Les plastiques

Les plastiques, depuis quand ?

Les premières matières plastiques ont fait leur apparition autour de 1860. Elles étaient alors fabriquées à partir de composants naturels courants, comme la cellulose des végétaux et la caséine extraite du lait. Dès 1910, on utilisait des produits chimiques non présents dans la nature comme le phénol et le formaldéhyde pour fabriquer des matières plastiques dites phénoplastes. La plus connue d’entre elles est la bakélite.

A partir de 1930, à la suite des recherches menées pour valoriser la fraction « essences lourdes » issue des raffineries pétrolières, dont on ne savait que faire, le pétrole est devenu la principale matière première servant à la fabrication des plastiques. C’est entre 1930 et 1960 qu’a démarré la production les différentes familles de plastiques les plus couramment utilisés : polystyrène, PVC (chlorure de polyvinyle), polyamide, polyéthylène, polyuréthanne, polyesters, silicones, résines époxydes, polypropylène etc.

Le boom de la production

Même si la découverte des matières plastiques et leurs premières utilisations sont assez anciennes, l’âge du plastique pour tous dans les pays développés commence juste après la seconde guerre mondiale. La production mondiale de plastiques, à peine supérieure à 1 Mt (million de tonnes) en 1940, s’élève à 2,5 Mt en 1950, grimpe à près de 10 Mt en 1960 et bondit à 50 Mt en 1980. En 2007, la consommation annuelle de plastiques atteint 65 Mt en Europe seule. La production mondiale s’élève, elle, à 260 Mt la même année. On prévoit qu’elle dépassera 300 Mt en 2010 !

Les plastiques sont produits partout dans les pays développés et certains pays émergents. Les estimations pour un futur proche montrent une montée en puissance de la part produite dans la zone Asie/Pacifique :

La production de plastique dans le monde Source : PlasticsEurope Market Research Group (PEMRG)

Des plastiques, pour quoi faire ?

Aujourd’hui, les plastiques sont partout dans notre vie quotidienne :

• Emballages, jouets, matériaux cellulaires (polystyrène)
• Articles de sport, meubles, matelas, isolation thermique, châssis de fenêtres (polyuréthanne)
• Pièces d’appareils électroménagers, de téléphones, de téléviseurs et de radios (polyacétal)
• Bacs de batteries, tuyaux, articles ménagers et médicaux (polypropylène)
• Récipients et bouteilles plastiques opaques, casiers à bouteilles, tuyaux à pression (polyéthylène haute densité)
• Revêtements, châssis de fenêtres (Chlorure de polyvinyle, le PVC)
• Roues dentées, boulons, tubulures de freins (Polyamide)
• Plastiques résistants à la chaleur, isolants électriques (tétrafluoréthylène)
• Boîtes aux lettres, réservoirs, vitrificateurs de sols (polyesters)
• Vitres incassables, visières de casques, habillage d’appareils électroménagers, panneaux de signalisation (polycarbonates)
• Catadioptres, panneaux publicitaires, coupoles transparentes, vitres incassables (verre acrylique)
• Moules, câbles, joints, agents d’imprégnation (silicones)
• Articles de sport, construction aéronautique et navale, pièces coulées (résines époxydes)
• Pièces électrotechniques, cendriers d’automobile (phénoplastes et aminoplastes)

L’automobile est un bon exemple de l’omniprésence des plastiques : on en trouve dans les sièges et leur rembourrage, l’habillage des portières et du volant, le tableau de bord, les poignées, la moquette, les interrupteurs, les grilles de climatisation, le bac de la batterie, le réservoir à essence et du lave-glace, l’isolation de câbles, les pare-chocs, les boîtiers de phares, les durites et tubulures, le filtre à air, les pales du ventilateur et encore beaucoup d’autres pièces et aménagements

Ces dix dernières années, l'utilisation accrue de plastiques dans les voitures a permis d'améliorer la sécurité, la fiabilité et le confort sans en augmenter le poids. On est ainsi passé de 100kg de plastiques en 1997 à 150kg en 2007, soit une augmentation de 50%.

On estime que les 150 kg de plastiques remplacent 300 à 450 kg de "matériaux conventionnels", réduisant ainsi la consommation d'essence de l'ordre de 5 L pour 1000 km (ou 750 L pour une durée de vie de 150 000 km).

En Europe de l'Ouest, l'utilisation de plastiques dans les voitures permet ainsi de réduire la consommation de pétrole de 12 millions de tonnes par an et les émissions de CO2 (dioxyde de carbone) de 30 millions de tonnes.

Comment sont fabriqués les plastiques ?

La quasi-totalité des matières plastiques provient aujourd’hui du pétrole brut et du gaz naturel. Mais malgré des chiffres de production qui ont grimpé en flèche depuis 50 ans, on n’utilise que 4 % de la production pétrolière mondiale (et 1% de la production de gaz) pour produire l’ensemble des matières plastiques consommées dans le monde.

Le principal procédé utilisé est la polymérisation de molécules monomères issues des techniques pétrochimiques de transformation du naphta (essence lourde). Quand les molécules monomères sont identiques, la molécule géante obtenue est un polymère. On parle de copolymère quand les monomères sont différents (par exemple les polystyrènes modifiés comme le copolymère styrène-acrylonitrile).

Deux autres procédés existent :

• la polycondensation, qui est un agrégat de molécules initiales (identiques ou différentes) comportant au moins deux groupes fonctionnels. Cette technique s’accompagne de l’élimination d’un résidu léger comme de l’eau ou de l’acide chlorhydrique (production des phénoplastes, des polyamides et des polyesters).
• La polyaddition, similaire de la précédente mais ne s’accompagnant d’aucun résidu (production des polyuréthannes et résines époxydes).

Les plastiques sont initialement produits sous forme de granulés ou de poudres. Ces produits subissent divers procédés de traitement en fonction des caractéristiques qu’on en attend et de transformation pour être amenés sous la forme que nous leur connaissons au quotidien.

Les plastiques en fin de vie

Jusqu’à récemment, beaucoup de matières plastiques en fin de vie étaient placées dans des décharges. La tendance, aujourd’hui, est de valoriser au maximum ces plastiques usagés, soit en les recyclant, soit en les brûlant dans des  incinérateurs pour produire de l’énergie. Ainsi, l’incinération d’un sac plastique permet de produire l’électricité nécessaire à l’alimentation d’une ampoule de 60 W pendant 10 minutes.

De nombreuses usines de régénération de certains plastiques existent dans le monde, en particulier en Europe, même si la proportion mise en décharge/valorisation varie beaucoup d'un pays à l'autre. Dans ces usines, les emballages plastiques sont broyés puis lavés, essorés et enfin séchés. Selon la destination finale, l'usine fera de ces anciens emballages des paillettes ou des granulés. Dans les usines de fabrication de plastiques existantes, ceux-ci serviront de matière première à la fabrication de nouveaux articles (tuyaux, barquettes, rembourrage de couettes, moquettes, polaires, cœur de matériaux plastiques sur lequel est rajouté de la matière plastique neuve - ce qu'on appelle la technique du "sandwich" - etc.).

En Europe (les 27 membres de l’Union Européenne plus la Norvège et la Suisse), pour 52,5  millions de tonnes de plastiques consommés en 2007, un peu plus que 12 millions de tonnes ont été mises en décharge et à peu près la même quantité a  été valorisée (dont  5 millions de tonnes recyclées et 7 millions de tonnes valorisées  énergiquement par incinération), mais il y a d'énormes disparités: en Suisse, au Danemark, en Allemagne ou encore en Belgique, plus de 95% des déchets plastiques sont valorisés, pour à peine 25 % au Royaume-Uni.

L’avenir des plastiques

Les plastiques constituent une utilisation « noble » du pétrole, une transformation de celui-ci en des produits qui sont devenus indispensables à notre vie de tous les jours.  Par ailleurs, la recherche de nouvelles matières plastiques avec de nouvelles propriétés mécaniques et thermiques est et restera dynamique, tant il y a de molécules organiques à combiner pour obtenir d’étonnants résultats. A noter que la recherche s’oriente aussi en direction des bioplastiques, ces plastiques biodégradables fabriqués à partir de plantes comme le chanvre et le lin. Enfin, la production d’objets en plastiques permet de diviser par deux la consommation d’énergie dont on aurait besoin pour les fabriquer avec des matériaux traditionnels. Les plastiques ont aussi pour la plupart une grande durabilité.

Pour toutes ces raisons, les plastiques font clairement partie de notre avenir. Même si notre consommation de pétrole diminuera d’ici quelques années parce qu’il va se faire plus rare et qu’il faudra lutter contre le réchauffement climatique, ce ne sera probablement pas aux dépens de la production des matières plastiques. Bien au contraire, l’utilisation accrue de plastiques peut significativement contribuer à la réduction de la consommation d’énergie, notamment dans le transport et dans l’habitation !