : la combustion de déchets ménagers dans un incinérateur municipal ou l utilisation des plastiques comme combustible, le plus souvent combiné avec des carburants fossiles traditionnels dans un processus de fabrication ou une centrale électrique. Des déchets en 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 kcal Ce schéma indique l équivalent du contenu d énergie calorifique de 1kg de charbon, de gasoil et de plastique liées à la combustion est les émissions de dioxine. La dioxine est un terme générique qui englobe une famille de produits chimiques composés de 75 dioxines et 135 éléments appelés furanes. Un très petit nombre de ces produits est toxique, même si leur degré de toxicité peut varier considérablement. Les dioxines sont des sous-produits indésirables dans un certain nombre de combustions et de processus de fabrication qui se forment, en présence de carbone, d oxygène, d hydrogène, de chlore et de chaleur. Elles peuvent aussi apparaître dans la nature, lors des incendies de forêt, être émises par des volcans et même au cours de la décomposition des déchets végétaux. Les émissions des dioxines résultant de la combustion de déchets ont été méticuleusement contrôlées et de nombreuses recherches ont été entreprises pour les réduire afin de respecter les exigences de sécurité les plus contraignantes. La législation européenne prévoit que, d ici 2005, l incinération des déchets municipaux et hospitaliers ne représentera 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 en 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 d utiliser ces matières pour fabriquer des produits, dans des conditions économiques et environnementales acceptables. Il faut aussi prendre en compte d autres méthodes de traitement des déchets.