Le polyéthylène : avantages et inconvénients de ce matériau

Le polyéthylène : définition

Le polyéthylène, aussi connu sous le sigle PE, est un matériau issu de la pétrochimie. Il s’agit du plastique le plus couramment utilisé dans le monde, fabriqué de façon industrielle.

C’est un chimiste allemand du nom d’Hans Von Pechmann qui a découvert pour la première fois le polyéthylène en 1898. En 1933, 2 chimistes anglais obtinrent ensuite une molécule plus stable et facile à fabriquer. Ce n’est finalement qu’à la fin des années 30 que le matériau commença à trouver son utilité et ses domaines d’application. L’emploi de ce matériau comme isolant pour les fils et câbles lors des premières installations de radar aurait contribué à la victoire britannique lors de la Bataille d’Angleterre en 1940. Puis, les chimistes Karl Ziegler et Giulio Natta créèrent des catalyseurs capables de fabriquer du polyéthylène. Ils obtinrent pour cette découverte le prix Nobel de chimie en 1953.

Les différents types de polyéthylènes

Il existe plusieurs catégories de polyéthylènes, variant selon leur densité et masse moléculaire. Les principaux sont :

• les polyéthylènes à basse densité ou PELD, qui sont légers, malléables et flexibles ;
• les polyéthylènes à haute densité ou PEHD, qui sont plus rigides et résistants ;
• les polyéthylènes téréphtalates ou PET, qui sont un type de polyester léger et incassable, servant surtout à remplacer le verre.

Où est produit le polyéthylène ?

La production en masse du polyéthylène débutera dès les années 60, pour s’accélérer ensuite au fil des années. En 2021, la capacité de production mondiale était de 130,5 millions de tonnes par an.

L’Amérique du Nord (Etats-Unis et Canada), avec plus de 23 millions de tonnes en 2021, et l’Asie (Chine, Inde, Thaïlande, Japon) font partie des plus gros fabricants de polyéthylène. Du côté de l’Europe, l’Allemagne et la Belgique sont les plus gros exportateurs. La France dispose pour sa part de plusieurs sites de production de polyéthylène en Seine-Maritime, dans les Bouches-du-Rhône et dans le Nord.

(source : L’élémentarium.fr).

Quelles sont les étapes de fabrication du polyéthylène ?

Le polyéthylène est fabriqué à partir de pétrole transformé. Il est obtenu par polymérisation d’éthylène (d’où son nom). Il s’agit d’une réaction chimique, à haute température ou haute pression. Ce procédé industriel demande l’emploi de catalyseurs ou réacteurs. Il induit le rassemblement de plusieurs molécules, afin d’en créer une grosse. Celle-ci se présente sous forme de granulés, liquides ou poudres. Les matériaux sont ensuite formés par moulage et ajouts d’additifs, en fonction des propriétés recherchées.

Désormais, ce matériau peut aussi être fabriqué à partir de bioéthanol provenant de la fermentation de canne à sucre. Ce polyéthylène « vert » a été mis au point en 2007 par l’entreprise de pétrochimie brésilienne Braskem.

Les différentes utilisations du polyéthylène

Le plastique polyéthylène est omniprésent : nous l’utilisons au quotidien dans des domaines très diversifiés et en sommes fortement dépendants. En moyenne, 100 millions de tonnes de polyéthylène sont produites chaque année.

Le polyéthylène dans l’industrie agro-alimentaire

Il s’agit de l’un des plus gros secteurs d’utilisation du polyéthylène : ne dégageant ni goût ni odeur, ce matériau est idéal pour tout ce qui touche à l’alimentation.

Il est ainsi prisé pour la fabrication de :

• bouteilles en plastique pour boissons (eau, lait, jus…), mais aussi aliments (ketchup, huiles…) ;
• films alimentaires ;
• barquettes ;
• bouchons ;
• pailles ;
• planches à découper ;
• plans de travail ;
• additifs alimentaires (cire servant d’agent d’enrobage pour les fruits frais).

Le polyéthylène pour fabriquer tous types d’emballages

Le polyéthylène permet de fabriquer toutes sortes d’emballages : des sacs plastiques (courses, congélation, poubelles…) aux emballages de produits cosmétiques et pharmaceutiques (tubes de crème, flacons, pots), en passant par les boîtes en plastique type Tupperware, ou encore les bidons de produits ménagers.

La moitié de la production de polyéthylène sert ainsi à confectionner des emballages.

D’autres utilisations du polyéthylène

Mais le polyéthylène est également présent dans d’autres industries, comme celles du bâtiment ou des transports. Ses propriétés peuvent en effet aussi bien remplacer le caoutchouc que le Kevlar® (polyamide). On le retrouve par exemple pour la confection de :

• jouets pour enfants ;
• casques et gilets pare-balles ;
• mobiliers ;
• tuyaux et bâches ;
• isolants et gaines pour fils électriques ou câbles ;
• revêtements de sols et toitures, plinthes murales ;
• bassins et cuves de rétentions d’eau ou de produits chimiques ;
• pneus, sièges de voitures, revêtements protecteurs pour motos, jerricans de carburant, coques de bateaux ;
• brosses à dents et rasoirs ;
• semelles de chaussures ;
• filets et articles de sport comme les planches, voiles, chaussures de ski ;
• prothèses médicales, cathéters et implants chirurgicaux ;
• rubans adhésifs ;
• etc.

Quels sont les avantages du polyéthylène ?

Un matériau particulièrement polyvalent

Les différents types de polyéthylènes sont prisés pour leurs nombreuses propriétés, qui permettent un large spectre d’utilisations dans tous les domaines.

Parmi leurs qualités, citons :

• l’imputrescibilité (ils ne peuvent pas pourrir) ;
• la légèreté ;
• la résistance à de nombreuses agressions (abrasion, chocs, pression, hautes températures, UV, froid, agents chimiques, eau, oxydation, traction…) ;
• la flexibilité (la matière a tendance à s’étirer plutôt qu’à casser) ;
• la simplicité d’utilisation et de nettoyage.

Les polyéthylènes peuvent aussi être teints, permettant d’offrir de nombreuses possibilités entre les matériaux transparents, opaques ou colorés. Ils sont aussi faciles à traiter pour obtenir différents aspects : lisse, rugueux, grainé, etc.

Il s’agit donc d’un matériau particulièrement adaptable, ce qui explique sa popularité.

Un matériau peu cher et facile à produire

Si le polyéthylène est si répandu, c’est aussi parce qu’il est bon marché. Son mode de fabrication est simple et peu coûteux. Il s’agit souvent du matériau présentant le meilleur rapport qualité / prix.

Un plastique recyclable

Le polyéthylène est 100% recyclable. Cela signifie qu’il peut être réutilisé de nombreuses fois, pour diverses applications.

Quels sont les inconvénients et limites du polyéthylène ?

Un mode de fabrication qui impacte l’environnement

La production de polyéthylène est polluante à différents niveaux.

Tout d’abord, elle nécessite l’exploitation d’une matière première non renouvelable et polluante à extraire : le pétrole. Sa fabrication nécessite aussi l’utilisation de produits chimiques, qui peuvent être rejetés dans l’air. La production de ce matériau plastique est également gourmande en énergie (eau, électricité, gaz…). Enfin, les transports terminent de faire gonfler le bilan carbone de la production de polyéthylène.

Or, nous produisons en masse et de plus en plus : 318 millions de tonnes d’emballage plastiques seront produit à l’échelle mondiale d’ici à 2050 si nous suivons le rythme de consommation actuel, soit 180 millions de plus qu’en 2018. Il faudrait alors dédier 20% de la consommation de pétrole à la fabrication du plastique.

Le fléau de la pollution plastique

En 1997, l’océanographe américain Charles J. Moore découvrait ce que l’on considérera comme un nouveau continent fait uniquement de plastique, qui rassemble des tas de déchets flottants dans le Pacifique. Chaque minute, l’équivalent d’un camion-poubelle de déchets plastiques continue à être rejeté dans les mers et océans, illustrant la gravité de la pollution plastique actuelle. De 10 à 20 millions de tonnes de plastique termineraient ainsi dans les océans chaque année.

Cette pollution représente un danger pour l’environnement et la biodiversité. L’ingestion de nanoplastiques (toutes petites particules invisibles à l’œil nu) serait responsable de la mort de 1,4 million d’oiseaux et 14 000 mammifères marins. Si l’on continue sur cette lancée, les estimations indiquent qu’il y aura davantage de plastiques que de poissons dans les océans à l’horizon 2050.

Mais cette pollution plastique a également des conséquences sur la santé humaine, puisque des microplastiques ont été retrouvés dans des échantillons d’eau potable prélevés à différents endroits du globe.

Même si le polyéthylène est recyclable, sa réutilisation reste dans les faits encore trop peu développée et inadaptée au nombre de déchets générés. Au niveau mondial, seuls 9% des déchets plastiques ont été recyclés en 2019. 22% ont été mal gérés ou à l’origine de dépôts sauvages dans l’environnement. En France, les produits en plastique doivent être placés dans la poubelle dédiée au tri sélectif. Ils sont ensuite retriés, broyés, nettoyés, séchés, puis transformés en paillettes ou granulés pour pouvoir être réutilisés. Le recyclage reste coûteux, énergivore et pas toujours simple à mettre en œuvre. S’il n’est pas recyclé, le polyéthylène est enfoui dans le sol ou incinéré, ce qui engendre le dégagement de résidus polluants. Mais les déchets plastiques que nous ne pouvons pas gérer peuvent aussi être envoyés dans d’autres pays, continuant à impacter l’environnement.

Le polyéthylène n’est pas biodégradable, ce qui signifie qu’il ne peut pas se décomposer naturellement grâce à des organismes vivants. Il faut compter 100 ans pour la dégradation d’un simple briquet et plus de 400 ans pour celle d’un sac plastique.

(sources : Le Monde, Sud Ouest, Conservation Nature, Science Environnement, No Plastic In My Sea)

Des solutions pour améliorer son traitement

Les gouvernements de plusieurs pays tentent de se pencher sur ce problème, par exemple en instaurant la fin des emballages à usage unique. Car plus de la moitié des produits plastique fabriqués deviendra un déchet en mois d’une année. En France, la loi anti-gaspillage a fixé un objectif à 2040 pour bannir définitivement leur utilisation.

Les grandes entreprises, responsables d’une majeure partie de la pollution plastique, s’engagent au fur et à mesure à utiliser davantage de matières recyclées.

Autre piste prometteuse : des chercheurs ont découvert une larve capable de dévorer le polyéthylène de façon rapide. Un espoir possible vers sa biodégradation.

Enfin, des alternatives à cet incontournable plastique tendent à se développer, notamment grâce aux bioplastiques obtenus à partir de plantes ou d’algues.

(sources : GEO et OCDE)