Thermoplastiques et recyclage

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Economiser les ressources et respecter l'environnement
Type : Exercice | Année : 2012 | Académie : Inédit
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Thermoplastiques et recyclage
 
 

Économiser les ressources et respecter l’environnement

Corrigé

35

Agir

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Sujet inédit

Exercice • 6 points

En utilisant les documents ci-après, répondez aux questions suivantes.

1 Dans la définition des thermoplastiques donnée dans le document 1, expliquez ce que signifie « réversible ». (0,25 point)

2 Le polypropylène (PP) est le nom usuel du polypropène. (0,25 point)

Donner la représentation du monomère correspondant.

3 Les polycarbonates sont de plus en plus utilisée. (1 point)

Les polycarbonates tiennent leur nom des groupes carbonates de la chaîne principale. Ils ont comme particularité d’être très transparents et résistants. Ils sont ainsi utilisés dans les phares d’automobiles mais aussi pour fabriquer des vitres incassables de véranda ou des verres de lunettes (le polycarbonate étant bien plus léger que le verre). Il en existe plusieurs types. Nous en étudions ici particulièrement deux dont le plus courant, le polycarbonate du bisphénol A.

Polycarbonate du bisphénol A

 

Le polycarbonate du bisphénol A est produit à partir du bisphénol A et de l’acide carbonique appelé aussi carbonate d’hydrogène de formule brute H2CO3.

1. Entourer et nommer les groupes caractéristiques de la molécule de bisphénol A.

Bisphénol A

 

2. L’équation de la réaction à la base de la polymérisation est écrite ci-dessous :


 

Déterminer la molécule X.

3. S’agit-il d’une réaction d’addition ou de substitution ?

4 On a représenté ci-dessous une partie d’un autre polycarbonate, le polycarbonate d’allyle, ci-dessous : (0,5 point)


 

Ce second polycarbonate a une structure intermoléculaire qui comporte de très nombreux ponts et nœuds de réticulation comme le montre le schéma ci-après :


 

En rouge, les chaînes de polymère et, en noir, les ponts.

Ces ponts sont de plus en plus nombreux lorsque la température augmente.

En fait, l’un des deux polycarbonates, celui du bisphénole et le polycarbonate d’allyle, présentés ici est thermoplastique et l’autre est thermodurcissable.

Lequel est thermoplastique ?

5 Une commune fait appel à une entreprise de traitement et recyclage des déchets et lui donne pour mission d’améliorer la récupération des déchets plastiques sur l’ensemble d’un quartier écologique et responsable. (4 points)

On supposera par la suite que tous les industriels apposent sur leurs emballages, les logos certifiés du document 3.

Celle-ci lui propose les aménagements suivants :

  • Mettre uniquement deux bacs de récupération par habitation de la commune.
  • Faire un centre de tri sur la commune pour les déchets de recyclage « facile ».
  • Monter un projet intercommunal pour installer une usine de traitement spécialisée dans les thermoplastiques plus difficiles à traiter.

1. D’après le document 5, quelles sont les catégories qui seront traitées dans la commune et celles traitées dans la future usine intercommunale ?

2. À votre avis, pourquoi cette société ne veut mettre en place que deux bacs de récupération par habitation ? Donner deux raisons possibles.

3.Commentaire argumenté

À l’aide des documents, rédigez une lettre expliquant à chacun des habitants, ce nouveau dispositif d’optimisation du recyclage des déchets plastiques.

Dans cette lettre, vous devrez expliquer :

  • l’intérêt de votre mission 
  • le tri que chaque habitant aura à effectuer en prenant des exemples précis afin d’être le plus clair possible.
Document 1

Le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) est le laboratoire de référence chargé d’accompagner la collectivité dans son évolution et ses progrès, pour améliorer la compétitivité des entreprises tout en préservant un haut niveau d’exigences en matière de sécurité des consommateurs, santé publique, protection de l’environnement et maîtrise de l’énergie.

Ce laboratoire est donc concerné par le recyclage des produits courants de consommation que sont les matières plastiques.

Les documents ci-après sont issus d’une fiche technique sur les matières plastiques, plus précisément les thermoplastiques, et leur recyclage.

https://www.lne.fr/publications/guide_conception_emballages/
guide_recyclabilite_fiche_e3_mat_plast.pdf

Définition d’un thermoplastique

Le terme thermoplastique désigne les matières plastiques à base de polymères, composés de chaînes macromoléculaires (linéaires ou avec ramifications), qui deviennent fluides sous l’action de la chaleur, et se durcissent en refroidissant, et ce de manière réversible. Cette propriété confère à chaque polymère une aptitude au recyclage mécanique.

Document 2

Les plastiques thermodurcissables

La transformation d’un matériau thermodurcissable fait intervenir une polymérisation, laquelle est irréversible et conduit à un produit fini solide, généralement rigide. Ce dernier est infusible donc non transformable, ce qui empêche son recyclage.

Une fois durci, sa forme ne peut plus être modifiée, un chauffage éventuel ne permettra pas de le fondre : il n’est pas recyclable, mais on peut néanmoins l’incorporer dans d’autres matériaux comme renfort.

Les matériaux thermodurcissables sont généralement plus résistants que les matériaux thermoplastiques.

Ils sont souvent préparés par réticulation. Deux composants, dont l’un est typiquement une « résine », réagissent sous l’action de la chaleur en présence de réactifs (catalyseur et accélérateur de polymérisation). La structure tridimensionnelle (réseau) formée, stable, présente une résistance thermomécanique et chimique.

Document 3

Abréviation et numérotation des symboles des différents thermoplastiques

Afin de permettre un tri et donc un recyclage plus facile, on a mis en place une norme de symbole pour ces matières plastiques recyclables par « recyclage mécanique ». Le symbole général de ces plastiques est auquel on ajoute un numéro au centre et souvent une abréviation pour préciser précisément le plastique utilisé. Voir l’exemple du polypropylène dans le document 2.


 
Document 4

Utilisations courantes des thermoplastiques

 

Matériaux

Origines

Quelques applications du recyclage

PEHD (Polyéthylène haute densité)

PEBD (Polyéthylène basse densité)

PP (polypropylène)

Bouteilles de lait, de jus de fruit

Cubitainers de vin (5 L) &ndash Flacons de lessives, d’adoucissants, de détergents - Films et sacs

Nouveaux flacons

Bidons

Tubes de passage câbles

Mandrins

Pièces diverses injectées

Sacs poubelles

Films agricoles

PET (Polyéthylène téréphtalate)

Bouteilles :

d’eau minérale et de source &ndash BRSA (Boissons rafraîchissantes sans alcool) &ndash Bière &ndash Vin &ndash Cidre &ndash Vinaigre

Détergents

Fibre de rembourrage

Fibre non tissée (filtre…)

Fibre tissée ou tricotée

Emballages rigides

Feuillards

Bouteilles

Pièces diverses injectées

PSE (Polystyrène expansé)

Emballage PSE : barquette, caisse, calage

Nouveaux emballages PSE

Plaques d’isolation ou de protection

Particules de calage

Dos de boîtiers CD et autres pièces plastiques

Béton allégé

 
Document 5

Aptitude au recyclage

Tous les objets ne sont pas faciles à recycler. Il y a de nombreux paramètres à prendre en compte. Il faut tenir compte par exemple :

  • du matériau lui-même : si le polymère est pur ou mélangé avec d’autres polymères ou d’autres espèces comme les métaux 
  • si l’objet est fait en un bloc ou par assemblage de plusieurs parties (construction) 
  • s’il contient des joints ou encore de la colle.

Le tableau ci-dessous recense différentes catégories d’objets et donne leur « aptitude au recyclage »

Cette aptitude au recyclage est évaluée sur quatre catégories, du recyclage le plus simple à effectuer au recyclage de plus en plus spécialisé :

Catégorie 1 : recyclage standard

Catégorie 2 : recyclage couramment pratiqué avec un procédé adapté

Catégorie 3 : circuit de recyclage spécialisé ou renforcé

Catégorie 4 : recyclage très spécifique (contacter la filière de production)


 

Notions et compétences en jeu

Connaître la nomenclature des molécules organiques (alcane, alcool, aldéhyde…) • Revenir sur les termes polymère, monomère, motif • Savoir différencier polycondensation et polyaddition.

Les conseils du correcteur

53. Bien définir le but de la lettre et les éléments à utiliser dans les documents.

Les éléments de correction et de notation de ce commentaire argumenté sont :

  • la problématique : Il faut énoncer clairement l’intérêt d’une utilisation raisonnée des ressources naturelles donc l’intérêt du recyclage.

Utilisation des éléments scientifiques et techniques issus des documents 3, 4 et 5.

Marquage des thermoplastiques  choix pertinents des exemples pris pour le remplissage des bacs  explication de la complexité des emballages.

  • les éléments culturels : Se servir correctement des notions de protection de l’environnement, de gestion des ressources naturelles, d’économie d’énergie et des ressources.
  • l’expression écrite : Qualité du texte (respect de l’émetteur et du destinataire  respect de la forme d’expression attendue…), qualité de la rédaction.