La science des matériaux plastiques

Le polyuréthane (PU)

Le polyuréthane résulte de la polyaddition d’isocyanates (ester) et de diols (alcools bivalents). La méthode de production peut conférer des caractéristiques très diverses à ce groupe de plastiques. Le PU est souvent fabriqué sous forme de mousse expansée. Lorsqu’elle est souple et conserve sa forme d’origine, la mousse convient particulièrement bien aux meubles capitonnés. La mousse rigide, en revanche, est utilisée dans la construction. Ce plastique sert également à produire des peintures, des colles et des fibres textiles élastiques. Toutefois, il n’est pas aisé à recycler et au contact du feu, il libère des substances toxiques (isocyanates, acide cyanhydrique).

Applications :
Matelas, sièges de voiture, éponges ménagères, isolation thermique, traitement antirouille dans l’industrie automobile, revêtement de sol et de meubles, textiles (élastane).

Le polycarbonate (PC)

Les polycarbonates appartiennent également au groupe des polymères et sont généralement fabriqués à partir de phosgène et de bisphénol A. Étant donné ses propriétés particulières, le PC est un plastique important, mais relativement coûteux, qu’on utilise seulement en cas de besoin ; dès lors, il ne fait pas partie des plastiques fabriqués en masse.

Inodore et transparent, le polycarbonate possède une résistance chimique plutôt faible, mais une résistance aux chocs  et à la casse d’autant plus grande, ce qui en fait le matériau idéal pour les domaines de l’optique et du vitrage de sécurité. Malheureusement, il contient du bisphénol A, dangereux pour la santé.

Applications :
CD et DVD, industrie automobile, électronique, lentilles optiques, casques de sécurité

Le polystyrène (PS)

Le polystyrène est fabriqué à partir de styrène liquide incolore. À l’état de mousse expansée, on le connaît sous la marque Styrofoam. La surface du PS a l’aspect brillant du verre ; c’est un matériau dur et cassant pouvant développer des fissures de contrainte. Sous forme de mousse, il est surtout utilisé comme isolant thermique. Le PS pose problème en ce qu’il libère des substances cancérigènes, surtout pendant la production et le traitement. De plus, il n’est pas facile à recycler.

Applications :
Boîtiers de CD, isolation de câbles électriques, boîtiers d’appareils électriques, pots à yaourts, feuilles d’emballage, isolation thermique, emballage isolant

Le polyéthylène (PE)

Le polyéthylène est obtenu par la polymérisation de l’éthylène, une substance gazeuse. Sa densité peut être influencée en variant les procédés de synthèse, ce qui aboutit aux trois types suivants : HD-PE (le polyéthylène à haute densité), LLD-PE (polyéthylène à basse densité linéaire) et LD-PE (polyéthylène à basse densité). Plutôt souple, le polyéthylène possède un degré élevé de résistance chimique. Comme le PE n’absorbe guère d’eau et qu’il a une faible densité, il surnage toujours à la surface de l’eau.

Applications :

Polyéthylène à haute densité : casiers à bouteilles, barils, bouteilles et flacons, seaux et bols

Polyéthylène à basse densité et à basse densité linéaire : film d’emballage, sacs en plastique, gaine de câbles, tuyaux

Le polypropylène (PP)

Le polypropylène – également appelé polypropène – est un thermoplastique dérivé du gaz propène. Il est souvent utilisé dans la fabrication de fibres.

Le PP est la matière plastique fabriquée en masse ayant la plus faible densité : il surnage toujours à la surface de l’eau. Sa stabilité et sa résistance chimiques sont comparables à celles du polyéthylène à basse densité, mais il peut être utilisé à des températures beaucoup plus élevées. Inodore et non irritant pour la peau, le PP connaît une large gamme d’applications dans les industries alimentaire et pharmaceutique.

Applications :
Emballages alimentaires, appareils électroménagers, industrie automobile, construction, mobilier de jardin, gazon artificiel, revêtement de valises, appareils médicaux, sacs en plastique.

Le polychlorure de vinyle (PVC)

Le polychlorure de vinyle est fabriqué à partir de chloréthylène, un gaz connu sous le nom de chlorure de vinyle. Lorsqu’on lui ajoute des phtalates (plastifiants), ce matériau initialement rigide devient élastique. Le taux des phtalates utilisé dans le PVC peut constituer jusqu’à soixante-dix pour cent du matériau. Le PVC est un plastique isolant, solide et réfractaire, ce qui en fait un matériau de construction idéal, surtout pour la tuyauterie et pour les cadres de fenêtres. Par ailleurs, le PVC n’est pas du tout innocent : les risques se situent tant au niveau du matériau de base, qui est cancérigène, qu’à celui des phtalates et des dioxines toxiques libérées au contact du feu.

Applications :
Revêtements de sol, tuyaux d’évacuation, cadres de fenêtre, bagues d’étanchéité, conduits, disques vinyles, articles pour bébés, bouées de natation.

Le polytéréphtalate d’éthylène (PET)

Le polytéréphtalate d’éthylène est un polycondensat de la famille des polymères, obtenu par la polycondensation d’acide téréphtalique et l’éthylène glycol. Transparent, léger et antichoc à l’état amorphe, le PET est surtout utilisé pour fabriquer des bouteilles à boissons et à eau. Le PET entre également dans le développement de fibres textiles (microplastiques) car il est indéformable, infroissable, indéchirable et imperméable. Il affiche de plus un bon bilan de recyclage. Reste le problème que les bouteilles en PET libèrent de l’acétaldéhyde et de l’antimoine dans la boisson qu’elles contiennent. Toutefois, les mesures effectuées ne sont pas jugées dangereuses pour la santé.

Applications :
Bouteilles, emballages alimentaires et cosmétiques, appareils ménagers, construction de machines, ceintures de sécurité, implants médicaux.

Les bioplastiques

Depuis les années 1980, on parle de plus en plus souvent des bioplastiques et on en produit de plus en plus pour remplacer les plastiques conventionnels. Initialement, l’accent était mis sur l’aspect écologique de la biodégradabilité, mais actuellement les arguments économiques jouent également un rôle important. En effet, le prix du pétrole ne cessant d’augmenter, l’industrie du plastique s’intéresse de plus en plus aux bioplastiques.

Cependant, les termes « biodégradabilité » ou « à base de matériaux biologiques » ne signifient pas la même chose. Si dans les deux cas nous parlons de « bioplastiques », les deux termes renvoient à des caractéristiques différentes, qui peuvent être combinées les unes aux autres ou se manifester séparément.

Les plastiques agrosourcés

Un plastique est agrosourcé ou biodérivé s’il est produit à partir de matières (végétales) durables : l’amidon, la cellulose, le sucre, les huiles végétales, la lignine, les protéines. Ces substances de base sont extraites du maïs, du bois, du sucre ou des pommes de terre. Les plastiques agrosourcés font toutefois l’objet de critiques, tout comme les biocarburants : « Réservoirs pleins. Assiettes vides » car les surfaces dévolues à la production de nourriture s’en trouvent réduites. De même, le débat fait rage quant à savoir si les plastiques agrosourcés sont plus respectueux de l’environnement que les plastiques pétrodérivés. Si l’on considère le cycle de vie complet d’un plastique agrosourcé – semis, arrosage, récolte, production et transport – on ne peut pas dire que les bioplastiques soient nécessairement meilleurs.

Le «bio» comme stratégie marketing

Actuellement de nombreux producteurs passent au « bio » pour la simple raison que la durabilité écologique est un excellent argument de vente. Pourtant, leurs produits ne tiennent pas toujours leurs promesses. Pour preuve, la bouteille à eau PLA en polylactique est difficile à composter et si, par erreur elle tombe dans les déchets PET, elle peut contaminer le cycle de ces matériaux. Qui plus est, tendanciellement, le message véhiculé par les bioplastiques est erroné : il pourrait faire croire que nous pouvons continuer à consommer comme bon nous semble. En conséquence, les débats font rage autour de l’utilité des bioplastiques.

Si chaque plastique possède des caractéristiques spécifiques, il n’y en a aucune qui ne puisse être modifiée en fonction d’exigences variées au cours de la production. La modification s’effectue soit par le mélange à d’autres polymères, soit par l’ajout d’additifs. Un certain nombre de ces substances sont un sujet de préoccupation du fait de leur impact sur la santé et sur l’environnement. Aujourd’hui, on considère comme particulièrement problématiques certains plastifiants (ou phtalates) comme le bisphénol A et divers retardateurs de flamme. Plusieurs de ces substances sont maintenant interdites, tandis que d’autres font l’objet d’examens dans le cadre de la règlementation REACH (enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des produits chimiques, conformément au principe « pas de données, pas de marché »), entrée en vigueur en 2007, REACH est une réglementation de l’Union européenne adoptée pour protéger la santé humaine et l’environnement contre les risques potentiels des produits chimiques et pour renforcer la compétitivité de l’industrie chimique européenne. Elle préconise également des méthodes alternatives permettant d’évaluer la dangerosité de certaines substances dans l’idée de réduire l’emploi de l’expérimentation animale.  

Or il n’existe pas de déclaration obligatoire pour les plastiques et leurs additifs et, par ailleurs, les producteurs gardent le secret sur la composition de leurs produits : ainsi, le consommateur a souvent beaucoup de difficulté à distinguer les produits nocifs des produits inoffensifs et à contrôler si le producteur a respecté la réglementation concernant l’interdiction ou la restriction des produits.

Bisphénol A

Le bisphénol A (BPA) est une substance chimique industrielle présente dans un grand nombre de produits quotidiens, dont les risques pour la santé et pour l’environnement font l’objet de controverses depuis des années. Le BPA est un composant de base dans la production du polycarbonate et il est utilisé, entre autres, dans le revêtement extérieur d’appareils électriques et électroniques, dans les bouteilles, les emballages alimentaires, les CD et le matériel médical. À cela s’ajoute l’utilisation de résines époxydes dérivées du BPA comme vernis sur la surface extérieure ou intérieure de cannettes, de boîtes de conserve, de jerricanes et de tuyaux d’évacuation. Le BPA est également un additif utilisé pour traiter la surface du papier thermique, pour ralentir le processus de vieillissement du PVC ou stabiliser les liquides de frein.

Le bisphénol A est une substance à forte mobilité qui peut produire des effets pseudo-hormonaux. Cette substance chimique peut se diffuser à partir d’objets et de revêtements dans le corps humain – avec la nourriture ou à travers la peau : de très faibles doses suffiraient à perturber le système hormonal. Les plus grands risques encourus concernent la santé sexuelle et le système reproducteur, le diabète, l’obésité, les maladies cardio-vasculaires, voire le développement cognitif et comportemental.

Bien que les autorités européennes soulignent que le bisphénol A est inoffensif, à condition d’être utilisé correctement, d’autres pays n’excluent pas qu’il puisse constituer une menace pour la santé publique et ont préféré choisir la prudence. En 2008–2009, des examens effectués sur des biberons et des tétines ont mis en évidence des résultats alarmants. Le Canada a interdit les biberons en polycarbonate contenant du BPA en 2008 et en Europe une interdiction similaire est entrée en vigueur en 2011. Depuis, diverses institutions ont déclaré que le BPA ne constituait pas un danger pour les humains, mais parallèlement, les recherches se poursuivent.

Le plastique dans la chambre d’enfant

Les articles pour bébé, les jouets et le mobilier pour enfants devraient être fabriqués à partir de matériaux inoffensifs et pourvus de sigles de qualité reconnus. À titre d’exemple, le label CE certifie uniquement qu’un produit respecte les directives européennes beaucoup moins sévères. Il vaut mieux choisir des produits portant des labels de qualité protégés et répondant à des exigences plus strictes, même si celles-ci peuvent varier d’un pays à l’autre. Aujourd’hui de plus en plus de produits sûrs ou inoffensifs sont clairement identifiés. Avant de passer à l’achat, le consommateur devrait examiner consciencieusement le produit et la liste de ses composants, s’informer sur son origine et sur la réputation du producteur, sur la qualité du produit et sa stabilité, vérifier sa neutralité olfactive. Il faudrait prendre pour devise: «acheter moins pour plus de qualité au lieu d’acheter beaucoup à bon marché».

Les microplastiques

Les microplastiques jouent un rôle prépondérant dans la problématique des déchets plastiques qui fait l’objet de recherches intensives depuis quelques années. D’après la définition courante, les microparticules ne dépassent pas la taille de 5 mm ; les plus petites trouvées jusqu’à présent ne mesurent que 1/1000 mm. Elles suivent diverses routes pour atteindre la mer. En plus des débris plastiques, qui se dégradent sous l’effet de la friction et de la lumière du soleil, les granulés de plastique, une matière première dans la production des plastiques, contribuent sensiblement au problème. Traités avec négligence, par exemple pendant le transport, ils finissent par contaminer massivement l’environnement.

Des recherches récentes ont révélé que les tissus fabriqués à partir de fibres synthétiques, tels que le polyester, et surtout la laine polaire, libèrent jusqu’à 1900 fibres par lavage. Les produits esthétiques de gommage causent un problème similaire, en ce qu’ils contiennent souvent de minuscules billes de polyéthylène. Ces microbilles passent au travers des filtres des stations d’épuration : en suspension dans les eaux usées, elles aboutissent dans les océans par les rivières et contaminent les plages. Ou encore, revêtues de polluants, elles entrent dans la chaîne alimentaire. Les produits fabriqués à base de matériaux naturels offrent une alternative importante, car ils se dégradent en particules inoffensives, qui à leur tour se décomposent en quelques années seulement.

Les microbilles de plastique

Le gommage ambitionne de revitaliser la peau et de lui donner une apparence plus jeune. Rien d’étonnant, donc, à ce que les gommages pour le corps et le visage soient de plus en plus utilisés dans la lutte généralisée contre le vieillissement. Les gommages mécaniques utilisent très souvent des abrasifs insolubles dans l’eau – des microbilles de plastique. Il existe d’excellentes alternatives : les graines de fruits broyées, les argiles curatives et l’huile de jojoba. Ou encore des grains solubles dans l’eau, comme le sel ou le sucre, utilisés avec de l’huile. Et une méthode classique : la brosse.

Gommages contenant des microbilles de plastique:

Un exfoliant visage aux microbilles de polyéthylène

Un gommage pour le corps aux microbilles de polyéthylène de tailles variées

Alternatives:

Un gel nettoyant pour le visage à effet de gommage aux grains de sel

Un gommage pour le corps aux noyaux d’abricot broyés

Une brosse pour le corps, faite de bois et de fibres de cactus

Les microfibres

En 1993, la marque Patagonia a été la première à produire ses vêtements de plein air en laine polaire à partir de bouteilles PET recyclées. Cette entreprise soucieuse de l’environnement déclare fièrement qu’ainsi « elle fait un pas positif vers un système plus durable qui consomme moins de matières premières, tout en produisant moins de déchets et en veillant davantage à la santé. » Depuis, 92 millions de bouteilles PET ont été transformées en vêtements. La découverte récente des masses de microfibres qui polluent l’eau devrait inciter toutes les entreprises qui produisent des pulls et des vestes en laine polaire à innover encore davantage pour protéger l’environnement.

Les matériaux naturels, comme la soie, le coton ou la laine mérinos offrent une excellente alternative aux fibres synthétiques, même pour les vêtements de sport. Ce T-shirt en laine mérinos néo-zélandaise ne gratte pas, il est inodore, il régule la température corporelle et il est d’un entretien facile. Et les fibres libérées pendant le lavage ne polluent pas l’environnement.

Si vous tenez absolument à conserver vos vieux pulls de laine polaire ou tout autre vêtement potentiellement nocif, mais aussi à libérer les océans des microplastiques, l’entreprise berlinoise Guppy Friend a peut-être une solution : leur sac de lavage est doté d’un filtre qui retient les microplastiques pendant la lessive. Grâce à cette innovation, 99 pour cent des microplastiques qui auraient pu finir dans le réseau hydrographique (d’où on ne peut les extraire en les filtrant) restent dans le sac et peuvent ainsi être correctement éliminés.

Les phtalates

Les phtalates sont des plastifiants, utilisés surtout dans le PVC, où ils représentent entre trente et trente-cinq pour cent du matériau. Ils transforment ce matériau dur et cassant en une matière souple et élastique. En Europe de l’Ouest, on utilise annuellement environ un million de tonnes de phtalates, dont les cinq plus courants sont: le DIDP, le DINP, le DEHP, le DBP et le BBP.
Dans un grand nombre de produits quotidiens, on trouve du PVC souple, et par conséquent aussi les phtalates qu’il contient: revêtements de sol, papiers peints, rideaux de douche, peintures et vernis, emballages, produits cosmétiques, articles de sport et de loisir, voire articles pour bébés et jouets. Dans la construction, le matériau s’utilise pour les câbles, les tuyaux d’évacuation et l’étanchéification des toitures; dans l’industrie automobile pour la protection du dessous de carrosserie, l’étanchéisation, le revêtement intérieur et les bâches de camions. Dans le domaine médicotechnique, le PVC souple est utilisé pour fabriquer les poches et les tubes de perfusion, mais également pour l’enrobage entérique des pilules.

Les plastifiants ne sont pas liés au plastique; au contact de liquides ou de graisses, ils peuvent s’évaporer ou se dissoudre. On soupçonne la plus grande quantité de plastifiants de pénétrer dans l’environnement lors de l’utilisation du produit. Les phtalates sont absorbés par la nourriture, la salive, la respiration, la peau, mais ils se fixent aussi dans la poussière de maison.

Certaines études montrent que nombre de phtalates peuvent constituer une menace pour la reproduction humaine, tandis que d’autres se concentrent dans l’environnement. L’Union Européenne a classé plusieurs phtalates comme toxiques pour le système reproducteur humain et elle en a interdit l’utilisation dans les articles de puériculture et les jouets destinés aux enfants.

Alternatives

Les peintures et vernis munis du symbole «Ange Bleu» ne contiennent pas de plastifiants. Beaucoup de produits inoffensifs ou sûrs portent ce symbole.

Les câbles et les fils sans halogène ne contiennent ni fluorure, ni chlore, ni brome, ni iode, autant de substances qui, en cas d’incendie, ont les mêmes effets dangereux que le PVC. Dans la construction, on se sert de plus en plus souvent de câbles et de fils sans halogène dans des bâtiments abritant de nombreuses personnes ou des matériaux précieux.

Certains produits plastiques ont d’emblée de fortes chances de finir à la poubelle, les emballages surtout, qui sont immédiatement jetés. Les résultats des campagnes mondiales de nettoyage démontrent que les débris flottants sur les mers proviennent souvent des industries alimentaire et de l’emballage. Parmi les plus courants on compte les bouteilles et les sacs en plastique, les pailles, les couvercles et les emballages alimentaires.

Les emballages

Environ un tiers des plastiques produits dans le monde (128,8 tonnes) est destiné à l’industrie de l’emballage.

C’est facile à comprendre, car le plastique se prête à merveille à la conservation des aliments : il ne se brise pas, il est transparent et il ne représente qu’une infime partie du poids total des aliments emballés. Ce qui permet d’économiser sur le coût du transport et par là sur l’émission de CO2, surtout sur les longues distances. Cependant, il existe un décalage flagrant entre la longévité de l’emballage, qui peut s’étendre sur des siècles, et la courte durée de vie du produit emballé.
Le principe du libre-service adopté par les supermarchés ne fait qu’aggraver le problème, car il exige le préemballage d’autant de produits que possible. L’industrie plaide la cause du plastique en affirmant que son bilan écologique est plus favorable que celui d’autres matériaux, mais est-ce à dire qu’il faut emballer chaque fruit, chaque légume, chaque morceau de fromage ou de saucisson individuellement?

Les repas à emporter

«Le modèle culturel de restauration ambulante» est la manifestation visible de notre société contemporaine, qui semble être constamment en mouvement et à la recherche «d’efficacité et de confort».

Encouragée par l’omniprésence de la petite bouteille PET et des emballages d’aliments mangés sur le pouce, l’industrie du plastique semble avoir trouvé un marché inépuisable qui, malheureusement contribuent à l’augmentation des déchets. À bien y réfléchir, on peut se hasarder à l’hypothèse que voici: plus un repas est prêt à manger, plus son emballage est élaboré.
De nombreux détaillants et chaînes de restauration rapide s’efforcent de trouver des alternatives plus respectueuses de l’environnement. Nous aussi, en tant que consommateurs individuels, nous pouvons participer à leurs efforts, en utilisant des bouteilles consignées ou réutilisables, faites de matériaux inoffensifs, en emportant un déjeuner fait maison dans une boîte à lunch au lieu de consommer du « fast food » et, quand on organise un pique-nique ou une fête, en optant pour des matériaux durables et des verres au lieu de gobelets en plastique.

La bouteille en plastique

L’un des grands classiques des produits plastiques est la bouteille. Sa légèreté (comparée au poids du verre) en fait souvent la «bouteille de choix». Mais comme il n’est pas recommandé de remplir et de réutiliser une bouteille plastique, sa durée de vie utile est incroyablement limitée. Un certain nombre de pays ont essayé de résoudre les problèmes posés par cet article à usage unique en fournissant un système d’élimination spécial afin qu’il soit correctement recyclé, en faisant payer un dépôt au consommateur afin qu’il le ramène, etc. Et heureusement, il existe de nombreux pays où on peut boire l’eau du robinet.

Le sac en plastique

Le sac en polyéthylène (ou en polypropylène) a fait son entrée sur le marché dans les années 1960. Depuis, il est devenu l’emblème de la société de consommation. À l’échelle mondiale, 600 milliards de sacs en plastique sont produits annuellement. Le citoyen européen en utilise quelque 500 par an. Le plus souvent, on ne les utilise qu’une fois, ce qui contraste fortement avec leur longévité. Ce sont surtout les sacs plastiques fins qui constituent un sérieux problème pour l’environnement. Vite emportés par le vent, ils transforment des régions entières en paysages de plastique, ou ils finissent dans la mer, entraînés par les rivières et les fleuves. Plusieurs pays, parmi lesquels la France, la Chine et l’Inde ont déjà interdit l’utilisation, tantôt de toutes les sortes de sacs plastiques, tantôt uniquement des sacs plastiques fins. D’autres stratégies visant à réduire le nombre de sacs en plastique consistent, par exemple, à les taxer ou à les faire payer, à les recycler ou à les remplacer par des sacs biodégradables. Du point de vue écologique, les alternatives plus durables sont les sacs de papier ou de textile, les paniers ou les sacs plastiques réutilisables.