Des plastiques sans pétrole

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Des plastiques sans pétrole 1 Résumé : Des plastiques sans pétrole Gauthier, É. & Michaud, T. 2017. Sciences, Cégep de Saint-Félicien. Des plastiques à base d’ingrédients naturels ont été fabriqués en suivant des recettes trouvées sur internet. Leurs propriétés physiques ont été testées afin de les comparer. Abstract : Des plastiques sans pétrole Gauthier, É. & Michaud, T. 2017. Sciences, Cégep de Saint-Félicien. Plastics based on natural ingredients have been made by following recipes found on the internet. Their physical properties were tested to compare them.

Mots clés: Plastiques, biologiques, bioplastiques, pétrole, naturel, biodégradable, chimie Le pétrole est une énergie fossile utilisée dans la fabrication de plusieurs produits commerciaux tels que les cosmétiques, les engrais et le plastique.

Elle dégage une très grande quantité de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, ce qui est nocif pour les organismes vivants. Étant donné que le pétrole se régénère sur plusieurs centaines d'années, les quantités actuelles de ce produit sont en baisse. Les écologistes se penchent de plus en plus sur cette problématique en tentant de trouver des alternatives biologiques aux carburants et aux plastiques. Nous avons choisi de faire des bioplastiques à base d'ingrédients naturels afin de diminuer l'ampleur de cette problématique.

But Fabriquer des bioplastiques à base d'ingrédients naturels et de déterminer lequel de ceux-ci atteint les plus hauts standards de qualité selon des critères physiques variés. Théorie Tout d'abord, un plastique est une substance modulable faite d'un polymère afin de faire un objet quelconque, comme des bouteilles ou même des chaises. Un polymère est une très grosse molécule comme les glucides et les lipides. Il existe trois structures pour un polymère. La structure de polymère linéaire, polymère ramifié et polymère réticulé. Le pétrole a une structure de polymère linéaire tandis que l'amidon de maïs est une molécule d'amylose, soit une molécule linéaire aussi.

C'est pourquoi l'amidon de maïs peut aisément ressembler à un plastique commercial.

Des plastiques sans pétrole Par : Émile Gauthier et Tania Michaud

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Des plastiques sans pétrole 2 Les polymères les plus courants sont les caoutchoucs, les peintures, les colles et les matières plastiques. Leurs propriétés générales sont leur légèreté, leur souplesse, leur stabilité à des températures modérées et leur capacité à être de bons isolants thermiques et électriques1 . Pour leur part, les bioplastiques sont faits à partir de ressources renouvelables tels que : le maïs, la patate douce, le blé, la canne à sucre et l'huile de ricin.2 Par exemple, si nous jetons un objet fait à partir de plastique à l'extérieur, il dégagera beaucoup plus de gaz à effet que le même objet fait de bioplastique.

Le bioplastique est caractérisé par le fait que le pétrole est remplacé par une résine végétale ou bactérienne biodégradable, ce qui appuie qu'ils soient moins polluants qu'un plastique ordinaire.

Deux des différentes recettes trouvées contiennent des aliments à base de protéines qui sont des macromolécules (de grosses molécules). L'ajout d'un agent acide dans la solution protéinée dénature3 les macromolécules en la faisant passer de sa structure tertiaire à une structure secondaire ou même primaire, ce qui provoque l'apparition d'un précipité. Le résultat obtenu est semblable à celui fait à partir du pétrole dans les plastiques habituels. L'autre recette contient des glucides qui sont aussi des macromolécules. Il est intéressant de la tester pour voir si les glucides agissent de façon semblable aux protéines.

Hypothèses 1- Le bioplastique à base de fécule de maïs, de HCl et de NaOH sera plus résistant aux substances acides. 2- Les trois bioplastiques flottent. 3- Le bioplastique à base de crème chantilly est plus malléable. 4- Le bioplastique à base de bananes est le plus rigide. 5- Le bioplastique à base de patates est un plastique flexible. 6- Le bioplastique à base de fécule de maïs supporte une masse plus lourde que celui à base de patates.

Matériel et méthodes Toutes les recettes ont été trouvées sur internet (Voir médiagraphie). Suite à la fabrication des bioplastiques, certaines propriétés physiques sont vérifiées.

1 https://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_plastique 2 https://fr.wikipedia.org/wiki/Bioplastique 3 4e édition, Biologie de Campbell, ERPI Sciences

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Des plastiques sans pétrole 3 Flottabilité : Les bioplastiques sont immergés dans un bac d’eau et leur flottabilité est observée. Résistance aux substances acides : 3 gouttes de jus de citron sont localisées sur les bioplastiques et laisser agir durant 5 minutes. Le même procédé est utilisé pour le vinaigre. Résistance à des masses : Les bioplastiques malléables sont suspendus à un support et les masses sont accrochées. Les bioplastiques rigides sont déposés entre deux blocs et les masses sont déposées dans son centre. Résultats Tableau I : Apparence générale des plastiques Recette Texture Caractéristiques Crème chantilly et vinaigre Solide Ce plastique bleu est granuleux.

Il est graisseux au toucher et difficile à mélanger. NaOH, HCl et fécule de maïs Semi-liquide Il ne durcit pas. Il y a une grande quantité d'eau qui s'évapore pendant la cuisson. Au départ, le plastique était rose et il a terminé jaune foncé. NaOH, HCl et fécule de maïs #2 Semi-liquide Le plastique est un peu plus solide qu’au premier essai et il est resté vert foncé.

Crème chantilly et vinaigre #2 Solide Ce plastique vert pâle est également granuleux, mais moins qu’au premier essai. Il a craqué dans son contenant. Jus de citron et lait Solide Il a cassé dans son contenant et il demeure très friable. Jus de citron et lait #2 Solide Ce plastique mauve a craqué dans son contenant par lui-même. Il demeure très friable. Patates Solide et malléable Ce plastique orange est dur et malléable comme une bouteille d'eau lorsqu'il est mince. Quand il est plus épais, il est moins malléable, mais plus rigide. Bananes Malléable Plastique flexible et friable. Fécule de maïs Malléable Plastique blanc très flexible et malléable.

Lorsqu'il est plus épais, il est très rigide. Il ressemble beaucoup à un plastique commercial comme de la pellicule moulante ou un plat Tupperware.

Figure 1

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Des plastiques sans pétrole 4 Tableau II : Aptitude à flotter des bioplastiques Bioplastique Flottabilité Crème chantilly et vinaigre Flotte partiellement NaOH, HCl et fécule de maïs Impossible de faire le test, car il est liquide NaOH, HCl et fécule de maïs #2 Impossible de faire le test, car il est liquide Crème chantilly et vinaigre #2 Coule lentement Jus de citron et lait Coule Jus de citron et lait #2 Coule Patates Coule lentement Bananes Flotte Fécule de maïs Coule Tableau III : Résistance aux substances acides des bioplastiques Bioplastique Jus de citron Vinaigre Crème chantilly et vinaigre Fond légèrement Se brise en grattant NaOH, HCl et fécule de maïs Devient plus liquide Devient plus liquide NaOH, HCl et fécule de maïs #2 Devient plus liquide Devient plus liquide Crème chantilly et vinaigre #2 Fond légèrement Se brise en grumeaux lorsqu’il est gratté Jus de citron et lait Se brise en plusieurs morceaux en le grattant Se casse au toucher Jus de citron et lait #2 Devient mou et change de couleur Devient pâteux et change de couleur Patates Devient légèrement plus mou Devient plus mou et se brise en grattant Bananes Absorbe et devient plus mou Devient plus mou et se brise en grattant Fécule de maïs Devient mou et est facile à rayer Devient facilement rayable Tableau IV : Résistance à des masses bioplastiques malléables Plastique Masse supportée (g) Patates 600 Bananes 460 Fécule de maïs 450 Légende : g : gramme

Des plastiques sans pétrole 5 Tableau V : Résistance à des masses bioplastiques rigides Plastique Masse supportée (g) Crème chantilly et vinaigre 660 Crème chantilly et vinaigre #2 1000 Patates 900 Jus de citron et lait Trop cassant pour faire le test Jus de citron et lait #2 Trop cassant pour faire le test NaOH, HCl et fécule de maïs Trop liquide pour faire le test NOH, HCl et fécule de maïs #2 Trop liquide pour faire le test Discussion Les résultats obtenus en fabriquant les trois premières recettes ont forcé la modification des protocoles afin d’obtenir de meilleurs résultats. La première version du bioplastique à base de crème chantilly et de vinaigre était granuleuse et cassante.

Au deuxième essai, l’objectif était d’avoir une texture plus uniforme et un bioplastique plus solide. Finalement, le résultat ne répondait pas à nos attentes (Figure 2).

La deuxième recette fabriquée, soit celle à base de NaOH, HCl et de fécule de maïs, a donné des résultats décevants lors des deux tentatives, malgré des manipulations plus minutieuses. La recette à base de jus de citron et de lait a donné un résultat moyennement concluant. En effet, il avait l’apparence d’un bioplastique rigide, mais se cassait trop facilement. Lors de la fabrication de la deuxième version, malgré les manipulations supervisées, le résultat était le même (Figure 3).

Le bioplastique à base de patates a donné un résultat très concluant. Il a été observé que plus la feuille fabriquée était mince, plus le bioplastique était malléable.

Celui à base de bananes a donné un résultat satisfaisant, malgré le fait qu’il était friable. Le bioplastique était flexible et consistant. Le dernier bioplastique fabriqué, soit celui à base de fécule de maïs, a donné le meilleur résultat. Il ne se cassait pas au moindre contact et était malléable. Dans le test de flottabilité, la majorité des plastiques ne flottaient pas, sauf celui fait à partir de bananes. Un défaut de tous les plastiques est qu’ils n’étaient pas imperméables. Leur texture changeait au moindre contact de l’eau. Malgré le fait que le plastique à base de bananes flottait, il n‘était pas nécessairement un bon bioplastique, puisqu’il se brisait très facilement.

Figure 2 Figure 3

Des plastiques sans pétrole 6 Dans le test de la résistance aux substances acides, aucun plastique ne résistait ni au jus de citron ni au vinaigre. Ils devenaient tous plus mous et ils se brisaient facilement. Les plastiques malléables ont tous supporté de plus grandes masses que prévu. Les plastiques à base de patates, bananes et fécule de maïs ont respectivement supporté 600g, 460g et 450g. C’est à ces masses que les plastiques ont cédé. Les plastiques rigides ont également supporté de plus grandes masses qu’espérées. Les plastiques à base de crème chantilly #1 et #2 ainsi que celui à base de patates ont respectivement supporté 660g, 1000g et 900g.

C’est aussi à ces masses qu’ils se sont brisés. C’est probablement parce que les masses étaient bien réparties qu’ils ont supporté de si grandes masses.

Par contre, les quatre autres plastiques à la fin du tableau V n’ont pas pu être soumis à ce test, puisqu’ils ne pouvaient pas respecter les deux méthodes établies. Malgré le fait que certains plastiques aient été les meilleurs dans différents tests physiques, ils ne sont pas nécessairement les meilleurs bioplastiques. En effet, ils étaient soit trop cassants ou friables pour avoir la chance d’être commercialisé. Le meilleur plastique serait donc celui à base de fécule de maïs. Il avait l’apparence de plastique qu’il est possible de retrouver sur le marché. Lorsqu’il était une feuille mince, il était comparable à de la pellicule mince et lorsque la feuille était plus épaisse, il ressemblait à un contenant du type Tupperware.

Il est possible de confirmer ou d’infirmer les hypothèses émises avant les expérimentations. La première hypothèse est infirmée, puisque le bioplastique à base de NaOH, HCl et de fécule de maïs devenait encore plus liquide lors de son contact avec les substances acides. La deuxième hypothèse est également infirmée, puisqu’aucun des bioplastiques mentionnés ne flottait. Encore une fois, la troisième hypothèse est infirmée, car le bioplastique à base de crème chantilly et de vinaigre était dur et pas du tout malléable. La quatrième hypothèse est infirmée, car le bioplastique à base de bananes avait tout de même une certaine malléabilité.

La cinquième hypothèse est pour sa part confirmée, puisque le bioplastique à base de patates est flexible. Finalement, la sixième hypothèse est aussi infirmée, car le bioplastique à base de bananes a supporté 10g de plus que celui à base de fécule de maïs.

Autocritique Tout d’abord, les expérimentations ne se sont pas déroulées comme prévu puisque les recettes ont été suivies aveuglément. Les précautions pour éviter les erreurs lors des manipulations n’ont pas été prises et les résultats espérés au tout début n’étaient basés sur rien. Un autre point faible de la démarche utilisé est que les tests physiques effectués ne permettaient pas d’avoir des résultats significatifs pour pouvoir classer nos plastiques. Par contre, les différentes tentatives ont permis de comprendre pourquoi certaines recettes ne fonctionnaient pas et des solutions ont été trouvées.

Des plastiques sans pétrole 7 Suggestions Il serait pertinent de vérifier si l’ajout d’un agent rendrait les recettes imperméables. Par exemple, la silicone liquide rend les plastiques imperméables. Par contre, en ajoutant de la silicone liquide, les bioplastiques seront-ils encore considérés biologiques? Également, refaire la recette de plastique en modifiant les quantités des ingrédients permettrait d’améliorer les résultats. Par exemple, mettre moins de crème chantilly dans la recette de bioplastique à base de cette crème et de vinaigre rend le résultat moins cassant.

Retombées sur la société Ce projet amène de grands bénéfices environnementaux puisque les bioplastiques sont dépourvus de pétrole et de matière toxiques.

Ces bouteilles se dégraderont plus rapidement et dégageront beaucoup moins de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Il demande un temps de fabrication beaucoup plus court qu'avec du pétrole. Par exemple, plusieurs personnes ont la mauvaise habitude de jeter leurs déchets en plastique dans la nature. Ces actions auront moins d’impacts, si ces déchets sont faits de bioplastiques, car ils se dégradent plus rapidement. Les bioplastiques sont perçus comme une solution à long terme, mais ils soulèvent certains questionnements comme : est-ce que la population mondiale accepterait de cultiver de la nourriture pour fabriquer du plastique tandis qu'il y a de la famine dans le monde? Il y a également un autre impact très important à considérer : est-ce que les pays qui possèdent le pétrole veulent céder leurs richesses aux pays cultivateurs de maïs? L'économie mondiale serait alors inversée.

Les bioplastiques sont une très bonne alternative à envisager pour le futur. Il suffirait de trouver les bonnes réponses à ces questions.

Conclusion En définitive, il est possible d’affirmer que le but a été atteint. En effet, des bioplastiques ont été fabriqués à partir d’ingrédients naturels et il a été possible de les comparer selon leurs caractéristiques physiques. Également, il a été possible de confirmer ou d’infirmer les hypothèses de départ. Ces expérimentations nous ont permis de réaliser que les bioplastiques peuvent être une excellente alternative au plastique traditionnel.

Remerciements Nous tenons à remercier M. Robert Boulianne, enseignant de chimie organique au Cégep de Saint-Félicien et tuteur du cours projet en chimie, de nous avoir guidées dans notre projet du début à la fin.

Également, nous remercions Mme. Geneviève Lavoie, technicienne de laboratoire en chimie au Cégep de Saint-Félicien, pour ses conseils et son implication dans notre projet.

Des plastiques sans pétrole 8 Médiagraphie  Auteur inconnu, https://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_plastique, consulté le 25 janvier 2017, Wikipédia.  Auteur inconnu, https://fr.wikipedia.org/wiki/Bioplastique, consulté le 18 janvier 2017, Wikipédia.  Auteur inconnu, https://fr.wikipedia.org/wiki/Plastique, consulté le 16 novembre 2016, Wikipédia.  FAUCHER, Jacques, LACHAÎNE, René (adaptation française), 2012, 4e édition, Biologie de Campbell, ERPI Sciences, Montréal, 1458p.  LE BEUZE, É. PSALMON, S (2016). «La synthèse de bioplastique», TPE, France http://unsitelambdasurlesmateriaux.weebly.com/, consulté le 25 janvier 2017, TPE.

PARENT, M. et TREMBLAY, D. (2014). «Quand le lait devient bioplastique!», EXPO-JOURNAL 2014. Rapport interne, département des Sciences de la nature. Cégep de Saint-Félicien. Canada. P. 1 - 7.  DESCHÊNES, L. et TAILLON, J. (2013). «Bioplastique à partir de matières végétales», EXPO-JOURNAL 2013.Rapport interne, département des Sciences de la nature. Cégep de Saint-Félicien. Canada. P. 1 – 8.  PORTILLO DIAZ, Ximena. « Bioplastic made with banana peels » dans Youtube.com, [http://www.youtube.com/watch?v=BqJvVPbOOEY], (consulté le 27 février) Recettes des bioplastiques À base de patates: BBC.

Can We Make Plastics from potatoes? Bang Goes the Theory – Series 7 Episode 1 – BBC One » dans Youtube.com, [http://www.youtube.com/watch?v=Lhigu23NQIw], (consulté le 27 février 2017)

Des plastiques sans pétrole 9 À base de bananes : RETUMBAN, Chynna. « Bio-Plastic Demonstration » dans Youtube.com, [http://www.youtube.com/watch?v=SCH3PT_3Ngo], (consulté le 27 février 2017) À base de jus de citron et de lait : Auteur inconnu. «Le bioplastique : expérience 2» dans E-monsite, [http://lebioplastique.e-monsite.com/pages/experience-2.html], (consulté le 16 novembre 2016) À base de crème chantilly et de vinaigre : Auteur inconnu. « Bioplastique maison » dans Blue Marguerite, [http://www.bluemarguerite.com/Loisirs-creatifs/astuces-4363-bioplastiquemaison.deco], (consulté le 16 novembre 2016) À base de fécule de maïs : ABOULHAIR, Michael.

fabrication bioplastique» dans Youtube.com, [https://www.youtube.com/watch?v=bNXQwsnD0XQ], (consulté le 27 février 2017) À base de NaOH, HCl et fécule de maïs : Auteur inconnu, «bioplastique à partir de maïs» dans Sciences amusantes,[http://wiki.scienceamusante.net/index .php?title=Bioplastique_% C3%A0_partir_de_ma%C3%AFs], (consulté le 16 novembre 2016) Iconographie Image de la vignette : Photo personnelle. É. Gauthier et T. Michaud. Cégep de SaintFélicien. Reproduction autorisée.

Figure 1. Idem Figure 2 : Idem Figure 3 : Idem

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