Chapitre 3 – Plastiques et polymères — Activité de découverte

Terminale Bac Pro | Physique-Chimie | Groupement 5 (Chimie)

Situation professionnelle — Centre de tri des déchets plastiques

Sofia est technicienne en matériaux dans un centre de tri et de valorisation des déchets plastiques. Chaque jour, des tonnes de déchets arrivent sur le tapis de tri. Son rôle est d'identifier les plastiques, de les trier correctement et d'évaluer leur potentiel de recyclage.

Ce matin, elle reçoit sept catégories de déchets :

A : bouteilles d'eau minérale transparentes
B : sacs de supermarché souples
C : tuyaux d'évacuation gris
D : boîtes de yaourt blanches
E : prises électriques en bakélite
F : bouteilles de lait opaques
G : barquettes de viande transparentes

Problématique : Comment identifier, classer et orienter ces déchets vers la bonne filière de recyclage ?

Partie 1 – Identification des plastiques

Sofia commence par rechercher les codes de recyclage sur chaque déchet. Elle trouve :

Déchet	Code trouvé	Sigle
A (bouteilles eau)	1	PET
B (sacs souples)	4	PEBD
C (tuyaux gris)	3	PVC
D (boîtes yaourt)	5	PP
E (prises bakélite)	—	Pas de code
F (bouteilles lait)	2	PEHD
G (barquettes viande)	6	PS

Questions 1 à 4

Pour chaque déchet (A à G), donner le nom complet du plastique.
Pourquoi la bakélite (E) n'a-t-elle pas de code de recyclage ?
Classer ces plastiques en deux catégories : thermoplastiques (recyclables par refonte) et thermodurcissables (non recyclables).
Le PVC (C) est un thermoplastique. Pourquoi est-il souvent difficile à recycler malgré cela ?

A : polyéthylène téréphtalate ; B : polyéthylène basse densité ; C : polychlorure de vinyle ; D : polypropylène ; E : bakélite (phénol-formaldéhyde) ; F : polyéthylène haute densité ; G : polystyrène.
La bakélite est un thermodurcissable (réseau 3D réticulé irréversible) → ne peut pas être fondue et retraitée → non recyclable par refonte → pas de code.
Thermoplastiques (recyclables) : A, B, C, D, F, G. Thermodurcissable (non recyclable par refonte) : E.
Le PVC contient du chlore (Cl) dans sa chaîne. À haute température, il se dégrade en libérant du HCl, gaz corrosif. Il contient aussi souvent des additifs (plomb, phtalates) qui compliquent le recyclage. Des filières spécifiques existent mais restent limitées.

Partie 2 – Calcul et identification du monomère

Questions 5 à 7

Le motif répété du PET est –(O–CH₂–CH₂–O–CO–C₆H₄–CO)–, de formule brute C₁₀H₈O₄. Calculer la masse molaire de ce motif (\(M_C=12\), \(M_H=1\), \(M_O=16\) g/mol).
Une chaîne de PET a un degré de polymérisation n = 100. Calculer la masse molaire de cette chaîne.
Le PE (polyéthylène) a pour monomère l'éthylène CH₂=CH₂. Quelle liaison est rompue lors de la polymérisation ? Comment appelle-t-on ce type de polymérisation ?

\(M = 10 \times 12 + 8 \times 1 + 4 \times 16 = 120 + 8 + 64 = \mathbf{192}\) g/mol.
\(M_n = 100 \times 192 = \mathbf{19\,200}\) g/mol = 19,2 kg/mol.
La double liaison C=C est rompue lors de la polymérisation → c'est une polyaddition.

Partie 3 – Bilan environnemental et valorisation

Questions 8 à 10

Sofia constate que certains plastiques sont souillés (restes de nourriture). Pourquoi les plastiques souillés ne peuvent-ils pas être recyclés directement ?
Le centre de tri valorise aussi les plastiques non recyclables (bakélite, plastiques composites) par valorisation énergétique (incinération avec récupération de chaleur). Quelle est la principale limite environnementale de ce procédé ?
Sofia doit rédiger un bilan pour sa direction. Classer les 7 déchets selon leur filière de valorisation : recyclage mécanique (refonte), valorisation énergétique, ou autre. Justifier pour chaque catégorie.

Les souillures (huile, résidus alimentaires) contaminent le bain de fusion lors du recyclage et dégradent la qualité du matériau recyclé. De plus, elles peuvent favoriser la prolifération microbienne dans les équipements. Les plastiques souillés doivent être lavés ou éliminés séparément.
Limite : l'incinération émet du CO₂ et éventuellement des polluants (si combustion incomplète ou présence de chlore dans le PVC : dioxines). Elle représente aussi une perte définitive de la matière plastique.
- A (PET), B (PEBD), D (PP), F (PEHD), G (PS) → recyclage mécanique (filières bien développées, collecte sélective).
- C (PVC) → recyclage mécanique possible mais filière limitée ; sinon valorisation énergétique.
- E (bakélite) → valorisation énergétique (non recyclable) ou mise en décharge (selon réglementation locale).