Recyclage, impacts et réglementation des plastiques : étude de cas d'une filière locale et exercices corrigés

Pour décider du sort d'un déchet plastique, on identifie sa résine, on calcule ce que chaque filière (recyclage mécanique, recyclage chimique, valorisation énergétique) permet d'en tirer, on mesure ses impacts et on vérifie ce que la loi autorise.

Objectifs

Associer un code de résine à un plastique et à une filière de traitement adaptée.
Établir un bilan matière d'une chaîne de tri et calculer un taux de recyclage.
Écrire et exploiter l'équation d'une dépolymérisation (recyclage chimique du PET) et celle de la combustion du PVC.
Distinguer macro-, micro- et nanoplastiques, primaires et secondaires.
Citer des textes réglementaires d'Afrique de l'Ouest et internationaux, et des règles d'éco-conception.

Notions clés à mobiliser

1. Les codes d'identification des résines

Ce système de codes, normalisé (norme ASTM D7611), indique la nature du plastique pour faciliter le tri :

Code	Résine	Exemples d'objets
1	PET	bouteilles d'eau et de boissons
2	PEHD	bidons, flacons de produits ménagers
3	PVC	tuyaux, gaines électriques
4	PEBD	sachets, films
5	PP	chaises, seaux, bouchons
6	PS	pots de yaourt, barquettes en polystyrène expansé
7	autres et mélanges	objets multicouches, polycarbonate

2. Les filières et leur ordre de priorité

La hiérarchie des déchets (inscrite par exemple dans la directive européenne 2008/98/CE) classe les solutions de la meilleure à la moins bonne : prévenir (réduire), réemployer, recycler, valoriser (énergie), éliminer (enfouir).

flowchart LR
  D[Dechet plastique trie] --> M[Recyclage mecanique]
  D --> C[Recyclage chimique]
  D --> E[Valorisation energetique]
  M --> G[Granules pour nouveaux objets]
  C --> MO[Monomeres ou huiles]
  E --> CH[Chaleur et electricite]

Recyclage mécanique : broyage, lavage, fusion, granulation. Il ne concerne que les thermoplastiques et demande un tri par résine. À chaque cycle, les chaînes raccourcissent un peu : la qualité baisse.
Recyclage chimique : on casse les chaînes. La dépolymérisation (hydrolyse, glycolyse, méthanolyse du PET) redonne les monomères ; la pyrolyse des polyoléfines (PE, PP) donne des huiles. Plus coûteux en énergie, mais il accepte des plastiques plus sales ou mélangés.
Valorisation énergétique : combustion dans un incinérateur ou un four de cimenterie, avec récupération de chaleur. La matière est perdue et les fumées doivent être traitées.

Quel plastique ne peut pas être recyclé mécaniquement par simple refonte ?

Le PET d'une bouteille
Une résine époxy thermodurcissable
Le PP d'une chaise

Un thermodurcissable est un réseau réticulé : il ne refond pas, il se dégrade. Le PET et le PP sont des thermoplastiques.

Exercices progressifs corrigés

Niveau 1 : orienter les déchets

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Bouteilles PET, bidons PEHD, chaises PP : thermoplastiques faciles à séparer, en gros volumes : recyclage mécanique (après lavage).
Sachets PEBD très sales : le lavage coûte cher ; recyclage chimique (pyrolyse) ou valorisation énergétique.
Tuyaux PVC : recyclables mécaniquement s'ils sont triés à part ; à retirer absolument des lots de PET (un peu de PVC dans du PET fondu le dégrade) et de la valorisation énergétique sans traitement des fumées (voir niveau 4).

Niveau 2 : bilan matière d'une chaîne de tri

Masse triée : \(5{,}0 - 0{,}75 = 4{,}25\ \mathrm{t}\). Vérification : \(1{,}70 + 1{,}00 + 0{,}85 + 0{,}70 = 4{,}25\ \mathrm{t}\).

Masse envoyée au recyclage mécanique : \(1{,}70 + 1{,}00 + 0{,}85 = 3{,}55\ \mathrm{t}\).

Granulés obtenus après \(10\ \%\) de pertes : \[ m_{granules} = 3{,}55 \times 0{,}90 \approx 3{,}20\ \mathrm{t} \]

Taux de recyclage matière, rapporté à la masse reçue : \[ \tau = \frac{3{,}20}{5{,}0} \approx 0{,}64 \ \text{soit environ } 64\ \% \] Les films (\(0{,}70\ \mathrm{t}\)) sont valorisés en énergie : ils ne comptent pas dans le recyclage matière.

Un centre reçoit 2,0 t et produit 1,2 t de granulés. Son taux de recyclage matière vaut :

60 %
40 %
120 %

\(1{,}2 / 2{,}0 = 0{,}60\), soit 60 %. Un taux ne peut pas dépasser 100 % : la masse ne se crée pas.

Niveau 3 : recyclage chimique du PET par hydrolyse

Équation (pour \(n\) motifs) : \[ \ce{(C10H8O4)_n + 2n H2O -> n C8H6O4 + n C2H6O2} \] Vérification : à gauche \(\ce{C10H12O6}\) par motif, à droite \(\ce{C8H6O4} + \ce{C2H6O2} = \ce{C10H12O6}\).

Masses molaires : motif \(192\), acide \(166\), diol \(62\ \mathrm{g\,mol^{-1}}\).

Quantité de motifs : \[ n = \frac{1000}{192} \approx 5{,}21\ \mathrm{mol} \]

Masses obtenues : \[ m_{acide} = 5{,}21 \times 166 \approx 865\ \mathrm{g} \qquad m_{diol} = 5{,}21 \times 62 \approx 323\ \mathrm{g} \] La somme (\(1188\ \mathrm{g}\)) dépasse \(1000\ \mathrm{g}\) : c'est normal, l'eau consommée (\(2 \times 5{,}21 \times 18 \approx 188\ \mathrm{g}\)) s'ajoute.

Intérêt : ces monomères purifiés permettent de refaire du PET de qualité alimentaire, ce que le recyclage mécanique répété ne garantit pas.

Niveau 4 : pourquoi trier le PVC avant de brûler

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Vérification de l'équation : C : \(4n = 4n\) ; H : \(6n = 4n + 2n\) ; Cl : \(2n = 2n\) ; O : \(10n = 8n + 2n\).

\[ M(\ce{C2H3Cl}) = 2 \times 12 + 3 \times 1 + 35{,}5 = 62{,}5\ \mathrm{g\,mol^{-1}} \qquad n = \frac{1000}{62{,}5} = 16{,}0\ \mathrm{mol} \]

Un motif donne une molécule de \(\ce{HCl}\) : \(n(\ce{HCl}) = 16{,}0\ \mathrm{mol}\).

\[ m(\ce{HCl}) = 16{,}0 \times 36{,}5 = 584\ \mathrm{g} \]

Plus de la moitié de la masse du PVC se retrouve sous forme d'un gaz acide et corrosif : brûler du PVC à l'air libre est dangereux, et un incinérateur doit neutraliser ses fumées (par exemple avec de la chaux).

Niveau 5 : micro ou pas micro ?

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On appelle couramment microplastiques les particules de taille inférieure à \(5\ \mathrm{mm}\) (et, selon les définitions, au moins de l'ordre du micromètre ; en dessous on parle de nanoplastiques).

Fragment de sachet \(3\ \mathrm{mm}\) : microplastique secondaire (issu de la fragmentation d'un objet par les UV, la chaleur et les vagues).
Capsule \(2\ \mathrm{cm}\) : pas un microplastique (déchet plus gros), mais elle en produira en se fragmentant.
Microbille \(0{,}4\ \mathrm{mm}\) : microplastique primaire (fabriqué volontairement à cette taille).
Fibre textile \(1\ \mathrm{mm}\) : microplastique secondaire, détachée d'un vêtement synthétique au lavage.

Un microplastique secondaire est :

une particule fabriquée directement à moins de 5 mm
une particule de plus de 5 mm
une particule de moins de 5 mm issue de la dégradation d'un objet plus grand

« Secondaire » renvoie à l'origine : la fragmentation d'un objet. Une particule fabriquée à petite taille est primaire.

Étude de cas : réglementation et éco-conception

Quelques textes de référence

Pays ou niveau	Texte	Objet
Côte d'Ivoire	Décret n° 2013-327 du 22 mai 2013	interdiction de la production, de l'importation, de la commercialisation, de la détention et de l'utilisation des sachets plastiques (avec des exceptions prévues par le texte)
Burkina Faso	Loi n° 017-2014/AN du 20 mai 2014	interdiction de la production, de l'importation, de la commercialisation et de la distribution des emballages et sachets plastiques non biodégradables
Sénégal	Loi n° 2020-04 du 8 janvier 2020	prévention et réduction de l'incidence sur l'environnement des produits plastiques (après la loi n° 2015-09 sur les sachets de faible épaisseur)
International	Convention de Bâle, amendements sur les déchets plastiques (adoptés en 2019, en vigueur depuis le 1er janvier 2021)	encadre les exportations de déchets plastiques mélangés ou souillés : le pays importateur doit donner son accord préalable
Union européenne	Directive (UE) 2019/904	réduction de certains plastiques à usage unique (pailles, couverts, assiettes…)

Cherche d'abord : quelles règles d'éco-conception Mariam peut-elle appliquer pour que son emballage pollue moins et se recycle mieux ?

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Réduire : une bouteille plus légère, ou un contenant consigné et réutilisable (la meilleure option dans la hiérarchie des déchets).
Mono-matériau : bouteille, bouchon et étiquette dans des résines compatibles ou faciles à séparer ; éviter les films multicouches (code 7).
Couleur : préférer le transparent ou le clair ; le noir de carbone empêche la reconnaissance par les trieuses optiques à infrarouge.
Marquage : indiquer le code de résine pour aider le tri.
Conformité : vérifier que l'emballage choisi n'entre pas dans les produits interdits par la loi burkinabè de 2014.

Quel choix d'emballage facilite le plus le recyclage mécanique ?

Une bouteille noire en multicouche aluminium et plastique
Une bouteille transparente en PET avec un bouchon en PP facile à séparer
Une bouteille en PET avec une étiquette en PVC collée sur toute la surface

Le transparent est reconnu par les trieuses, et le PP se sépare du PET par flottaison après broyage. Le multicouche est difficile à recycler et le PVC contamine le PET.

Erreurs fréquentes

Récapitulatif

Les codes 1 à 7 identifient la résine (PET, PEHD, PVC, PEBD, PP, PS, autres) ; ils guident le tri.
Hiérarchie : prévenir, réemployer, recycler, valoriser, éliminer.
Recyclage mécanique : thermoplastiques triés, qualité qui baisse ; recyclage chimique : retour aux monomères (hydrolyse du PET) ou huiles (pyrolyse) ; valorisation énergétique : matière perdue, fumées à traiter.
La combustion du PVC libère du \(\ce{HCl}\) : environ \(584\ \mathrm{g}\) par kilogramme de PVC.
Microplastiques : moins de \(5\ \mathrm{mm}\) ; primaires (fabriqués petits) ou secondaires (fragmentation).
Textes : décret ivoirien n° 2013-327, loi burkinabè n° 017-2014/AN, loi sénégalaise n° 2020-04, amendements plastiques de la Convention de Bâle.

Recyclage mécanique

Broyage, lavage, fusion et granulation d'un thermoplastique trié ; les chaînes sont conservées mais s'abîment.

Recyclage chimique

Rupture des chaînes : dépolymérisation en monomères (PET) ou pyrolyse en huiles (PE, PP).

Valorisation énergétique

Combustion avec récupération de chaleur ; la matière est perdue et les fumées traitées.

Microplastique

Particule de plastique de moins de 5 mm, primaire ou secondaire.

Éco-conception

Concevoir l'objet pour réduire son impact : moins de matière, mono-matériau, couleur claire, réemploi.

Convention de Bâle (plastiques)

Depuis 2021, l'exportation de déchets plastiques mélangés ou souillés exige l'accord préalable du pays importateur.