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P a g e | I EPIGRAPHE Thomas Edison Travail de fin de cycle rédigé par SAMBA KA

P a g e | I EPIGRAPHE Thomas Edison Travail de fin de cycle rédigé par SAMBA KABWIT Victoire/G3 Chimie et Métallurgie appliquée Le génie est fait d’un pourcent d’inspiration et quatre-vingt- dix-neuf pourcent de transpiration P a g e | II DEDICACE A Toi la source de vie, Créateur du ciel et de la terre, celui qui donne la sagesse et de sa bouche sortent la connaissance et l’intelligence. A mes très chers parents TSHAHWA KABWIT José et CIME SAMBA Irène. A Marc et Gracia MPOYO. A mes frères et sœurs, neveux et nièces, oncles et tantes, beaux-frères et belles-sœurs, amis et connaissances qui n’ont cessé de me soutenir. Nous vous dédions ce travail Victoire KABWIT Travail de fin de cycle rédigé par SAMBA KABWIT Victoire/G3 Chimie et Métallurgie appliquée P a g e | III REMERCIEMENTS Ce présent travail est le couronnement des efforts consentis et de la connaissance acquise durant les années de formation dans le département de chimie et métallurgie appliquée à l’Institut Supérieur des Techniques Appliquées de Lubumbashi, ISTA-LU en sigle. Il est donc pour nous, une occasion de témoigner notre reconnaissance envers tous les professeurs et assistants, plus particulièrement ceux de la section de chimie et métallurgie pour leur grand et noble apport à notre formation, sens d’apprentissage et de vouloir transmettre le savoir faire, nos remerciement s’adressent à toutes ces personnes car dit-on la reconnaissance silencieuse ne sert à personne. Notre expression de gratitude s’adresse particulièrement au chef des travaux ingénieur Hugues NGWANZA, qui, malgré ses multiples occupations a accepté la direction de ce travail. Nos remerciements s’adressent au Directeur Général le Professeur Docteur Ingénieur NGOIE BIYUKALEZA. Il est pour nous noble et loyal de reconnaitre que sans la sollicitude de ces augustes personnes, notre travail ne se serait pas ainsi réalisé, c’est pourquoi nos remerciements s’adressent à Mr Patrick Minga, Mr Thovo ainsi qu’à Franklin Mutomb pour un encadrement de qualité dans la réalisation de notre travail. Nos remerciements s’adressent aux parents, papa TSHAHWA KABWIT Et Maman CIME SAMBA, pour tout ce qu’ils font, au couple Marc et Gracia Mpoyo, à la famille KABWIT. Que nos amis : Daniel KABOT, Jean RUBONEZA, Prisca FATUMA, Falonne KAPYA, Sarah DISASHI, Larissa BWANIKWA trouvent leurs places dans cet ouvrage, ces merveilleuses personnes avec qui l’atmosphère scientifique a été soigneusement encadrée. A tous nos frères, sœurs, oncles, tantes, amis, collègues et compagnons de lutte qui nous ont soutenus d’une manière ou d’une autre, nous disons merci. Et plus spécialement nos remerciements s’adressent à notre Dieu tout puissant le maitre des temps et des circonstances pour tout ce qu’il fait et continue à faire pour notre bien et évolution. Que toutes ces personnes qui n’ont pas été cités dans ce travail, soient rassurés que nous les portons tous dans notre cœur. Victoire KABWIT Travail de fin de cycle rédigé par SAMBA KABWIT Victoire/G3 Chimie et Métallurgie appliquée P a g e | IV RESUME L’objectif de ce travail est de développer une stratégie innovante de valorisation du polyéthylène téréphtalate PET recyclé issu des bouteilles déjà utilisées constituant des déchets à retraite. Cette stratégie consiste à retourner aux monomères d’acide téréphtalique en utilisant le recyclage chimique et ces monomères faisant partie des manières premières pour la fabrication de PET vierge de même que l’éthylène glycol. Ainsi, en effectuant l’hydrolyse en milieu basique, nous avons pu obtenir après différents tests effectués les résultats ci-après : Une dégradation à 50% au bout d’une heure des paillettes de PET dans une solution d’hydroxyde de sodium dissout dans l’eau dans le rapport NaOH/PET de 0,75 ce qui n’a pas été assez bon. Une dégradation à 100% au bout au bout de 50minutes avec un ratio de 2 ; Ce qui est bon mais pas rentable car une grande quantité de réactif est utilisée Une dégradation à 100% des paillettes de PET au bout 50min, dans une solution d’hydroxyde de sodium dissout dans l’eau dans le rapport NaOH/PET de 1. Cette dégradation atteste la formation d’un sel de téréphtalate disodique qui se caractérise par une forte solubilité dans l’eau. Une dégradation à 100% des paillettes de PET au bout de 50 min dans la même solution mais de rapport NaOH/PET 1,5. Par précipitation de ce sel à un pH de 2,5 nous obtenons les monomères TPA très solubles dans le DMSO, DMF et dans la pyridine, mais moins soluble dans l’éthanol et insoluble dans l’eau et l’acétone. En effectuant un dosage acido-basique pour la détermination de la pureté de la poudre de TPA obtenue, nous obtenons 0,499 grammes de TPA dans 0,5 grammes de la poudre de TPA dissoute dans la pyridine, soit 99,8 % de pureté du TPA. Les résultats de ces essais nous prouvent à suffisance qu’il est possible de recycler les déchets de PET par une réaction d’hydrolyse basique et obtenir les monomères TPA qui peuvent servir dans la synthèse du PET. Travail de fin de cycle rédigé par SAMBA KABWIT Victoire/G3 Chimie et Métallurgie appliquée P a g e | V LISTE DES FIGURES Figure1 : Symbole du polyéthylène téréphtalate …………………….………….……3 Figure2 : Structure du polyéthylène téréphtalate ..................................4 Figure3. Flowsheet de production de différents plastiques……………………….…….7 Figure4. Réaction d’estérification du TPA par l’EG………………………………..……8 Figure 5 : Polycondensation du BHET ………………………………………………....….9 Figure 6 : Formation du BHET par transesterification du DMT …………..……….9 Figure 7. Flowsheet de production du PET…………………………………………..10 Figure8.Schéma détaillé sur la méthode d’injection ………………………..………11 Figure9.Schéma détaillé sur la méthode d’injection soufflage………………………11 Figure10.Schéma détaillé sur la méthode d’extrusion soufflage…………………..12 Figure11 : Formule topologique du TPA ………………………………………….…13 Figure12.Flowsheet de production du TPA………………………………….………15 Figure13 : Déchets plastiques dans des caniveaux au centre-ville de Lubumbashi ...17 Figure14 : Bouteilles en PET d’eau et de boisson gazeuse …………….………….19 Figure15.Flowsheet de recyclage des plastiques……………………….……………20 Figure16.Glycolyse du PET par l’éthylène glycol…………………………………..23 Figure17.Aminolyse du PET par une amine…………………………………………24 Figure18.Schema général de l’hydrolyse du PET…………………..………………26 Figure19.Schema de l’alcoolyse du PET …………………………………………….28 Figure20.Depolymerisation du PET par un liquide ionique.......................................30 Figure21. Bouteilles en Polyéthylène téréphtalate………………………..…………32 Figure22. Point d’injection au bas des bouteilles en PET…………………………..32 Figure23. Symbole du PET sur une bouteille en plastique…………………………33 Figure24. Paillettes de PET non lavées…………………………………………….34 Figure25.Lavage des paillettes de PET……………………………………………..34 Figure26.Sechage sous soleil des paillettes de PET lavées…………………………34 Travail de fin de cycle rédigé par SAMBA KABWIT Victoire/G3 Chimie et Métallurgie appliquée P a g e | VI Figure27.Mecanisme de dépolymérisation du PET………………………………36 Figure28.Flowsheet de recyclage du PET par hydrolyse en milieu basique……38 Figure29. Pesage du matériau et des réactifs ……………………………………40 Figure30. Réaction du PET avec la soude sous l’action de la chaleur………….41 Figure31.Dissolution du TPNa dans l’eau………………………………………..41 Figure 32. Filtration de la solution de TPNa dissout dans l’eau ………………..41 Figure33. Précipitation de l’acide téréphtalique ……………………………….....42 Figure34. Contrôle du pH lors de la précipitation du TPA ……………………….42 Figure 35. Filtration et séchage de la poudre de TPA………………………….….42 Figure 36.Dosage du TPA par le NaOH 0,5N…………………………………..…..43 Figure 37. Flowsheet simplifié de dépolymérisation du PET pour l’obtention du TPA……………………………………………………………………………………44 Figure 38.Evolution la degradation en fontion du temps au ratio NaOH/PET 0,75..45 Figure 39.Evolution des performances de degradation fonction du ratio NaOH/PET……………………. ……………………………………………………..47 Figure 40 . Cinetique de reaction ………………….…………………………………48 Travail de fin de cycle rédigé par SAMBA KABWIT Victoire/G3 Chimie et Métallurgie appliquée P a g e | VII LISTE DES TABLEAUX Tableau I. Type des plastiques, symbole de recyclage et utilisation……………...……5 Tableau II. Répartition statistique des plastiques produits en 2015 dans le monde…18 Tableau III. Essais d’orientation ……………...…………………………………..….44 Tableau IV. Dégradation du PET par le NaOH au ratio de 0,75…………………….45 Tableau V. Dégradation du PET par le NaOH après variation de la température…46 Tableau VI. Dégradation après variation du rapport NaOH/PET……………….…46 Tableau VII. Cinétique de reaction……………………………….………………….49 Tableau VIII. Etude de la solubilité du TPA dans différents solvants…………….48 Travail de fin de cycle rédigé par SAMBA KABWIT Victoire/G3 Chimie et Métallurgie appliquée P a g e | VIII LISTE DES ABREVIATIONS - PET : Polyéthylène téréphtalate - PVC : Polyvinyle chlorure - PEHD : Polyéthylène haute densité - PEBD : Polyéthylène basse densité - PS : Polystyrène - DMSO : Diméthylsulfoxyde - DMF : Diméthylformamide - DOTP : Téréphtalate dioctyle - 2-EH : Alcool isooctylique - EG ou MEG: Ethylène glycol - TPA : Acide téréphtalique - TPNa : Téréphtalate disodique - AIP : Acétate d’isopropyl - DMT : Diméthyle téréphtalate - BHET : Bis (2-hydroxyl) téréphtalate - PUR : Polyuréthane - HDAC : Diamant hydrothermale Travail de fin de cycle rédigé par SAMBA KABWIT Victoire/G3 Chimie et Métallurgie appliquée P a g e | IX TABLE DES MATIERES EPIGRAPHE................................................................................................................................I DEDICACE.................................................................................................................................II REMERCIEMENTS..................................................................................................................III RESUME...................................................................................................................................IV LISTE DES FIGURES................................................................................................................V LISTE DES TABLEAUX........................................................................................................VII LISTE DES ABREVIATIONS...............................................................................................VIII TABLE DES MATIERES.........................................................................................................IX INTRODUCTION GENERALE..................................................................................................1 CHAPITRE I. LE POLYETHYLENE TEREPHTALATE ET l’ACIDE TEREPHTALIQUE....3 I.1. LE POLYETHYLENE TEREPHTALATE.......................................................................3 I.1.1 Définition.....................................................................................................................3 I.1.2 Structure et caractéristiques physico-chimiques...........................................................3 I.1.3 Classe...........................................................................................................................4 I.1.4 Flowsheet de production de différents plastiques.........................................................7 I.1.5 Synthèse du PET..........................................................................................................7 I.1.6 Flowsheet...................................................................................................................10 I.1.7 Procédés de transformation de la matière ou moulage................................................10 I.1.8 Usage.........................................................................................................................12 I.2. L’ACIDE TEREPHTALIQUE.........................................................................................12 I.2.1 Définition...................................................................................................................13 I.2.2 Structure et Propriétés...............................................................................................13 I.2.3 Synthèse du TPA........................................................................................................14 I.2.4 Flowsheet...................................................................................................................15 I.2.5 Usage.........................................................................................................................15 CHAPITRE II. LE RECYCLAGE DU POLYETHYLENE TEREPHTALATE........................16 II.1 IMPORTANCE DU RECYCLAGE................................................................................16 II.1.1 Préservation des ressources naturelles......................................................................16 II.1.2 Réduction du uploads/Geographie/ tfc-victoire-samba-22072019.pdf