L'utilisation des matières plastiques est beaucoup plus récente que celle du bois ou des métaux. La première matière
plastique ayant été utilisée était simplement un caoutchouc naturel produit par certains végétaux. C'est en 1839 que
Charles Goodyear a inventé le procédé de vulcanisation qui permet de fabriquer du caoutchouc artificiel à partir du
soufre. Depuis, de nombreux plastiques ont été synthétisés en laboratoire par des réactions de polymérisation.
Les matières plastiques ne se retrouvent pas à l'état naturel, sauf dans le cas des caoutchoucs naturels. Elles
doivent être synthétisées en laboratoire. Pour ce faire, on utilise des substances provenant du raffinage des
combustibles fossiles (du pétrole et du gaz naturel). Ces substances, nommées monomères, sont assemblées en une
longue chaîne de molécules, appelée polymère, lors du procédé de polymérisation.
On appelle polymère une grande molécule constituée d’unités fondamentales appelées monomères (ou motifs monomères)
reliées par des liaisons covalentes.
Un monomère est un composé constitué de molécules simples pouvant réagir avec d’autres monomères pour donner un
polymère.
Contrairement au polymère, un monomère a une faible masse moléculaire. Le terme macromolécule est souvent utilisé à
la place de polymère.
La polymérisation est la réaction qui, à partir des monomères, forme en les liants des composés de masse moléculaire
plus élevée, les polymères ou macromolécules. Les noyaux des monomères sont le plus souvent constitués d’un atome de
carbone (molécules organiques) ou d’un atome de silicium (polymères siliconés).
Observons plusieurs exemples :
Le polyéthylène obtenu à partir de l’éthène (éthylène).
Un morceau de chaine de polyéthylène.
Le polypropylène obtenu à partir du propène (propylène).
Un morceau de chaine de polypropylène.
Le polychlorure de vinyle obtenu à partir du chlorure de vinyle.
Un morceau de chaine de polychlorure de vinyle.
Dans chaque cas, les monomères se polymérisent en donnant des unités de répétition. Les n
monomères donnent un polymère ou l’unité de répétition est multipliée par n. Ce nombre n est appelé le
degré de polymérisation.
La plupart de ces polymères sont des matières plastiques.
Les matières plastiques sont classées en 3 catégories dont seules les deux premières nous intéressent dans ce cours.
- Les thermoplastiques.
- Les thermodurcissables.
- Les élastomères.
Un thermoplastique est une matière plastique qui, sous l'effet de la chaleur, fond ou ramollit suffisamment
pour pouvoir être remodelée un nombre infini de fois, et ce, sans que ses propriétés mécaniques soient modifiées.
Dans les mers et océans jusqu'aux abysses, au sommet des montagnes, dans l'air, l'eau du robinet ou celle en bouteille,
dans notre organisme ou celui d'animaux... Les plastiques sont désormais partout dans l'environnement, sous la forme
de déchets ou de fragments appelés microplastiques. En raison de leur lente décomposition
(plusieurs siècles selon les polymères), ces matières plastiques sont aujourd'hui un des symboles de l'impact de
l'homme sur la nature. Les chercheurs tentent de faire évoluer la fabrication des emballages: éco conception,
matières d'origine naturelle, voire biodégradables, etc. Les responsables politiques, eux, interdisent progressivement
les plastiques à usage unique, des pailles aux sacs. Pour se débarrasser de ces matières, il faut les recycler. Les
matières que l’on peut recycler contiennent aujourd’hui un logo.
Le cercle de Möbius (aussi appelé boucle, anneau ou ruban) est le symbole universel des matériaux recyclables,
et ce, depuis 1970. Maintenant très commun, il sert à identifier un produit comme étant récupérable.
Le plastique est retrouvé dans de nombreux produits et contenants de la vie courante. Les symboles représentés par un
triangle et un chiffre à l’intérieur sont assez communs sur plusieurs étiquettes. Il convient alors de définir les
différents types de plastique.
Si vous retrouvez ce logo sur un produit, cela signifie que ce dernier est recyclable. Il peut donc être
redirigé vers une filière de collecte des déchets et être revalorisé ! Parfois, vous pourrez retrouver un pourcentage
au centre du logo. Ce pourcentage correspond à la part de matières premières recyclées utilisées pour réaliser
votre produit.
Les familles de plastiques recyclables ont donc un logo particulier issu du cercle de Möbius avec à l’intérieur un
chiffre. On dénombre 7 logos principaux qui sont les suivants :
Chaque année, une dizaine de tonnes de déchets en plastiques est versée dans les fonds marins. Cela implique d’une
manière inévitable des désastres écologiques. L’on compte parmi ces ordures des déchets plastiques dont des
bouteilles en plastique, des sacs, des emballages, des gobelets plastiques, des
barquettes…
Et ce sont les bouteilles qui polluent le plus. Nombreuses sont les grandes entreprises de marque reconnues à
l’échelle mondiale qui en sont responsables. En réalisant l’immensité de la dégradation écologique, l’on se sent
forcément impuissant. Mais, en adoptant une attitude responsable, chaque individu peut contribuer à la diminution des
conséquences néfastes des déchets en plastique sur l’environnement.
Quand on pense à la pollution des océans, ce sont souvent les déchets plastiques qui nous viennent en premier à
l’esprit. Pourtant le déchet que l’on retrouve en plus grande quantité n’est pas composé de plastique : il s’agit en
effet des mégots de cigarette.
Afin de pouvoir recycler la plus grande quantité de matières plastiques, il faut pouvoir les identifier. Un certain
nombre de tests ont donc été élaborés.
On considère que des matériaux sont biodégradables lorsqu'ils peuvent se décomposer selon un processus naturel. De
nombreux travaux portent aujourd'hui sur la fabrication de produits de ce type, comme les bioplastiques.
Un produit est biodégradable lorsqu’il peut être décomposé par des organismes biologiques (bactéries, champignons,
algues…) dans un environnement favorable (conditions de température, d’humidité, de lumière, d’oxygène, etc.) Le
résultat final de cette dégradation doit être de l’eau, du dioxyde de carbone ou du méthane.
La biodégradation consiste en deux étapes clé :
La fragmentation : cette première phase correspond à une détérioration du produit, appelée
désintégration. Elle est généralement provoquée par des agents extérieurs par exemple des micro-organismes ou d’autres
êtres vivants (vers de terre, insectes…) venant fragmenter le produit. Cette première phase est très utile car elle a
pour résultat le morcellement du matériau qui sera ainsi plus facilement accessible aux micro-organismes.
L’assimilation : cette seconde phase correspond à la biodégradation proprement dite. Il s’agit ici de
l’attaque du matériau par les micro-organismes conduisant à la production d’eau, de dioxyde de carbone, de méthane et
de biomasse ne représentant aucun danger pour l’environnement.
Parmi les matériaux biodégradables, on trouve :
Matériaux naturels issus de la végétation : bois, liège, lin, coton.
Pour les matières plastiques : amidon ou produits de synthèses, sucre, maïs…
Exercice N°1 : Le polyéthylène résulte de la polymérisation de l’éthylène de
formule brute C2H4. Déterminer le degré de polymérisation du polyéthylène sachant que sa masse
molaire est M = 40,6 kg/mol. (On donne M(C) = 12 g/mol et M(H) = 1 g/mol)
Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Exercice N°2 : Un jouet pour enfant est fabriqué dans une matière plastique dont
on cherche à savoir s’il s’agit de PE ou de PP. Le fabricant donne l’indication suivante : la masse molaire du
polymère est de 168 kg/mol et le degré de polymérisation est 4 000.
Déterminer quelle matière plastique a servi à fabriquer ce jouet. On donne M(H) = 1 g/mol et M(C) = 12 g/mol.
Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
La formule semi-développée de l’éthylène est .
La formule semi-développée du propylène est .
Exercice N°3: Répondre aux questions sur le polychlorure de vinyle PVC
Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Exercice N°4: Associer à chaque image son logo de recyclage en le faisant glisser sous lui.
Un bouton rouge apparait sous les cases contenant des symboles faux...
.
.
