Situation problème
Vous êtes chargé de concevoir un boîtier pour un appareil électronique portable. Quels critères prendriez-vous en compte pour choisir le matériau plastique approprié? Justifiez votre choix.

Objectifs :
• Définir et identifier une matière plastique ;
• Distinguer une matière biodégradable d’une matière non biodégradable ;
• Connaître les utilisations des matières plastiques et leurs différents modes de gestion.

I. Quelques définitions

Les polymères sont de grandes molécules constituées de répétitions de petites unités moléculaires appelées monomères.

Les polymères peuvent être naturels, tels que les protéines, l'ADN et les polysaccharides, ou synthétiques, fabriqués par l'homme à partir de monomères organiques ou inorganiques. Ils jouent un rôle crucial dans de nombreux domaines, notamment en tant que matériaux de construction, dans l'industrie automobile, l'emballage, les dispositifs médicaux, l'électronique et bien d'autres applications.

Les adjuvants sont des substances ajoutées à un produit pour améliorer ou modifier certaines de ses propriétés ou pour faciliter un processus de fabrication ou d'application.

Les adjuvants : substances associées aux polymères et destiner à améliorer ses caractéristiques : stabilisant ; plastifiant ; lubrifiant… ils sont couramment utilisés dans divers domaines tels que l'agriculture, l'industrie alimentaire, la pharmacie, la cosmétique, la fabrication de plastiques, etc.

Matière plastique : matériau organique ou synthétique constitué de macromolécules (grosses molécules) et d’adjuvants.

II. Les principes fondamentaux des matières plastiques.

Les principes fondamentaux des matières plastiques sont basés sur les caractéristiques des polymères, qui sont les composants de base des plastiques.
Voici quelques-uns de ces principes :

• Flexibilité de conception : Les matières plastiques offrent une grande flexibilité de conception grâce à leur capacité à être moulées dans une grande variété de formes et de tailles.
• Propriétés ajustables : Les propriétés des matières plastiques peuvent être ajustées en modifiant la composition chimique, la structure moléculaire et les processus de fabrication. Cela permet de créer des plastiques avec des propriétés mécaniques, thermiques, électriques et chimiques spécifiques pour répondre aux besoins de différentes applications.
• Résistance et légèreté : Les matières plastiques peuvent être à la fois légères et résistantes, ce qui les rend idéales pour de nombreuses applications où la réduction du poids est importante tout en conservant une certaine robustesse.
•  Isolation électrique : De nombreux plastiques ont des propriétés d'isolation électrique, ce qui les rend appropriés pour une utilisation dans les applications électriques et électroniques où la protection contre les courants électriques est nécessaire.

III. Utilisation et gestion des matériels plastiques

III.1 Utilisation des matériels plastiques

Les matières plastiques sont utilisées dans de nombreux domaines

• Industriel : dans la fabrication des véhicule ; des avions
• Bâtiments et Travaux Publics (BTP) : dans la construction des bâtiments ; des routes ; des ponts et chaussées …
• Industries de pointe : dans la fabrication des téléphones portables, des ordinateurs, des téléviseurs, des horloges …
• Industries textiles : fabrication des tissus (tergal ; nylon …) et dans les sacheries (fabrication des sachets plastiques)

III.2 Propriétés des matières plastiques

Les matières plastiques se divisent en deux grands groupes en fonction de leur comportement face à la chaleur. On distingue donc :
• Les matières thermoplastiques : elles se ramollissent et fondent réversiblement en présence de la chaleur.

Exemples : Le Polyéthylène (PE) ; le Polychlorure de Vinyle (PCV) ; Le Polystyrène (PS); PP Le Polypropylène (PP)

• Les matières thermodurcissables : elles durcissent irréversiblement en présence de chaleur et sont non recyclables.

Exemples : Les résines époxy (prise de courant); les résines phénoliques, elles sont utilisées dans les applications nécessitant une grande résistance à la chaleur, telles que les pièces de freins, les revêtements de sols, les composants électriques et les matériaux isolants.

En fonction de leur impact sur la mature, on distingue les matériaux plastiques biodégradables et les matériaux non biodégradables
• Les matériaux plastiques biodégradables,
Un produit est biodégradable lorsqu’il peut se décomposer par des organismes biologiques (comme les bactéries, les champignons et les algues) dans un environnement favorable (température, humidité, lumière, oxygène, etc.).

Exemples : feuilles mortes de manguier ; palmier abattu …

• Les matériaux plastiques non biodégradable, ne se décomposent pas naturellement par des micro-organismes. Ils peuvent rester dans l’environnement pendant des centaines d’années.

Exemples courants : polyéthylène, PET (polytéréphtalate d’éthylène), etc.

III.3 Les Inconvénients de l’utilisation des matières plastiques

Pollution environnementale :
L'un des principaux inconvénients de l'utilisation des plastiques est leur impact sur l'environnement. Les plastiques peuvent prendre des centaines d'années pour se décomposer dans la nature, contribuant ainsi à la pollution des océans, des sols et de l'air.
Déchets plastiques :
La gestion des déchets plastiques pose un défi majeur dans de nombreux pays. Les déchets plastiques non recyclés peuvent s'accumuler dans les décharges et les océans, menaçant la faune et la flore et contaminant les écosystèmes.
Danger pour la santé :
Certains plastiques contiennent des produits chimiques potentiellement nocifs tels que les phtalates et les bisphénols, qui peuvent migrer dans les aliments, les boissons ou l'air, présentant ainsi un risque pour la santé humaine.
Dépendance aux combustibles fossiles :
La plupart des plastiques sont dérivés de ressources non renouvelables telles que le pétrole brut, ce qui contribue à la dépendance aux combustibles fossiles et à l'empreinte carbone associée à leur production et à leur élimination.

III.4 Lutte contre la pollution due aux matières plastiques

La lutte contre la pollution due aux matières plastiques nécessite une approche globale et des efforts concertés à différents niveaux, notamment au niveau individuel, communautaire, gouvernemental et industriel.
Voici quelques stratégies et actions clés pour lutter contre la pollution plastique :
Réduction à la source :
o Encourager la réduction de la consommation de plastique à usage unique en favorisant l'utilisation de produits réutilisables et durables.
o Promouvoir des alternatives aux emballages plastiques, tels que les emballages compostables ou biodégradables.
o Sensibiliser les consommateurs à l'impact de leur consommation de plastique et encourager des choix plus durables.
Collecte et gestion des déchets :
o Mettre en place des systèmes efficaces de collecte, de tri et de recyclage des déchets plastiques.
o Encourager la mise en place de programmes de collecte sélective des déchets plastiques dans les communautés.
o Investir dans des infrastructures de gestion des déchets modernes et dans des technologies de recyclage avancées.
Nettoyage et sensibilisation :
o Organiser des campagnes de nettoyage des plages, des rivières et des zones côtières pour éliminer les déchets plastiques déjà présents dans l'environnement.
o Sensibiliser le public aux dangers de la pollution plastique à travers des campagnes éducatives et des événements communautaires.
Réglementation et politique :
o Adopter des réglementations strictes sur l'utilisation, la production et la distribution de plastiques à usage unique.
o Mettre en place des politiques de responsabilité élargie des producteurs pour encourager les fabricants à être responsables de la gestion et du recyclage de leurs produits en fin de vie.
o Mettre en œuvre des interdictions ou des restrictions sur les plastiques à usage unique tels que les sacs en plastique, les pailles et les contenants en polystyrène.
Innovation et recherche :
o Investir dans la recherche et le développement de nouvelles technologies pour la conception de plastiques plus durables, recyclables et biodégradables.
o Encourager l'innovation dans les emballages et les matériaux alternatifs aux plastiques traditionnels.

IV Identification des principales matières plastiques

Les matières plastiques peuvent être identifiées par deux méthodes :

IV.1. Code d’identification des matières plastiques

Le code d'identification des matières plastiques, également connu sous le nom de code de recyclage ou code de tri, est un système de classification permettant d'identifier le type de plastique à partir duquel un produit est fabriqué. Ce code est souvent constitué d'un symbole de recyclage composé de trois flèches formant un triangle, à l'intérieur duquel est inséré un numéro de 1 à 7, entouré parfois de lettres. Ce numéro identifie le type de plastique utilisé dans le produit, tandis que les lettres peuvent indiquer des informations supplémentaires sur le matériau ou sur le fabricant.
Voici les codes d'identification les plus courants et leurs significations :

1. PET (Polyéthylène Téréphtalate) - Code 1 : Utilisé principalement dans les bouteilles d'eau, les récipients de boissons et les emballages alimentaires.
2. HDPE (Polyéthylène Haute Densité) - Code 2 : Utilisé dans les bouteilles de lait, les conteneurs de détergent, les bouchons de bouteilles et les tuyaux en plastique.
3. PVC (Chlorure de Polyvinyle) - Code 3 : Utilisé dans les tuyaux d'égout, les revêtements de sol, les films plastiques et les emballages rigides.
4. LDPE (Polyéthylène Basse Densité) - Code 4 : Utilisé dans les sacs en plastique, les films d'emballage, les emballages souples et les contenants alimentaires.
5. PP (Polypropylène) - Code 5 : Utilisé dans les bouchons de bouteilles, les récipients alimentaires, les ustensiles de cuisine et les fibres textiles.
6. PS (Polystyrène) - Code 6 : Utilisé dans les emballages de fast-food, les gobelets en plastique, les boîtiers de CD et les produits en mousse.
7. Autres - Code 7 : Ce code est utilisé pour les plastiques qui ne rentrent pas dans les catégories précédentes, souvent des plastiques mélangés ou des plastiques ayant subi un traitement spécial.
   

IV.2 Les Tests d’identification des matières plastiques

Il existe plusieurs tests d'identification des matières plastiques qui peuvent être effectués pour déterminer le type de plastique à partir duquel un produit est fabriqué. Voici quelques-uns des tests les plus courants :

• Test de flottabilité : Ce test consiste à plonger un échantillon de plastique dans l'eau pour déterminer s'il flotte ou s'il coule. Par exemple, le PET flotte dans l'eau alors que le PVC et le PP ont tendance à couler.
• Test de rigidité : En pliant légèrement l'échantillon de plastique, vous pouvez déterminer s'il est souple ou rigide. Par exemple, le PVC est généralement rigide, tandis que le LDPE est plus souple.
• Test de flamme : Ce test consiste à approcher une flamme d'un échantillon de plastique pour observer sa réaction. Par exemple, le PVC brûle avec une flamme jaune-verte et dégage une odeur de chlore, tandis que le PP brûle avec une flamme bleue et dégage une odeur de bougie.
• Test de dissolution : Certains plastiques peuvent être testés en les plongeant dans différents solvants pour observer leur réaction. Par exemple, le PS se dissout dans l'acétone, tandis que le PVC reste intact.
• Test de résistance à la chaleur : Ce test consiste à exposer un échantillon de plastique à une source de chaleur pour déterminer s'il fond ou se déforme. Par exemple, le PET a une température de fusion plus basse que le PP.
• Test de densité : En utilisant un liquide de densité connue, vous pouvez mesurer la densité de l'échantillon de plastique pour aider à identifier le type de plastique. Par exemple, Exemples : PEHD (0,95), PEBD (0,91), PS (0,05), PVC (0,4).
  

Il est important de noter que ces tests ne fournissent souvent qu'une indication générale du type de plastique et peuvent nécessiter une certaine expertise pour interpréter les résultats de manière précise. Pour une identification plus précise, des techniques analytiques avancées telles que la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) ou la chromatographie en phase gazeuse (GC) peuvent être utilisées en laboratoire.