Transcript Cycle de vie des matériaux UNE VIE DE

Cycle de vie
des matériaux
UNE VIE DE PLASTIQUE
Séance 12
Compétences exigibles : S'approprier, analyser, réaliser, communiquer
Document 1 - Fabrication d'un biopolymère
L'acide polylactique (PLA) est un polymère obtenu à partir d'une espèce chimique
naturelle, l'acide lactique, dont les quantités disponibles ne sont pas suffisantes pour
satisfaire les besoins de l'industrie.
L'acide lactique est donc produit par fermentation bactérienne d'amidon ou de sucre.
Il est ensuite transformé en lactide, puis en PLA sous l'effet d'un chauffage et d'un
catalyseur.
Formation du PLA à partir du lactide
Document 2 - Le PLA, un plastique biodégradable
Les plastiques biodégradables sont dégradés par des micro-organismes (bactéries, champignons, algues).
Généralement, cette propriété est liée à la présence de liaisons covalentes qui peuvent facilement être
rompues, comme dans les esters ou les amides. Grâce aux enzymes qu'ils fabriquent, les micro-organismes
utilisent les produits de dégradation de ces polymères comme source de carbone et d'énergie.
L'acide polylactique (PLA) est biocompatible (son utilisation est possible pour des applications biomédicales
et pharmaceutiques) et biodégradable.
Son cycle de vie* est présenté ci-contre.
Le PLA est utilisé comme peau artificielle,
fil de suture biorésorbables, implants
orthopédiques ou encore, systèmes à
libération contrôlée de médicaments.
* Le cycle de vie d'un produit est l'ensemble des
étapes qui constituent la « vie » d'un produit, de
l'extraction des matières premières qui le
composent à son élimination en fin de vie, en
passant par les phases de distribution et
d'utilisation.
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Document 3 - Les plastiques dans les ordures ménagères
Suite au tri sélectif des déchets, les plastiques sont
transportés vers les usines de transformation où ils
seront recyclés (1) ou valorisés (2) (voir schéma de la chaîne
de tri des déchets ci-contre).
Une première méthode de valorisation est l'utilisation des
plastiques sans les trier entre eux. Les mélanges sont
fondus, puis mis en forme, mais les propriétés mécaniques
des matériaux obtenus sont médiocres. Pour améliorer ces
propriétés, les matières plastiques peu denses sont
séparées des autres par flottaison dans l'eau (voir tableau
ci-dessous). Les mélanges obtenus sont associés à d'autres
matériaux pour former des palettes de manutention ou des
éléments de mobilier urbain.
Pour obtenir de meilleures propriétés mécaniques, un tri
poussé des plastiques est nécessaire. Aujourd'hui, les
polymères sont identifiés par des méthodes optiques
utilisant des rayonnements dans l'infrarouge ou le visible : l'infrarouge détermine la nature chimique, le
visible renseigne sur la couleur (voir schéma ci-dessous). L'efficacité d'identification par ce procédé peut
dépasser 99%.
Une fois triés, les plastiques sont utilisés pour fabriquer de nouveaux matériaux : le PET recyclé permet par
exemple de produire de la laine polaire.
Polymère
Densité
Polyéthylène haute densité (PE - HD)
0,95
Polyéthylène basse densité (PE - BD)
0,92
Polytéréphtalate d'éthylène (PET)
1,30
Polyméthacrylate de méthyle (PMMA)
1,18
Polypropène (PP)
0,91
Polychlorure de vinyle (PVC)
1,38
(1)
Le cycle de vie d'un produit est l'ensemble des étapes qui constituent la « vie » d'un produit, de l'extraction des matières
premières qui le composent à son élimination en fin de vie, en passant par les phases de distribution et d'utilisation.
(2)
Recycler consiste à réintroduire, dans une chaîne de production, un déchet en remplacement total ou partiel d'une matière
première vierge.
Travail à effectuer
I- Synthèse du PLA
• Introduire 10 mL d'acide lactique dans un ballon.
• Ajouter avec précaution quelques gouttes d'acide sulfurique concentré.
• Chauffer le mélange à reflux (porter progressivement le mélange à 110°C) pendant 30 min en
agitant régulièrement.
• Cesser le chauffage et faire couler le liquide sur une plaque de verre.
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II- Questions
1) L'acide lactique possède-t-il un atome de carbone asymétrique ? Si oui, représenter les différents
isomères de configuration possibles.
2) Comparer la formule brute de l'acide lactique à celle du lactide et proposer une équation pour la
réaction de transformation de l'acide lactique en lactide.
3) Préciser l'intérêt du chauffage et du catalyseur acide utilisé pour l'obtention du PLA.
4) Identifier les groupements caractéristiques dans l'acide lactique et dans le PLA.
5) Quelle particularité structurale du PLA rend ce polymère facilement dégradable par les microorganismes ?
6) Recopier en complétant le schéma du document 2.
7) Pour un patient, quel est l'intérêt des fils de suture en PLA ?
8) Rechercher, sur Internet ou directement sur les objets, le nom et le motif du polymère utilisé pour
fabriquer chacun des objets suivants : bouteille de lait, bouteille d'eau minérale, plateau en plexiglas
ou tuyau d'arrosage .
9) Comment seraient séparés ces objets par flottation dans l'eau ?
10) La spectroscopie infra-rouge permet d'identifier les liaisons covalentes présentes dans une
molécule. Expliquer comment le trieur peut reconnaître et séparer les matières plastiques.
11) Interpréter la phrase : « L'efficacité d'identification par ce procédé peut dépasser 99% ».
12) Résumer, au moyen d'un schéma, les scénarios possibles de la vie d'un objet en plastique.
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