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École Nationale Polytechnique D’Alger Département Du Génie Chimique Deuxième An

École Nationale Polytechnique D’Alger Département Du Génie Chimique Deuxième Année COMPTE RENDU du TP théorique de Chimie Organique Industrielle Synthèse d’un Polymère Biodégradable Réalisé par : Le Groupe 4 Année universitaire : 2021/2022 I. But du TP Fabriquer un polymère à partir de substances naturelles (l’amidon) et obtenir un polymère biodégradable. II. Principe du TP Par réticulation des chaines polymériques de l’amidon avec du glycérol, on peut obtenir un film plastique. Ce matériau issu de produits naturels, peut ensuite être dégradé par la nature (par décomposition des chaines d’amidon). Le film plastique préparé sera utilisé pour plastifier du papier. On utilisera un colorant pour l’aspect esthétique. III. Réactifs - 2,5 g amidon de maïs - 40 ml d’eau distillée - 1,2 ml glycérol - Colorant alimentaire liquide (2 gouttes) IV. Mise en œuvre de la synthèse - Mélanger dans un ballon 2,5 gr d’amidon ; 1,2 ml de glycérol, 2 gouttes de colorant, 40 ml d’eau (utiliser un agitateur magnétique). - Equiper le ballon d’un réfrigérant à reflux. - Faire chauffer en agitant au bain marie. - Quand la température atteint 80 °C, maintenir à cette température et continuer l’agitation encore pendant 35 minutes, jusqu’à obtention d’un mélange homogène. - Retirer le ballon et laisser refroidir un peu. - Verser le mélange dans une boite à Pétri et étaler dessus à l’aide d’une spatule le mélange réactionnel obtenu. - Faire sécher à l’étuve à 100 °C pendant une trentaine de minute. On obtient un polymère plastifié. V. Réponse aux questions V.1. Théorie - C’est quoi l’amidon? D’où peut provenir l’amidon utilisé ?  L'amidon est un glucide (sucre) complexe (polysaccharide ou polyoside) composé d'unités D-glucose (sucre simple). Il s'agit d'une molécule de réserve pour les végétaux supérieurs et un élément courant de l'alimentation humaine. Il est insoluble dans les solvants aqueux dans des conditions normales de température et de pression. Le tableau suivant regroupe quelques propriétés de l'amylopectine, principal constituant de l’amidon : Formule T° fusion Solubilité Apparence (C6H10O5)n 200 °C (décomposition) 50 g L−1 (eau, 90 °C) Poudre blanche inodore  L’amidon utilisé provient du maïs, appelé dans le commerce Maïzena. Il est le principal constituant du grain de maïs (89 %). - Définir : polymère, plastique, biopolymère, bioplastique et matériau biodégradable.  Polymère : Un polymère est une macromolécule formée de l’enchaînement covalent d’un très grand nombre d’unités de répétition qui dérivent d’un ou de plusieurs monomères (qui sont également appelés motifs) et préparée à partir de molécules appelées monomère. Exemple :  Plastique : Une matière plastique ou en langage courant un plastique est un mélange contenant une matière de base (un polymère) qui est susceptible d'être moulé, façonné, en général à chaud et sous pression, afin de conduire à un semi-produit ou à un objet.  Biopolymère : Les biopolymères sont des polymères issus exclusivement d’organismes vivants ou de polymères synthétisés à partir de ressources renouvelables. On les différencie des polymères de synthèse, d’origine fossile (issus de la pétro- chimie) et des polymères dit « biodégradables ».  Bioplastique : Un bioplastique est issu de matières végétales ou est d’origine biologique et présente la propriété d’être biodégradable. Ce terme porte parfois à confusion, en particulier car il existe des polymères issus de ressources fossiles qui sont biodégradables.  Matériau biodégradable : Une substance biodégradable est formée de molécules qui peuvent être transformées en molécules plus petites et moins polluantes par des micro-organismes vivants dans le milieu naturel, tels que les bactéries, les champignons et les algues. Le résultat final de cette dégradation doit être de l'eau, du dioxyde de carbone ou du méthane. - Quelle est la différence entre un polymère synthétique et un polymère biodégradable ?  On différencie les polymères de synthèse, d’origine fossile (issus de la pétro- chimie) et des polymères dit biodégradables qui désignent des polymères d’origine fossile auxquels sont ajoutés des additifs favorisant leur dégradabilité. - Quel est l’intérêt et les avantages des polymères biodégradables par rapport aux polymères synthétiques ? Composition Polymères synthétiques Polymères biodégradables Matière première Non renouvelable Renouvelable Biodégradabilité Pas du tout ou très mauvaise Excellente Pendant la combustion Des polluants toxiques peuvent être produits Des polluants toxiques ne devraient pas être produits Compostabilité Nulle Majoritairement compostables Dans les décharges Stable, Possibilité de production de polluants ou d’effluents toxiques Instable, des polluants et des effluents toxiques ne devraient pas être produits - C’est quoi la biodégradation ?  La biodégradation est la décomposition de matières organiques par des micro- organismes comme les bactéries, les champignons ou les algues. La biodégradation crée des gaz à effet de serre ; une lente biodégradation est préférable à une biodégradation rapide. V.2. Pratique - A quoi sert le chauffage ?  Lorsque l’amidon est agité dans de l’eau froide, il forme une suspension, c’est à dire qu’il est insoluble et, dès que l’on arrête l’agitation, il se dépose au fond. Par contre, lorsqu’on chauffe cette suspension d’amidon et que l’on atteint une température dite de gélatinisation, l’eau va pénétrer dans les grains d’amidon et ceux- ci vont gonfler, ce qui se traduit par une augmentation de la viscosité. A noter que la température de gélatinisation de l’amidon de maïs : 62-75°C. - Pourquoi il ne faut pas dépasser 80°C lors du chauffage ?  En continuant à chauffer l’empois d’amidon, on va atteindre un pic de viscosité puis celle-ci va diminuer. Cette diminution s’explique par la perte de la structure granulaire : les grosses molécules (essentiellement l’amylose) sortent du grain pour se solubiliser à l’extérieur de ce dernier. Si l’on continue le chauffage, on va aboutir à une dispersion complète de toutes les macromolécules du grain. - Quel est le rôle du : glycérol ?  La température de transition vitreuse Tg de l’amidon (passage de l’état rigide et cassant à l’état souple et malléable) est d’environ 200°C, ce qui le rend dur à température ambiante. Ces propriétés peuvent être modifiées par insertion de molécules entre les chaines macromoléculaires. Ainsi l’eau et surtout le glycérol sont utilisés comme plastifiants. Le matériau obtenu a alors une Tg plus basse et possède ainsi un comportement thermoplastique. VI. Conclusion - Le principal intérêt et avantage à utiliser des bioplastiques est leur capacité à améliorer l’impact environnemental d’un produit. • Réduction de l’émission de gaz à effet de serre • Economie de ressources fossiles • Possibilité d’utiliser une ressource locale - Les polymères biodégradables présentent des avantages spécifiques en termes d'utilisation ou de gestion des déchets, les grands secteurs d’applications sont l’emballage alimentaire, l’agriculture (films de paillage, pots de transplantation, sacs d’engrais…), le médical (encapsulation des médicaments, fils de suture, implants vasculaires, éléments pour fixation orthopédique) et la cosmétique. - Le handicap majeur des matériaux biodégradables reste leur prix de revient, 1,2 à 3 fois supérieur à leurs concurrents d’origine pétrolière. Mais cela peut s’améliorer avec les futures capacités de production. - Enfin, ce qui peut accélérer la recherche d’alternatives aux matières plastiques synthétiques, c'est l’interdiction de certains de ces polymères. uploads/Industriel/ cr-du-tp1.pdf