Les Sacs Biodégradables Introduction: De nos jours, l utilisation des sacs plastiques est très fréquente, notamment dans le commerce ou encore pour l usage personnel (sacs poubelles ) mais cela n est pas sans conséquences sur l environnement. C est pourquoi, dans le cadre du thème environnement et progrès, nous avons décidé de nous intéresser aux sacs biodégradables, plus particulièrement à leurs caractéristiques par rapport à d autres sacs. Dans un premier temps, nous définirons la dégradation et la biodégradation. Dans un deuxième temps, nous nous intéresserons aux sacs plastiques. Nous étudierons ensuite les sacs dégradables puis les sacs biodégradables. Enfin nous conclurons sur les avantages et inconvénients d un sac biodégradable. I: Quelques définitions Dégradation : modification dans la structure chimique d une espèce lorsque celle-ci est soumise à diverses conditions spécifiques du milieu, résultant en une perte de propriétés qui peuvent être mesurées par des méthodes standards selon une période donnée. Biodégradation : décomposition de matières organiques par des microorganismes (bactéries, champignons et algues). Les matériaux sont convertis en dioxyde de carbone, eau, et en biomasse (cellules des micro-organismes qui utilisent le matériel comme une source de carbone pour se développer) Le procédé de biodégradation est souvent utilisé pour le traitement des déchets naturels. II: Les sacs plastiques 1) Composition: Les sacs plastiques sont généralement composés de polyéthylène haute densité (PEHD) ou de polyéthylène basse densité (PEBD) pour les sacs plus épais. Le polyéthylène est un plastique obtenu par polymérisation de l éthylène (l'éthylène étant obtenu à partir de pétrole), c'est-à-dire par une combinaison chimique d une molécule d éthylène avec elle-même pour former une macromolécule. Le principe de polymérisation est en fait une réaction chimique permettant la synthèse d'un polymère à partir de monomères.
L éthylène (HC) est un hydrocarbure insaturé. Il ne contient que des atomes d hydrogène et de carbone. Molécule d éthylène (C 2 H 4 ) : 2) Propriétés: Les sacs plastiques que nous avons utilisé pour nos expériences pèsent en moyenne 3, 5 grammes (en tenant compte de 3% d erreur). Nous les avons pesé dans le laboratoire de physique à l aide d une balance précise au dixième de gramme. D après notre expérience, un sac plastique de 30cm s étire jusqu à 38.5cm (cette mesure est très approximative car nous n avons peut-être pas étirer suffisamment les sacs).
Un sac en polyéthylène résiste en moyenne à 21kg (environ 5250 fois son poids) soit un poids de 206 N.
3) Conséquences sur l environnement: Il met environ 400 ans pour disparaître dans un milieu naturel et probablement plus longtemps dans les fosses marines où la lumière ne parvient pas. Ces sacs sont nuisibles pour l environnement à la fois sur le plan visuel mais aussi sur les effets qu ils ont sur la faune et la flore. De plus, leur disparition entraîne un dégagement de dioxyde de carbone dans l atmosphère, qui est un gaz à effet de serre. III: les sacs dégradables (ou fragmentables) 1) Composition : Un sac dégradable est constitué avec du polyéthylène (85 à 95%) auquel est ajouté un solvant chimique contenant des métaux lourds, qui permet la fragmentation du sac. 2) Propriétés : Lors de nos expériences, nous avons utilisé des sacs dégradables pesant en moyenne 5,1g (avec 2% de marge d erreur) Nous avons testé leur souplesse, un sac de 30cm peut s étirer jusqu à environ 37cm.
Un sac dégradable résiste à 2843 fois son poids d après nos résultats. En effet nous avons pu mettre une masse de 14.5kg dans un sac de 5.1g. 3) Conséquences sur l environnement : Après 6 à 12 mois passés à l extérieur, ce type de sac a en apparence disparu. Il s est transformé en petites particules qui deviennent des micropoussières totalement indestructibles qui vont persister pendant plusieurs siècles. IV: Les sacs biodégradables 1) Composition : Les premiers sacs biodégradables étaient faits à partir de 60% de polyéthylène et de 40% d amidon de pomme de terre (ou de mais, de blé, de tapioca, de riz ), mais de nos jours ces chiffres ont tendances à s inverser (60% d amidon, 40% de polyéthylène). Ces éléments constituent le bio plastique. L amidon (C 6 H 10 O 5 ) n est un polysaccharide (forme de glucide appelé dans le langage courant sucre). Il est composé de plusieurs molécules de glucose (C 6 H 12 O 6 ).
2) Propriétés: Nos sacs biodégradables pèsent en moyenne 7,4g d erreur). (avec 1,4 % de marge
Un sac de 30cm peut s étirer en moyenne jusqu à 47.3cm. Le sac biodégradable est le plus souple!!! D après nos résultats, un sac biodégradable résiste 1554 fois son poids.
3) Conséquences sur l environnement: Les sacs biodégradables que nous avons utilisés se dégradent en 3 mois environ. Cette durée varie selon le milieu dans lequel se trouve le sac et selon les conditions climatiques. Ils sont totalement biodégradables! En effet il n y a aucune écotoxicité sur l environnement, la dégradation entraîne simplement un infime dégagement de CO 2, gaz à effet de serre. Les autres produits de la dégradation (eau et biomasse, cellules des micro-organismes qui utilisent le matériel comme une source de carbone pour se développer) sont sans conséquences sur l environnement. V: Nos expériences de dégradation 1/ Début des expériences (photos): Nous avons réalisé des expériences avec différents sacs (polyéthylène, dégradable, biodégradable en amidon de pomme de terre), mis dans différents milieux afin d observer leur dégradation. Seul notre expérience dans le milieu anaérobie n a pas été réalisée avec tous les sacs mais simplement avec des sacs dégradables. -Placard (témoin):
-Eau douce: -Eau salée:
-Exposés au soleil: -Milieu extérieur:
-Terre: -Milieu anaérobie:
-Terre 2/ Fin des expériences (photos): 3/ Nos observations: - On n observe aucune évolution pour les sacs laissés dans le placard, mais normalement sur une plus longue durée (plus de 90 jours), le sac biodégradable et le sac dégradable se fragmentent. - Les sacs laissés dans l eau douce n'ont pas évolué sauf le sac biodégradable qui au touché se décompose. - Nous constatons, dans l'eau salée, la même chose que dans l'eau douce, la décomposition du sac biodégradable est encore plus accentuée. - On observe une légère évolution pour les sacs exposés au soleil : Le sac biodégradable et le sac dégradable (Géant) sont moins résistants et ont une masse plus faible : Le sac biodégradable pèse 5,0g et le sac dégradable pèse 4,5g. Le sac plastique ne présente aucune différence. - Les sacs laissés dans le milieu extérieur ont évolué un peu près de la même façon que ceux exposés au soleil. Le sac biodégradable semble être moins résistant. - Les sacs laissés dans la terre présentent de nombreuses évolutions notamment le sac biodégradable. On peut y observer des champignons (taches mauves). Ce sac s est dégradé à cause des micro-organismes présents dans le milieu. Pour le
sac dégradable, on a pu observer quelques trous qui marquent la dégradation. Et enfin le sac plastique ne présente aucune différence. - Dans le milieu anaérobie, les deux sacs dégradables que nous avons testés n ont pas évolué. Cela était prévisible étant donné ce que nous avons appris dans nos recherches. Conclusion: Les sacs biodégradables, fabriqués avec 60% d'amidon, sont un progrès considérable car ils sont moins nuisibles pour l'environnement. Leur dégradation ne dure que 90 jours, alors que la durée de dégradation d'un sac dégradable est de 6 à 12 mois et celle d'un sac plastique en polyéthylène est de 400 ans en moyenne!!! De plus, ils ne sont pas de mauvaise qualité. Malgré une résistance plus faible par rapport aux autres sacs, (même si lors de notre visite chez VEGA nous avons appris qu'en moyenne tous les sacs, dégradables, biodégradables, polyéthylène, ont une résistance à peu près équivalente) ils ont une souplesse supérieure. En dépit de tous les avantages que présente un sac biodégradable, celui-ci n'est pas très répandu sur le marché, car son coût de fabrication est trop élevé, soit 4 fois plus cher. Même si d'ici 2010 ce coût baissera, compte tenu de la hausse du prix du pétrole, en effet celui-ci se fait de plus en plus rare. Nous utiliserons donc plus de matières végétales comme l'amidon. En Nouvelle-Calédonie, on constate malheureusement que les sacs, quelque soit leur composition, disparaissent des grandes ou moyennes surfaces. Ils sont remplacés par des sacs cabas en poly-propylène qui est une matière plus nocive que le polyéthylène. Malgré une utilisation assez répandue du sac biodégradable de nos jours, celui-ci est peu présent dans les commerces à cause de son coût de fabrication. Pourtant il constitue un véritable progrès, qui sera peut-être, d ici quelques années, encore plus important!!! Remerciements : Société VEGA Serge ARDRINO (le spécialiste) Nos Professeurs (M. DELANNAY et M. DESPLANQUES)
Sites visités : http://www.wikipedia.org/wiki http://www.finc.nc http://www.cnrs.fr http://www.cercle-recyclage.asso.fr http://www.techno-science.net http://www.quotidiendurable.com http://www.labevie.com http://www.semencemag.fr Microsoft Encarta collection 2005