Comment les plastiques sont-ils fabriqués ?

 

Saviez-vous que le plastique est un polymère, c’est-à-dire un assemblage de différentes molécules qui constituent un matériau synthétique ? Saviez-vous que le terme vient du latin plasticus qui, lui même, trouve son origine dans le mot grec ancien plastikós ?

Ce matériau, qui a longtemps été un objet de recherches pour de nombreux scientifiques, a été élaboré pour la première fois au milieu du XIXe siècle. Mais comment le plastique se fabrique-t-il aujourd’hui ?

Le premier polymère, fruit du hasard

Il aura fallu un heureux hasard pour obtenir le premier polymère ayant donné vie au PVC.

En 1835, puis en 1872, les chimistes Henri Victor Regnault et Eugen Baumann constatent tour à tour l’apparition d’une masse solide blanche dans une bouteille de chlorure de vinyle laissée par mégarde au soleil. L’incident donne lieu à l’invention d’un des matériaux les plus révolutionnaires : le polychlorure de vinyle, connu comme PVC.

L’effet de la lumière malencontreuse, permettant l’assemblage du polymère, donne ainsi aux chercheurs la clef du procédé qu’ils tenteront ensuite de reproduire et de consolider pendant plusieurs décennies. Ce n’est qu’à partir des années 30 que la production en série sera systématisée, pour une fabrication industrielle massive, par la société Union Carbide.

Aujourd’hui, la production massive du plastique passe par un procédé de haute précision qui, cela dit, puise toujours ses ressources parmi les composants offerts par la nature.

Les composants naturels du plastique

Le plastique est toujours élaboré à partir d’éléments naturels, qui sont ensuite transformés :

  • le principal ingrédient naturel pour produire un plastique est le pétrole brut. Son raffinage permet d’extraire le naphta, matière première dans le procédé de polymérisation ;
  • on emploie également la cellulose, qui n’est autre qu’un sucre, de structure fibreuse, et aussi le principal constituant des végétaux et la matière organique la plus abondante sur Terre ;
  • autre produit naturel, le charbon est une roche contenant au moins 50% de carbone. Sa combustion donne vie au gaz carbonique. Il existe différents types de charbons, de la houille à l’anthracite ;
  • le gaz naturel, aussi appelé gaz fossile, s’ajoute à la liste. Issu des profondeurs de la terre, il est fait d’un mélange d’hydrocarbures gazeux (le méthane à 90%) et se trouve dans des réservoirs souterrains ;
  • constitué essentiellement de chlorure de sodium, le sel est notamment utilisé comme agent de conservation dans l’industrie agroalimentaire.

Nous avons désormais la liste des composants naturels du plastique. Mais quel est le procédé qui permet de produire ce matériau tant convoité ? Entrons dans le vif du sujet.

La fabrication du plastique

La fabrication du plastique commence par le raffinage du pétrole brut, traitement qui permet d’extraire différentes fractions, dont le naphta fait partie. Et ce dernier est, rappelons-le, le composant principal pour produire le plastique.

Afin de pouvoir exploiter ce liquide issu du pétrole, les plasturgistes doivent le soumettre à une opération de craquage, qui consiste en un chauffage à 800°C suivi d’un refroidissement brutal, à 400°C, dans des vapocraqueurs. Les grosses molécules d’hydrocarbures qui le constituent sont alors fragmentées en molécules plus légères, désormais exploitables.

Ces molécules ou monomères sont ensuite polymérisés, c’est-à-dire assemblés avec l’aide de catalyseurs et des conditions de température et de pression adéquates. Une fois que la réaction (qui peut être « d’addition » ou de « condensation ») a eu lieu, les monomères ne forment plus qu’une macromolécule : le polymère.

Quand ils sortent de la raffinerie, les polymères peuvent avoir la forme de granulés, de liquides ou de poudres. Pour finaliser la fabrication du plastique, il est nécessaire d’ajouter certains adjuvants et additifs à leur composition. Il peut s’agir de produits minéraux, métalliques, organiques, chimiques —aux propriétés lubrifiantes, colorantes ou encore ignifugeantes dans ce dernier cas, par exemple —.

Ceux-ci ont pour rôle de donner au plastique les meilleures caractéristiques (thermoplastiques, thermodurcissables, élastomères…) pour l’usage auquel il est destiné.

Le plastique est ensuite coulé et mis en forme par différentes méthodes : le moulage, l’extrusion, le thermoformage ou encore l’injection.

Il est également possible, dans certains cas, de fabriquer du plastique à partir de matière recyclée. Dans ce cas, le plastique est broyé en paillettes, lavé, essoré, séché, tamisé et régénéré en granules.

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