Les plastiques ne sont pas biodégradables, de ce fait un plastique qui n'est pas recyclé ou incinéré peut mettre plusieurs centaines d'années à se dépolymériser jusqu'à atteindre des chaines plus courtes (micro et nanoparticules) sans jamais disparaître, ni revenir au stade primitif monomère.
Elles migrent dans l'environnement, la terre, les nappes phréatiques et la mer et entreront dans les chaines alimentaires et les organismes de nos enfants !
Il convient de préciser que seulement 4% du pétrole importé est utilisé pour synthétiser les plastiques. La matière première ne sera donc pas un facteur limitant sa production et si aucune action décisives n'est entreprise la question a peu de chance d'être réglée dans un délai raisonnable.
Le choix de tel ou tel plastique qui devrait dépendre de l'efficacité de son recyclage préoccupe moins les industriels que l'usage souhaité et son coût.
Seule une forte prise de conscience et une mobilisation des usagers, accompagnée par des décisions politiques difficiles pourraient limiter les déchets plastiques.
Les chiffres ne conduisent déjà pas à un optimisme raisonnable : 26% des plastiques sont recyclés ce qui veut dire que 74% ne le sont pas et quand ils sont triés, seulement 2% se retrouvent dans des nouveaux produits le reste est incinéré ou mis en décharge dans la nature !
La plupart des communes de France ne recyclent que les polyterephtalates d'éthylène PET (c'est à dire schématiquement les bouteilles d'eau et de soda), les polyéthylènes haute densité PEHD (les contenants plus épais, produits d'entretien, ...) et parfois les polypropylènes PP (Tupperwares, gourdes, pailles, bouchons).
Les bouchons récoltés par les associations, comme les "bouchons d'Amour", peuvent être aussi bien composés de polyéthylène (PEHD et PEBD) que de polypropylène (PP)
Alors que d'autres pays recyclent déjà tous les plastiques (à l'exception parfois du polystyrène, PS), en France seulement quelques communes le font déjà.
En 2022, toute l'Europe devant l'urgence qu'il y a de le faire, a décidé de mettre en place un tri de tous les plastiques et peut être y aura t il à Montreuillon des conteneurs supplémentaires ? Encore faudrait il que des filières de recyclage se mettent en place sinon une grande partie sera jetée en décharge
Il est temps par conséquent comprendre quels sont ces plastiques et de découvrir ces pictogrammes bizarres que l'on trouve déjà en moulage dans un triangle sur tous les emballages (il est vrai qu'il faut parfois bien les chercher et quand on les trouvent ils ne sont pas toujours lisibles ! Volontairement? ou pas ?).
Le Polytéréphtalate d'éthylène PET - Code 1 (C10H8O4) n
Le PET est un dérivé du pétrole; il faut 1.9 kg de pétrole but pour fabriquer 1kg de PET.
Il est obtenu par estérification de l'acide téréphtalique et de l'étylène glycol, et condensé en présence d'un catalyseur, l'antimoine (Sb), jusqu'à obtenir un polymère transparent.
Des additifs permettent de le rendre opaque (ce qui pose des problèmes au recyclage. Les PET opaques sont donc le plus souvent incinérés).
Usage
Il est utilisé pour fabriquer des bouteilles d'eau minérale, de soda, d'huile de cuisine, mais aussi des sacs de cuisson, des barquettes alimentaires, des emballages de cosmétiques, des films de grande solidité, de l'isolant électrique, du rembourage de coussin, du tissu "polaire", des prothèses cardio-vasculaires.
Inconvénients
Contamination possible par des phtalates et du trioxyde d'antimoine (perturbateurs endocriniens) en particulier dans les soda en raison de leur pH très bas et lors d'une conservation à température élevée (au soleil).
Le Polychlorure de vinyle PVC - Code 3 (C2H3Cl) n
Le PVC est fabriqué à partir de 57% sel (NaCl) et 43% de pétrole et obtenu par polymérisation de chlorure de vinyle (VCM)1
A 180° il libère du chlorure d'hydrogène (HCl)2 mais il brûle dès 70°C si une réaction auto-entretenue est amorcée. Des additifs permettent de limiter ce phénomène
Usage
40% du PVC est utilisé sous forme rigide pour faire des tuyaux. Il est utilisé également pour fabriquer des raccords, des lames de parquets
Il peut aussi être assoupli pour fabriquer, des tuyaux souples pour les laboratoires , des jouets , des rideaux de douche, des films étirables ou adhésifs et des enveloppes pour manches d'outils. Peu d'emballage alimentaire si ce n'est le fromage et la viande
Inconvénients
Lors de sa combustion, ce produit dégage de l'acide chlorhydrique donc contribue aux pluies acides, aux émanation de dioxines et de furanes
Le PVC fabriqué avant 1980 pouvait contenir du chlorure de vinyle sous forme de monomère,c'est à dire libre. Les canalisation d'eau potable datant d'avant cette date doivent donc être sérieusement surveillées voire remplacées s'il s'agit d'un réseau d'adduction.
Enfin les films étirables en PVC plastifié devraient être à terme remplacés par d'autres composants car certains plastifiants hydrophobes peuvent migrer dans la nourriture. Le PVC souple des emballages alimentaires est suspecté de larguer des phtalates (perturbateurs endocriniens) quand il est stocké au chaud ou en présence de corps gras
Le Polypropylène PP - Code 5 (C3H6) n
Le PP est obtenu par polymérisation catalytique du propylène (réaction catalytique de Ziegler-Nata). Le propène en combinaison avec l'éthylène comme "comonomères peut former des polymères complexes (elastomères), l'éthylène-propylène (EPM et l'EPDM)3
Produit translucide, hydrophobe semi-rigide très résistant à l'abrasion. Il est préféré au PEHD quand une rigidité importante est nécessaire
Quand il est de grade "injection", il est facilement recyclable mais c'est plus délicat pour le grade "film".
Usage
Utilisé dans l'industrie automobile pour construire des pare-chocs, des tableaux de borddes réservoirs divers. Dans l'alimentation il est utilisé pour les emballages résistant à la graisse (emballage de beurre), pots de yaourt, Tupperwares, pots de yaourt, tasses et gourdes, pailles pour boissons. Il est utilisé également pour fabriquer des rubans adhésifs pour emballage, classeurs, bouchons, filets, cordages, géomembranes, des isolants électriques.
Il possède de nombreux avantages : bon marché, alimentaire,stérilisable et recyclable. Isolant électrique
Inconvénients
Par contre il peut être cassant à temperature ambiante, sensible aux UV et difficile à coller
Le Polycarbonate PC - Code 7 (CO-O-pPh-C(CH3)H2-pPh-O) n
polymérisation par polycondensation du bisphénol A4 et d'un carbonate ou de phosgène5 (COCL2)
Usage
Ce matériau solide et transparent a été utilisé pour remplacer le verre : contruction de serres et de vérandas, fabrication de verres optiques de lentilles de caméras, de pare-brises de voiture de course, de toitures transparentes (en forme de tôle ondulée ou plates).
Mais aussi des biberons, des résines d'habillages internes des boites de conserve, des bombones d'eau, des recipient pour micro-onde et du petit electro-ménager.
Enfin, des casques de moto, des boucliers de police, des coques de smartphones et même des prothèses chirurgicales.
Inconvénients
Il est sensible aux UV, à la chaleur et à l'eau : à 60° en milieu humide, il y a un risque d'hydrolyse.
Enfin il est incompatible avec un grand nombre de produits chimiques.
En présence d'aliments et de chaleur il a tendance à se dépolymériser et à libérer son BPA4 dans la nourriture (donc inadapté aux fours à micro-ondes) ! Il est donc fortement déconseillé de l'utiliser comme plastique alimentaire !
Le Polyéthylène Haute densité PEHD - Code 2 (C2H4) n
Le polyéthylène appartient à la familles des polyoléfines6. La polymérisation de l'éthylène se fait par catalyse (réaction catalytique de Ziegler-Nata) en présence d'un métallocène7 .
Il se fragilise à -50°, mais il résiste à des températures de 105° et supporte bien le chauffage par micro-ondes.
Enfin il résiste aux acides, aux alcools et aux hydrocarbures (moyennant certains traitements).
Le pétrole n'est pas la seule source d'obtention de l'éthylène. Ainsi les chercheurs brésiliens du Groupe Braskem 8 sont parvenu à produire un "polyéthylène vert" à partir de la canne à sucre9 .
Enfin, le PEHD est recyclable à 100% et ne présente aucun danger en usage alimentaire.
Usage
Ses propriétés permettent de fabriquer des flacons opaques à multiples usages, pour des produits détergents, des produits de laboratoires, des shampoings, du gel-douche, des médicaments, du lait, mais aussi de l'huile-moteur.
Il sert aussi à fabriquer des bouchons pour boissons gazeuses, des ustensiles de jardin et des poubelles, de même que des tuyaux haute-densité pour l'adduction d'eau potable (tuyaux bande bleue "semi-rigides") et ... des gilets pare-balles !
Inconvénients
Certaines geomembranes sont faites en PEHD mais ces dernières deviennent biodégradables avec le temps et l'influence des lixiviats.
Le collage est difficile, la température d'utilisation varie entre 50 et80° selon les qualités, le retrait est important.
Ce polyéthylène est sensible à certains traitements chlorés, il est aussi sensible aux variations de température, ce qui peut poser des problèmes au niveau des raccords sur des installations existantes. Il est perméable aux hydrocarbures et la recherche de fuites est difficile
Le Polyéthylène Basse densité PEBD - Code 4 (C2H4) n
Obtenu par polymérarisation de l'éthylène sous haute pression (3000 bars) à 200°C
Il possède une moindre résistance mécanique mais il est beaucoup plus souple que le PEHD. De même ils sont très résistants au froid : ils peuvent se dilater pendant les gelées et revenir à leur forme initiale au redoux !
Usage
Il est utilisé pour fabriquer des sacs poubelles, des récipients souples, des flacons de laboratoires, des sachets d'emballage de super-marchés, des films d'emballage, sacs de congélation, barquettes et des bouchons, des tuyaux semi-rigides basse pression (par exemple une alimentation en eau potable dans des élevages).
Inconvénients
Les PEBD ne sont pas résistant au feu donc pas toujours compatibles avec le micro-onde, mais en brûlant ils ne dégagent aucun gaz toxique.
Les tyaux en PEBD sont souvent soumis à une ovalisation qui doit être corrigée a l'arrondeur avant collage (soudure par électrofusion). Il y a une rapide propagation des fissures, ils ne peuvent ni se coller ni se visser.
Du fait de leur sensibilité aux UV ils doivent être protégés des rayons du soleil dans certains pays. Enfin ils ont une tendance à se refermer à l'extrêmité après coupure,, ce qui oblige à installer des disques ou des croix pour maintenir le tuyau ouvert.
Le Polystyrène PS - Code 6 (C8H8) n
Il est obtenu par polymérisation du monomère styrène et sa forme de base est appelée "cristal10 " (PSC) bien qu'il n'ait rien de minéral si ce n'est sa transparence.
Il est très connu sous sa forme expansée (PSE) (dérivée du PSC) comme isolant et résistant aux chocs.
Le PSE est cassant, il a une faible résistance chimique (dissous par l'acétone) et fragilisé par les corps gras.
Il se recycle par granulation, dissolution ou reprécipitation.
Une variante dans les polymères styrèniques est l'Acrylonitrile butanediène styrène (ABS) servant à fabriquer les briques de Lego, les carter d'appareils électroménager, etc.
Usages
Du materiel de bureau est fabriqué en PSC (double décimetre, rapporteur équerre).
Le PSE, dans le transport : résistance aux chocs, calage du matériel.
Dans le batiment : isolation thermique, cloisons, toitures coffrages.
Dans la grande distribution : glacières, maquettes, gobelets et barquettes des fast-foods, barquettes alimentaires et gobelets à emporter, barquettes de viande et de poisson, couverts et verres en plastique jetable, pots de yaourt. Isolants et emballages.
Inconvénients
Le polystyrène ordinaire n'est pas biodégradable et a une durée de vie de 1000 ans. Cependant il en existe actuellement qui se décomposent en moins d'1 an.
Il libère des styrènes (cancérogènes) s'il est soumis à la chaleur.
O comme "Other" - Code 7 également
Il s'agit d'autres polymères, en général des plastiques techniques, non employés dans l'alimentation, donc moins connus du public, comme :
Le Polyamide (PA), Le Polyuréthane (PU), polyoxymethylene (POM), Polyfluorure de vinylidène (PVDF), Copolyester thermoplastique (TPEE), l'Acide Polylactique (PLA) un bioplastique obtenu à partir d'amidon de maïs, Éthylène-acétate de vinyle (EVA), etc…
Le PET et le PEHD sont les seuls qui soient recyclés en France actuellement, bien que les techniques de traitement de tous les types de plastiques soient déjà connues et appliquées ailleurs.
En effet, pour l'instant ce sont les seuls qu'il soient rentables de traiter, le reste est incinéré ou pire, mis en décharge !
Il s'agit donc d'une logique uniquement économique et non d'une décision stratégique politique.
Ceci peut ainsi expliquer qu'en France 34% seulement des déchets soient recyclés, ce qui classe le pays au 13e rang en Europe et concernant les plastiques, en avant-dernière place !
La regénération
Le processus est très similaire pour le PET, les polyéthylènes (PEHD et PEBD) et le polypropylène (PP) :
Lavage et séparation par densité; le PET coule, alors que les bouchons en polyéthylène (PEHD et PEBD), en polypropylène (PP), les étiquettes et les colles, flottent
éventuellement un dernier tri optique pour séparer les PET colorés
A ce stade "paillettes" le conditionnement peut s'arrêter si le niveau de pureté du produit final recherché n'est pas trop important.
C'est le cas des "bouchons d'amour" de Montreuillon (mélange de bouchons en polyéthylènes et en polypropylène) qui vont être transformés en palettes.
C'est le cas également des polycarbonates qui sont recyclés par broyage et fusion
La phase "granulés"
purification des granulés par extrusion à 285°C ; un long fil sort de l'extrudeur, il est découpé en granulés pendant que les dernières impuretés se transforment en gaz et sont éliminées
les granulés propres peuvent être vendus
fabrication de nouveaux produits en PET (nouvelles bouteilles, tissus, etc.)
Le stade "granulés" extrudés correspond à un état presque pur du plastique. Son prix varie en fonction de celui de la matière vierge : quand ce dernier est de 1100 à 1150 €/t pour du PET vierge, le rPET est vendu à 1000 €/t 15. il se situe toujours à un niveau légèrement inférieur.
Les deux produits sont ensuite mélangés par l'industriel pour refaire des bouteilles et autres emballages.
De même, certaines sociétés16 récupèrent le Polystyrène expansé (PS et PSE) elles le compressent et le réutilisent directement dans les isolants, le béton, etc.
Micronisation
Le PVC et le polystyrène sont souvent micronisé : les paillettes sont réduites en poudre extrêmement fine.
L'industrie l'utilise surtout dans les produits multi-couches.
Cette poudre contenant encore des impuretés est vendue peu chère et doit être généralement utilisée en alliage avec des produits nobles.
Le recyclage chimique
L'industrie des plastiques sait maintenant dépolymériser le polystyrène (PS et PSE) en styrène pur et le repolymériser en PS d'une qualité identique au PS vierge
Le broyage
Il peut être intéressant d'acheter des paillettes qui contiennent plus d'impuretés mais sont moins chères : pour fabriquer des cageots ou des palettes, ce stade est suffisant.
Tout dépend du produit final recherché
Ainsi, Les polycarbonate et parfois aussi le PVC sont vendus aux fabricants, en paillettes seulement broyées, lavées et séchées.
Ils les mélangent à du produit neuf et les fondent en plaques ou en produit de thermoformage.
Le recyclage "matière"
Il consiste à extraire des produits chimiques du plastique pour un autre usage.
Ainsi le PVC peut être gazéifié ou deshydrochloré pour :
en extraire l'acide chlorhydrique (HCl),
fabriquer du chlorure de calcium (CaCl2) pour la neutralisation des dechets en décharge,
fabriquer du bicarbonate de sodium (NaHCO3) pour neutraliser les gaz rejetés par les incinérateurs,
Le Chlorure de vinyl (VCM) : connu également sous le nom de chloroéthène aujourd'hui, la fabrication se fait en plusieurs étapes : la réaction de l'éthylène sur l'acide chlorhydrique en présence d'oxygène permet d'obtenir du dichloroéthane qui se transforme en chlorure de vinyl sous l'effet de la chaleur. Ce Chlorure de vinyl une fois polymérisé constitue le PVC
Le Chlorure d'hydrogène HCl : moins pudiquement appelé l'"acide chlorhydrique"
EP, EPM et EPDM : ce sont des élastomères ; les étylène-propylène, EP et EPM sont des polyoléfines obtenues et copolymérisant l'éthylène et le propène. l'EPDM (éthylène-propylène-diène monomère) est une variante qui possède des qualités de vulcanisation mais est plus sensible au vieillissement.
Le bisphénol A (BPA) : c'est une molécule très proche des hormones humaines et c'est d'ailleurs en tant que tel qu'il était déclaré avant que son rôle dans la fabrication des matières plastiques soit découvert.
Le Phosgène : bien connu des militaires comme gaz de combat
Les polyoléfines : polymère aliphatique (à chaine ouverte) saturé, issu de la polymérisation d'une oléfine (en chimie appelée alcène), l'éthylène.
Métallocène : catalyseur contenant un métal utilisé dans les processus de polymérisation du polyéthylène. Ce type de réaction chimique permet d'obtenir des polyéthylènes très solides de haute densité (PEHD) et aussi de très haute densité (UHMWPE) plus solides que le Kevlar !
Braskem : Leader sud-américain dans la production de plastiques biosourcés, ce groupe brésilien employant 8000 personnes travaille à faire progresser l'économie circulaire.
Le polyéthylène vert :Les chercheurs brésiliens du groupe Braskem ont obtenu de l'éthylène à partir de l'éthanol issu de la canne à sucre. Le polyéthylène "vert" peut être une solution de remplacement au pétrole, pour cet usage !
Le polystyrène (PS) : le PS de base est transparent il est appelé le "cristal" (PSC) dur et cassant, le plus connu est le polystyrène expensé (PSE) qui peut être moulé (PSE-M) (expansé pendant la polymérisation par du pentane de la vapeur d'eau et moulé à la vapeur) ou extrudé (PSE-E) (injection sous pression de pentane dans le PSC fondu. Le polystyrène "choc" (SB) est un copolymère issu d'un apport de polybutanediène au cours de la polymérisation du styrène. Il est très résistant aux chocs (il se décompose en microplatiques polluant des eaux marines)
IPBS-Toulouse :Institut de pharmacologie et de biologie structurale de Toulouse
LISBP : laboratoire d'Ingéniérie des Systèmes Biologiques et des procédés (campus de l'INSA)
INSA-Toulouse : Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse
TWB : Unité mixte de Service basée à Toulouse, gérée par l'INRA sous la triple tutelle de l'INRA, de l'INSA et du CNRS. travaille au développement de nouvelles voies de production durables, en apportant des solutions biologiques alternatives innovantes et économiquement performantes
Prix du rPET : son prix varie en fonction de celui de la matière vierge : quand ce dernier est de 1100 à 1150 €/t pour du PET vierge, le rPET est vendu à 1000 €/t (source Paprec)
récupération du polystyrène (PS) : par certaines sociétés comme Véolia
Lixiviats : liquides résiduels provenant de la percolation de l'eau à travers des déchets. Ils devraient être recyclés (compostage pour les produits organiques) ou retraités (polluants chimiques, métaux lourds, etc), mais les bâches en plastiques placées au fond des décharges "modernes" (appelées pudiquement "enfouissements") finissent toujours par se dégrader, fuir et les liquides polluer la nappe phréatique... mais ça ne se voit pas, alors ... !
‑ décembre 2019
(4.7 Mo) Thèse Sciences de l’ingénieur [physics]. Arts etMétiers ParisTech - HAL Id: pastel-00005773