La chimie à l’école — Années 1 à 12 · Grades 1–12
7Des matières premières au recyclage
Une canette vide tombe dans un bac de recyclage. Un camion l’emporte vers un centre de tri, une machine l’écrase en un bloc avec des milliers d’autres, un four fait fondre les blocs, et quelques semaines plus tard le métal est de retour dans les rayons d’un magasin, sous la forme d’une nouvelle canette. D’où venait ce métal au départ, et pourquoi vaut-il la peine de faire fondre de vieilles canettes plutôt que de fabriquer du métal neuf ?
Rappel
Un objet est une chose que l’on peut voir et toucher ; son matériau est ce dont il est fait — bois, métal, verre, plastique, papier, tissu, pierre (Chapitre 1). Au cours d’une transformation chimique, de nouvelles substances apparaissent et il n’y a pas de chemin de retour simple (Chapitre 6).
7.1 Matériaux naturels et matériaux fabriqués
Définition 7.1 (Matériaux naturels et matériaux fabriqués)
Un matériau naturel s’utilise à peu près tel qu’on le trouve dans la nature, simplement découpé ou façonné : le bois, la pierre, le coton, la laine, le cuir. Un matériau fabriqué est fabriqué par l’être humain à partir de substances trouvées dans la nature, en les transformant, souvent à l’aide de la chaleur et de transformations chimiques : le verre, l’acier, l’aluminium, le plastique, le papier, le béton.
Exemple 7.2 (Deux tables)
Une table en planches de chêne est faite d’un matériau naturel : le bois a seulement été scié, raboté et collé. Une table au plateau de verre et aux pieds d’acier est faite de matériaux fabriqués : on ne trouve tel quel dans la nature ni le verre ni l’acier.
7.2 Les matières premières
Définition 7.3 (Matière première et minerai)
Une matière première est une substance prélevée dans la nature pour fabriquer des matériaux et des objets : les arbres, le sable, les roches, le pétrole brut, le coton, la laine. Une roche dont on extrait un métal s’appelle un minerai.
Exemple 7.4 (D’où viennent les matériaux)
- le bois et le papier viennent des arbres ;
- le verre vient du sable, chauffé très fort avec de la soude et du calcaire ;
- le fer et l’acier viennent du minerai de fer, une roche rougeâtre ;
- l’aluminium vient de la bauxite, un autre minerai ;
- la plupart des plastiques viennent du pétrole brut, pompé dans le sous-sol ;
- le coton vient d’une plante, la laine des moutons.
7.3 De la matière première à l’objet
Proposition 7.5 (Fabriquer un matériau transforme sa matière première)
Transformer une matière première en matériau fabriqué demande de l’énergie — le plus souvent la chaleur d’un four — et en général des transformations chimiques : le sable devient du verre, le minerai devient du métal, le pétrole devient du plastique. Ces transformations ne peuvent pas être défaites simplement : le verre ne redevient pas du sable.
Exemple 7.6 (La vie d’une bouteille en verre)
On chauffe ensemble dans un four du sable, de la soude et du calcaire broyé jusqu’à ce qu’ils fondent en verre. On souffle le verre chaud pour lui donner la forme d’une bouteille. La bouteille est remplie, vendue et vidée. Déposée dans un conteneur à verre, elle est broyée en petits morceaux, fondue de nouveau et soufflée en une nouvelle bouteille : le verre sert encore et encore.
7.4 Trier et recycler
Définition 7.7 (Recyclage)
Le recyclage consiste à collecter les objets usagés et à traiter leur matériau pour en faire de nouveaux objets, au lieu de le jeter.
Proposition 7.8 (Pourquoi recycler)
Le recyclage économise des matières premières, qu’il n’est plus nécessaire d’extraire du sous-sol, et il économise souvent de l’énergie. Fabriquer de l’aluminium à partir de vieilles canettes ne demande qu’environ un vingtième de l’énergie nécessaire pour le fabriquer à partir de bauxite. Il y a aussi moins de déchets dans les décharges.
Méthode 7.9 (Trier les déchets pour le recyclage)
Le recyclage commence par le tri, là où l’on jette les déchets :
- les bouteilles et les bocaux en verre dans un bac ;
- les canettes en métal, le papier et le carton, et les bouteilles en plastique dans les bacs que la commune prévoit pour eux (la couleur des bacs change d’un endroit à l’autre) ;
- ce qui ne se recycle pas avec le reste des déchets.
Chaque matériau se recycle à sa façon : un bac ne doit donc contenir que les matériaux auxquels il est destiné.
7.5 Déchets et ressources
Définition 7.10 (Ressource)
Une ressource est tout ce que l’on prélève dans la nature pour l’utiliser : l’eau, le bois, les minerais, le pétrole, le sable. Une ressource renouvelable repousse ou se reconstitue d’elle-même en l’espace d’une vie humaine, comme le bois d’une forêt que l’on replante ou la laine des moutons. Les minerais et le pétrole brut ne sont pas renouvelables : une fois extraits et utilisés, ils ont disparu.
Proposition 7.11 (Réduire, réutiliser, recycler)
Pour faire durer les ressources, on peut, dans cet ordre :
- réduire : utiliser moins d’objets, par exemple moins d’emballages ;
- réutiliser : se servir de nouveau du même objet, comme un bocal en verre que l’on remplit encore ou un sac que l’on rapporte au magasin ;
- recycler : transformer le matériau en un nouvel objet.
Le recyclage vient en dernier parce qu’il demande encore de l’énergie et des machines ; le meilleur déchet est celui que l’on ne produit jamais.
7.6 Exercices
Exercice 7.1 ★
Naturel ou fabriqué ? Le bois, le verre, la laine, l’acier, le plastique, la pierre.
Solution
Solution de Exercice 7.1.
Naturels : le bois, la laine, la pierre. Fabriqués : le verre, l’acier, le plastique.
Exercice 7.2 ★
Donne la matière première : d’une feuille de papier, d’un bocal en verre, d’un tee-shirt en coton, d’une bouteille en plastique.
Solution
Solution de Exercice 7.2.
Le papier : le bois (les arbres). Le verre : le sable (avec de la soude et du calcaire). Le coton : le cotonnier. Le plastique : le pétrole brut.
Exercice 7.3 ★
Qu’est-ce qu’un minerai ? Nomme le minerai de l’aluminium.
Solution
Solution de Exercice 7.3.
Une roche dont on extrait un métal. L’aluminium vient de la bauxite.
Exercice 7.4 ★
Dans quel bac mets-tu : un pot de confiture vide, un journal, une canette, une bouteille d’eau en plastique ?
Solution
Solution de Exercice 7.4.
Le bocal dans le bac à verre, le journal avec le papier et le carton, la canette avec le métal, la bouteille avec les bouteilles en plastique.
Exercice 7.5 ★
Regarde la figure de la vie d’un matériau. Que remplace la boucle orange ?
Solution
Solution de Exercice 7.5.
La matière première neuve : le matériau recyclé est utilisé à la place du sable, du minerai ou du pétrole prélevés dans la nature.
Exercice 7.6 ★
Renouvelable ou non : le bois, le pétrole brut, la laine, le minerai de fer, le coton ?
Solution
Solution de Exercice 7.6.
Renouvelables : le bois (si l’on replante), la laine, le coton. Non renouvelables : le pétrole brut, le minerai de fer.
Exercice 7.7 ★
Pourquoi ne peut-on pas retransformer le verre en sable en le refroidissant ?
Solution
Solution de Exercice 7.7.
Fabriquer du verre à partir de sable est une transformation chimique : quelque chose de nouveau est fabriqué, et il n’y a pas de chemin de retour simple.
Exercice 7.8 ★
Donne un moyen de réduire, un moyen de réutiliser et un moyen de recycler.
Solution
Solution de Exercice 7.8.
Par exemple : réduire — acheter des fruits sans emballage en plastique ; réutiliser — remplir de nouveau un bocal en verre ; recycler — mettre une canette dans le bac à métal.
Exercice 7.9 ★
Pourquoi un bac à verre ne doit-il contenir que du verre ?
Solution
Solution de Exercice 7.9.
Chaque matériau se recycle à sa façon : des morceaux d’un autre matériau gâcheraient le verre fondu.
Exercice 7.10 ★★
Fabriquer de l’aluminium à partir de vieilles canettes demande environ un vingtième de l’énergie nécessaire pour le fabriquer à partir de bauxite. Une usine utilise 20 unités d’énergie pour fabriquer un lot d’aluminium à partir de bauxite. Combien d’unités, environ, utiliserait-elle pour fabriquer le même lot à partir de vieilles canettes ?
Solution
Solution de Exercice 7.10.
Un vingtième de 20 unités : unité d’énergie, environ.
Exercice 7.11 ★★
Pourquoi « réduire » passe-t-il avant « recycler » ?
Solution
Solution de Exercice 7.11.
Le recyclage demande encore de l’énergie, des machines et des transports ; un objet qui n’est jamais fabriqué économise sa matière première et toute cette énergie.