Soutenance mémoire
Madagascar connait une mauvaise gestion des déchets ménagers et industriels qui s’explique par l’existence de plusieurs surfaces de décharges non contrôlées, incluant des déchets plastiques et biologiques. Par exemple, les plastiques sont considérées comme un matériau non noble c’est-à-dire un produit «jetable» après consommation, et de ce fait créent une pollution environnementale en bouchant les dalles et les systèmes de canalisations d’eaux usées, ainsi qu’une pollution visuelle en enlaidissant le paysage. Vu que les plastiques ne sont pas biodégradables, avec une durée de vie allant jusqu’à 500 ans environ, elles restent intactes si elles ne sont pas traitées. Concernant les déchets biologiques, les balles de riz inutilisées, issues du décorticage du paddy, sont souvent encombrant et polluant vu la grande production de riz à Madagascar ainsi que la difficulté de les transformer en d’autres produits nécessaires.
En plus de leurs impacts sur l’environnement, ces déchets sont aussi nuisibles pour la santé de la population. Par exemple, en bouchant les systèmes de canalisations d’eau, les plastiques engendrent des eaux stagnantes favorisant la prolifération des insectes vecteurs de plusieurs maladies, telles que le paludisme et la peste. De plus, la combustion des plastiques émet des produits toxiques polluant ainsi l’air.
DEFINITIONS
Matière plastique
La matière plastique ou le plastique est une substance d’origine organique ou synthétique susceptible d’être modelée ou moulée à chaud et à sous pression. C’est une Matière synthétique composée d’éléments carbonés, dérivé du pétrole ou rarement du charbon. Sous la désignation « plastique » figure aujourd’hui divers objets différents tels qu’une bouteille d’eau, une gouttière, un sac poubelle voire des fleurs artificielles. Cette énumération d’objets pourrait être encore élargie puisque les matières plastiques ne représentent qu’une partie des matériaux macromoléculaires encore appelés polymères. Ainsi, les tissus synthétiques (exemples : nylon, polyesters, acryliques), le revêtement en Téflon des ustensiles de cuisine ou les colles et peintures font également partie des matériaux rassemblés sous la dénomination «polymères ».
Les polymères
Les polymères sont des matériaux composés de très longues chaînes moléculaires appelées macromolécules, qui sont formées de molécules élémentaires (monomères) assemblées entre elles. Ces chaînes sont principalement constituées d’atomes de carbone sur lesquels sont fixés des éléments comme l’hydrogène et l’oxygène. D’autres éléments, notamment le chlore, l’azote ou le fluor, peuvent encore intervenir dans la composition de la chaîne.
LES THERMODURCISSABLES
Les thermodurcissables sont des plastiques qui présentent une transformation irréversible, c’est-à-dire ils ne se ramollissent plus après moulage. Ils sont constitués de longues chaînes moléculaires avec des liaisons chimiques solides et tridimensionnelles, qui ne peuvent plus être rompues et se renforcent quand ils sont chauffés. Les thermodurcissables représentent environ 10% des déchets plastiques, tel que leur valorisation se limite à l’incinération et, de façon très ponctuelle, à une utilisation comme charge dans les résines vierges. Il s’agit principalement des trois matières suivantes :
– Polyesters insaturés
– Polyuréthane réticulé
– Bakélite .
LES THERMOPLASTIQUES
Les thermoplastiques sont des plastiques facilement recyclables parce qu’ils ont une transformation réversible, c’est-à-dire ils deviennent souples, malléables et durcissent à nouveau quand on les refroidit après s’être ramolli sous l’effet de la chaleur. Ils sont constitués par des macromolécules linéaires, reliées par des liaisons faibles qui peuvent être rompues sous l’effet de la chaleur ou de fortes contraintes (exemples : pression, compression, cisaillement). Ces liaisons peuvent alors glisser les unes par rapport aux autres pour prendre une forme différente, et quand la matière se refroidit, les liaisons se reforment et les thermoplastiques gardent leur nouvelle forme en conservant leurs propriétés initiales.
Les thermoplastiques représentent 80 % des déchets plastiques. Avant transformation, ils sont sous-forme de granulés ou de poudres dans un état chimique stable et définitif car il n’y a pas de modification chimique lors de la mise en forme. Les granulés sont chauffés puis moulés par injection et le matériau broyé est réutilisable.
Plusieurs types de thermoplastiques sont connus et utilisés dans les divers domaines d’application à savoir: le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le polyéthylène téréphtalate (PET); mais le plus utilisé parmi eux est le polyéthylène (PE).
Le polyéthylène (PE)
Le PE, une matière avec une structure chimique simple , représente environ un tiers de la production totale des matières synthétiques. Plusieurs millions de tonnes de polyéthylène sont produites chaque année car c’est un matériau extrêmement polyvalent et important sur le plan économique et environnemental, vu que c’est une matière réutilisable. Par exemple, 50% du PE constituant les sacs poubelles sont recyclés.
Le polyéthylène est translucide, inerte, facile à manier et résistant au froid. Il existe différents polyéthylènes classés en fonction de leur densité. Celle-ci dépend du nombre et de la longueur des ramifications présentes dans le matériau.
Le PEBD, ayant une densité inférieure à celle de l’eau, est utilisé dans divers domaines. Il présente une bonne résistance chimique, avec une propriété chimique neutre et inoffensive pour les denrées alimentaires. C’est une matière transparente, facilement transformable et se prête très bien au soudage. Sa durée de vie est très longue à cause de sa grande stabilité mais il se recycle bien. Les principales applications du PEBD sont des produits souples tels que des sacs, films, sachets, sacs poubelles, et récipients souples (ex. : bouteilles de ketchup, de shampoing, tubes de crème cosmétique).
Le PEHD est utilisé pour des objets plastiques rigides. On le trouve par exemple dans desbouteilles et des flacons, des bacs poubelles, des tuyaux, des fûts, des jouets, des ustensiles ménagers, et des jerricans. Certains sacs plastiques sont aussi constitués par du PEHD : lorsque le sac se froisse facilement sous la main, avec un bruit craquant et revient spontanément à sa forme d’origine, c’est du PEHD. Lorsque le touché est plus « gras », que le plastique se froisse sans bruit et se perce facilement avec le doigt, c’est du PEBD.
LES ÉLASTOMÈRES
Les élastomères sont caractérisés par leur grande déformabilité (6 à 8 fois leur longueur initiale). Ils sont obtenus à partir de polymères linéaires caractérisés par des liaisons extrêmement faibles. Ces polymères sont des liquides très visqueux, présentent les mêmes qualités élastiques que le caoutchouc. Un élastomère au repos est constitué de longues chaînes moléculaires repliées sur elles-mêmes. Sous l’action d’une contrainte, les molécules peuvent glisser les unes par rapport aux autres et se déformer. Pour que le matériau de base présente une bonne élasticité il subit une vulcanisation. C’est un procédé de cuisson et de durcissement qui permet de créer un réseau tridimensionnel plus ou moins rigide sans supprimer la flexibilité des chaînes moléculaires. On introduit dans l’élastomère au cours de la vulcanisation du soufre, du carbone et différents agents chimiques. Différentes formulations permettent de produire des caoutchoucs de synthèse en vue d’utilisations spécifiques. Les élastomères sont employés dans la fabrication des coussins, de certains isolants, des semelles de chaussures ou des pneus.
Dans cette catégorie se trouvent les polymères suivants :
– le polyisoprène : NR (caoutchouc naturel)
– le polyisoprène de synthèse : IR
– le polychloroprène (Néoprène)
– les polysiloxanes (silicones) .
PROPRIETES ET CARACTERISTIQUES DES POLYMERES
Le développement de l’utilisation des matières plastiques dans tous les secteurs d’activités s’explique par le fait que les polymères sont, par leurs propriétés, en parfaite adéquation avec les applications envisagées ; chaque polymère ayant des propriétés qui lui sont propres.
Les matières plastiques ont su se substituer à d’autres matériaux car:
– leur densité est faible (légèreté) ;
– leur coût est peu élevé ;
– leurs performances sont notables surtout si elles sont ramenées à leur unité de masse
– leur facilité de mise en œuvre permet des cadences élevées et des géométries complexes.
Certains polymères sont également associés afin d’obtenir une complémentarité des propriétés finales voire même une synergie. Si l’association des polymères s’effectue au niveau moléculaire (microscopique), on parle d’alliages de polymères; si l’association est au niveau macroscopique, on parle alors de complexe.
La densité
La densité de la plupart des matières plastiques est comprise entre 0,9 et 1,8 et le plus souvent égal à 1 .
La résistance mécanique
Elle est variable suivant la composition chimique. Les pièces plastiques sont souvent plus résistantes et plus légères que les pièces métalliques assurant les mêmes fonctions.
L’imperméabilité
La matière plastique assure une bonne condition d’imperméabilité (barrière aux gaz et à l’eau).
L’isolation
Les matières plastiques ont de bonnes conditions favorables aux isolants électriques, thermiques et acoustiques.
Le comportement à la chaleur
Le comportement à la chaleur dépend des températures auxquelles les liaisons intermoléculaires se rompent (phénomène analogue à la fusion).
Un thermoplastique passe en général par trois états successifs :
– quand la température s’élève: état rigide proprement dit (vitreux);
– état flexible, ou caoutchoutique, au-delà de la transition vitreuse; et, enfin, état plus ou moins pâteux au-delà d’une température de fusion franche ou étalée.
– une basse température de transition vitreuse assure une bonne résistance au choc à froid.
Le comportement au feu
Le comportement au feu présente deux aspects. La «résistance au feu» indique la durée pendant laquelle un objet peut assumer sa fonction (par exemple, ne pas fléchir sous une charge); Elle est liée à la solidité des liaisons inter- et intramoléculaires. La «réaction au feu» caractérise l’aptitude du plastique à s’enflammer (de non inflammable à très facilement inflammable); la présence de certains atomes (N, P, F, Cl, Br.) ou de certaines structures (polyaromatiques) diminue l’inflammabilité.
La tenue au vieillissement
La tenue au vieillissement dépend de la nature des liaisons chimiques du polymère: ainsi, certains plastiques en milieu acide ou alcalin sont sensibles à l’hydrolyse, et nombreux sont ceux qui doivent être protégés contre les ultraviolets.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I : Les matières plastiques
Chapitre II : Les balles de riz
Chapitre III : Les matériaux composites
PARTIE II : ETUDE EXPERIMENTALE
Chapitre IV : Procède de fabrication des panneaux à basse de balle de riz en utilisant des liants plastiques
Chapitre V : Caractérisation des panneaux de matériaux composites
Chapitre VI : Fixation, assemblage, finitions et les utilisations possibles des panneaux de matériaux composites
Chapitre VII : La disponibilité des matières premières et approche socio-économique sur la fabrication des panneaux composites à base de balle de riz en utilisant des liants plastiques
Chapitre VIII : Evaluation environnementales de la production des panneaux à base de balle de riz et des liants plastiques
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
