Objectifs

• Expliquer pourquoi le tri est indispensable et utiliser les codes d'identification et la masse volumique pour séparer des plastiques.
• Décrire et comparer les trois grandes filières : recyclage mécanique, recyclage chimique, valorisation énergétique.
• Écrire une équation de dépolymérisation ou de combustion et calculer une masse de \(\ce{CO2}\) produite.
• Définir les microplastiques et expliquer leur formation.
• Connaître les principes de l'éco-conception et quelques exemples de textes qui encadrent les plastiques.

Notions clés

1. Trier avant de recycler

Les différents polymères ne se mélangent pas bien à l'état fondu, comme l'huile et l'eau : un granulé fait d'un mélange PE et PET donne des objets fragiles. Il faut donc séparer les plastiques par nature avant de les recycler.

Les codes d'identification : beaucoup d'objets portent un triangle fléché avec un numéro (système normalisé par la norme ASTM D7611).

Tri par flottaison : dans l'eau (masse volumique 1,00 g/cm³), un morceau plus léger que l'eau flotte, un morceau plus dense coule. Le PE et le PP flottent ; le PET, le PVC et le PS coulent. En usine, on complète par un tri optique (lecteurs infrarouges) qui reconnaît la nature du polymère.

2. Les trois grandes filières de traitement

flowchart LR
  D[Déchet plastique] --> C[Collecte]
  C --> T[Tri et lavage]
  T --> M[Recyclage mécanique]
  T --> CH[Recyclage chimique]
  T --> E[Valorisation énergétique]
  M --> G[Granulés puis nouveaux objets]
  CH --> MO[Monomères ou huiles]
  E --> EN[Chaleur et électricité]

a) Recyclage mécanique : broyage, lavage, séchage, fusion, puis fabrication de granulés qui serviront à mouler de nouveaux objets. Le polymère reste le même. Il ne convient qu'aux thermoplastiques (ils fondent) et non aux thermodurcissables. Limite : à chaque passage, la chaleur coupe une partie des chaînes et les additifs s'accumulent ; les propriétés baissent, on fabrique souvent un objet moins exigeant que l'original. Analogie : une photocopie de photocopie est un peu moins nette à chaque fois.

b) Recyclage chimique : on casse les chaînes pour revenir à de petites molécules.

• Dépolymérisation : pour le PET, une hydrolyse redonne les monomères, l'acide téréphtalique et l'éthylène glycol. Pour un motif : \[\ce{C10H8O4 + 2H2O -> C8H6O4 + C2H6O2}\] Les monomères purifiés permettent de refaire un PET de qualité proche du neuf.
• Pyrolyse : on chauffe des polyoléfines (PE, PP) sans oxygène ; on obtient un mélange d'hydrocarbures (huiles, gaz) qui peut redevenir matière première ou combustible.

Ces procédés acceptent des déchets plus mélangés ou plus dégradés, mais ils demandent beaucoup d'énergie et des installations industrielles.

c) Valorisation énergétique : on brûle les déchets dans un incinérateur équipé pour récupérer la chaleur (production de vapeur, d'électricité) et traiter les fumées. Les polymères sont faits surtout de carbone et d'hydrogène : ils produisent beaucoup de chaleur, mais aussi du \(\ce{CO2}\). Pour le polyéthylène, en raisonnant sur un motif : \[\ce{C2H4 + 3O2 -> 2CO2 + 2H2O}\] La matière est perdue : on ne récupère que son énergie.

3. Pollution et microplastiques

Les polymères courants se dégradent très lentement dans la nature : ils ne sont pas « mangés » par les micro-organismes comme une peau de banane. Ils se fragmentent au lieu de disparaître.

On appelle généralement microplastiques les particules de plastique de moins de 5 mm (définition utilisée notamment par l'agence américaine NOAA et par l'Agence européenne des produits chimiques).

• Microplastiques primaires : fabriqués petits dès le départ, ou libérés directement petits : granulés industriels perdus, microbilles de certains cosmétiques, fibres synthétiques arrachées des vêtements au lavage, poussières d'usure des pneus.
• Microplastiques secondaires : issus de la fragmentation de gros déchets sous l'effet des UV (coupure des chaînes, comme pour les chaises qui blanchissent au soleil), des frottements et des chocs.

Des études scientifiques en trouvent dans les océans, les rivières, les sols et chez de nombreux animaux qui les avalent. Les plastiques peuvent aussi transporter des additifs et des polluants fixés à leur surface. Leurs effets précis sur la santé humaine font encore l'objet de recherches.

4. Éco-conception et réglementation

L'éco-conception consiste à réduire les impacts d'un produit sur tout son cycle de vie (extraction, fabrication, transport, usage, fin de vie). On évalue ces impacts par une analyse du cycle de vie. Pour un emballage plastique, cela veut dire par exemple :

• utiliser moins de matière (parois plus fines, objets réutilisables) ;
• choisir un seul polymère (emballage monomatériau) plutôt qu'un assemblage de couches impossibles à séparer ;
• éviter les additifs ou couleurs qui gênent le tri (le noir de carbone empêche la reconnaissance par les lecteurs infrarouges) ;
• indiquer le code du polymère et intégrer de la matière recyclée ;
• concevoir des objets démontables ou réparables.

La réglementation : pour limiter la pollution, des États et la communauté internationale ont adopté des règles. Quelques exemples de textes :

• Côte d'Ivoire : décret n° 2013-327 du 22 mai 2013 portant interdiction de la production, de l'importation, de la commercialisation, de la détention et de l'utilisation des sachets plastiques.
• Sénégal : loi n° 2020-04 du 8 janvier 2020 relative à la prévention et à la réduction de l'incidence sur l'environnement des produits plastiques (elle fait suite à la loi n° 2015-09 du 4 mai 2015 relative aux sachets plastiques de faible épaisseur).
• Niveau international : la Convention de Bâle sur les mouvements transfrontières de déchets dangereux a été amendée en 2019 pour encadrer les exportations de déchets plastiques difficiles à recycler ; ces amendements s'appliquent depuis le 1er janvier 2021. En mars 2022, l'Assemblée des Nations unies pour l'environnement (résolution 5/14) a lancé la négociation d'un instrument international juridiquement contraignant sur la pollution plastique.

Ces textes agissent à plusieurs niveaux : interdire certains produits, organiser la collecte, rendre les producteurs responsables de la fin de vie de leurs emballages, contrôler le commerce des déchets.

Sources : Journal officiel de la République de Côte d'Ivoire (décret n° 2013-327) ; Journal officiel de la République du Sénégal (loi n° 2020-04) ; Secrétariat de la Convention de Bâle, décision BC-14/12 ; PNUE, résolution UNEP/EA.5/Res.14 ; NOAA Marine Debris Program.

Exemples résolus

Exemple 1 : masse de \(\ce{CO2}\) produite par l'incinération du polyéthylène

Une usine de valorisation énergétique brûle complètement 1,0 kg de polyéthylène. Calcule la masse de dioxyde de carbone produite. Données : \(M(\ce{C}) = 12{,}0\ \text{g/mol}\), \(M(\ce{H}) = 1{,}0\ \text{g/mol}\), \(M(\ce{O}) = 16{,}0\ \text{g/mol}\).

Exemple 2 : organiser un tri par masse volumique

Un recycleur de Cotonou reçoit un broyat contenant du PP (0,90 g/cm³), du PEHD (0,95 g/cm³) et du PET (1,38 g/cm³). Il dispose d'une cuve d'eau (1,00 g/cm³) et d'une cuve d'un mélange eau et alcool de masse volumique 0,93 g/cm³. Propose un ordre de tri.

Exemple 3 : choisir une filière

Pour chaque déchet, propose la filière la plus adaptée : (a) des bouteilles d'eau en PET propres et bien triées ; (b) des barquettes multicouches sales, de plusieurs polymères collés ; (c) une poignée de casserole en résine thermodurcissable.

Erreurs fréquentes

• Croire que tous les plastiques se recyclent ensemble : les polymères doivent être triés par nature.
• Penser que le triangle fléché signifie « recyclé » ou « recyclable partout » : il indique seulement la nature du polymère.
• Oublier le coefficient 2 devant \(\ce{CO2}\) dans la combustion du motif \(\ce{C2H4}\), ou oublier de convertir les kilogrammes en grammes.
• Croire qu'un plastique qui n'est plus visible a disparu : il a pu se fragmenter en microplastiques.
• Dire qu'un thermodurcissable se recycle par simple fusion : il ne fond pas.

Récapitulatif

• Le tri est indispensable : codes 1 à 7, flottaison selon la masse volumique, tri optique.
• Recyclage mécanique : même polymère refondu, pour les thermoplastiques, avec perte de qualité au fil des cycles.
• Recyclage chimique : dépolymérisation (monomères) ou pyrolyse (hydrocarbures).
• Valorisation énergétique : combustion contrôlée avec récupération de chaleur et traitement des fumées ; production de \(\ce{CO2}\).
• Microplastiques : particules de moins de 5 mm, primaires ou secondaires (fragmentation).
• Éco-conception (moins de matière, monomatériau, réutilisation) et textes nationaux et internationaux encadrent la production et la fin de vie des plastiques.