Du pétrole au plastique De l’énergie au matériau valorisé

Le plastique est partout ! Les matières plastiques sont utilisées dans les secteurs d’activité les plus variés Elles sont principalement produites à partir d’hydrocarbures

Le pétrole Une roche sédimentaire liquide d’origine organique … extraite des sous-sols terrestres marins

Raffinage du pétrole En raffinant le pétrole, on obtient : du fioul pour le chauffage des logements et des usines du gazole pour les camions et les voitures diesel du kérosène, le carburant des avions de l'essence, le carburant des voitures Des carburants… … mais aussi des composants pour la pétrochimie !

Raffiner, c’est chauffer ! La tour de fractionnement d’une raffinerie de pétrole permet aussi d’obtenir d’autres distillats

La tour de fractionnement Composants légers Les constituants sont séparés par vaporisation et récupérés par condensation 20 °C Gaz 150 °C Naphtas 200 °C Essences Sont successivement recueillis dans la tour de fractionnement Constituants distillés dont la teneur en carbone est supérieure à 10 atomes Kérosène La vapeur monte 300 °C Les liquides descendent Gazole/Fioul 370 °C Huiles Bitume Pétrole brut 400 °C Goudron Composants lourds

La chimie du plastique (1) Tous ces distillats se composent d'hydrocarbures légers qui se distinguent par la taille et la forme des molécules Le pétrole est composé pour l’essentiel de molécules d’hydrocarbures hydrogène carbone atomes

La chimie du plastique (2) Le radical est fonction du nombre d’atomes de carbone : Méthane (CH4) : 1 atome de carbone Ethane (C2H6) : 2 atomes de carbone Propane (C3H8) : 3 atomes de carbone Butane (C4H10) : 4 atomes de carbone Pentane (C5H12) : 5 atomes de carbone  … Octane (C8H18) : 8 atomes de carbone Parmi ces hydrocarbures, ce sont les essences et les gaz qui sont utilisés pour la fabrication des matières plastiques

Le plastique et les hydrocarbures La plupart des plastiques sont fabriqués à partir : d’hydrocarbures 20 °C Gaz Hydrocarbures légers Hydrocarbures lourds 200 °C Essences Gaz Liquides de gaz naturel (2 à 4 atomes de carbone) Essences Condensats (5 à 9 atomes de carbone) 

Le vapocraquage 150 °C À 150 °C, la distillation permet d’isoler les… Les naphtas sont ensuite transformés par craquage, procédé thermique qui permet de fractionner les molécules composant les essences et les gaz en des molécules différentes de plus faible taille : Gaz 800 °C 800 °C C2H4 150 °C Naphtas C3H6 400 °C Essences C4H8 Vapocraquage 200 °C

Vapocraquage et polymérisation Le vapocraquage permet d’obtenir Ces alcènes font l’objet de nouvelles transformations Polyéthylène Polypropylène Etc. éthylène (éthène) Bases de l'industrie des matières plastiques alcènes propylène (propène) (monomères) butylène (butène) Avec l'éthylène, on obtient par réaction chimique avec d'autres corps, d'autres hydrocarbures comme le styrène et le chlorure de vinyle qui sont aussi des produits de départ pour différentes matières plastiques. Pour cela, on essaie d'augmenter le rendement en éthylène en utilisant une température de craquage de 850° C. On obtient ainsi un rendement de plus de 30 %. C2H4 C3H6 C4H8 Polymères

Les étapes de fabrication du plastique Transformation chimique Produit Extraction dans les plateformes pétrolières Hydrocarbures Première transformation : Distillation Naphtas Deuxième transformation : Vapocraquage Monomères Troisième transformation : Polymérisation Polymères Quatrième transformation : Adjuvants/ Additifs Matières plastiques

La production de plastique Dans le monde… … en Europe (UE + CH/N) … soit plus de 10 % de tous les plastiques produits dans le monde 58 Mt (2011) Source : Plastique 2012, « Faits et chiffres », p. 6, PlasticsEurope Market Research Group. 1,5 Mt 1950 280 Mt (2011) 59 000 entreprises 1,45 millions d’emplois 300 milliards d’€ de CA annuel Source : PLasticsEurope Market Research Group (PEMRG)

Les secteurs consommateurs de plastique Il existe différents utilisateurs de plastique 47 millions de tonnes Autres 26,8 % dont secteur médical & loisirs Demande totale des plasturgistes 58 Mt (2011) ** BTP = Bâtiments & Travaux publics * E/E = électrique & électronique E/E* 5,4 % 39 % Automobile 8,3 % Emballage BTP** 20,5 % Demande totale des plasturgistes 47 millions de tonnes

Les secteurs consommateurs de plastique Il existe différents utilisateurs de plastique BTP (bâtiments et travaux publics) Automobile (industrie) E/E (électriques & électroniques) Autres 26,8 % dont secteur médical & loisirs E/E* 5,4 % 39 % Automobile 8,3 % Emballage BTP** 20,5 %

Les secteurs consommateurs de plastique … mais aussi les secteurs : … médical … des loisirs … des emballages 39 % Emballage

Le pétrole dans les activités humaines Répartition des agents principaux utilisateurs de pétrole Agriculture 3,3 % Industrie 5,4 % Usages non énergétiques 11,2 % Résidentiels (chauffage) 11,3 % Transports 68,5 %

… et la part du plastique Répartition des agents principaux utilisateurs de pétrole Agriculture 3,3 % Industrie 5,4 % Usages non énergétiques 11,2 % … pour les matières plastiques Résidentiels (chauffage) 11,3 % 4 % Transports 68,5 %

Consommation finale de produits pétroliers raffinés par secteur En millions de TEP (Tonne équivalent pétrole) 1973 2000 2010 Industrie 24,1 7,1 5,2 Agriculture 3,3 3,5 3,2 Résidentiel-tertiaire 10,8 15,5 32,7 Tableau de la Consommation finale de produits pétroliers raffinés par secteur « Entre 1973 et 1985, d’autres énergies se substituent massivement au pétrole : d’une part, l’apport de l’énergie nucléaire entraîne une baisse de la demande de pétrole pour la production d’électricité (de 15 Mtep en 1973 à 1,3 Mtep en 1985) ; d’autre part, au niveau de la consommation finale, le pétrole est concurrencé par le gaz et l’électricité dans l’industrie. En effet, sa part est presque divisée par deux sur la période dans l’industrie (de 61 % à 32 %) comme dans le résidentiel-tertiaire (de 58 % à 35 %). Depuis 1985, la part du pétrole dans ces deux secteurs se réduit encore pour atteindre respectivement 17 % et 16 %. En revanche, la demande de pétrole poursuit sa croissance dans le secteur des transports, de sorte que ce dernier représente, en 2010, 71 % de la consommation finale totale de pétrole contre 30 % en 1973. » p. 16 (Chiffres clés de l’énergie - Édition 2011 - Service de l’observation et des statistiques). Voir aussi sur le site du développement durable : http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/. Transports 47,3 46,3 25,3 Usages non énergétiques 9,1 14,9 10,7 Usages en tant que matière première, comme dans la pétrochimie par exemple. Total 94,5 88,2 76,2 SOeS, Bilan de l’’énergie © 2010.

Avec le plastique, le pétrole a la vie longue Emballages < à 1 an De multiples usages… Fenêtres : 20 à 40 ans Source : Observatoire de l'énergie, chiffres 2003 et 2004. 4 % pour les matières plastiques Durée d’utilisation Tubes : 30 à 50 ans

Avec le plastique, le pétrole a la vie longue Broyées, lavées… …et transformées en granulées …pour (re)devenir des objets en pastiques Source : Observatoire de l'énergie, chiffres 2003 et 2004. Après une dernière utilisation, le pétrole contenu dans le plastique pourra être transformé… Le cycle peut se répéter plusieurs fois … en énergie

Taux global de valorisation … par pays d’Europe* 2011 pour les déchets plastiques de post-consommation (*UE + Suisse & Norvège) Chiffres pour les 20 premiers pays d’Europe 9 premiers Etats : une politique de valorisation élevée combinée à un important recyclage 32 % 35 % 38 % 32 % Décrochage en termes de valorisation et de recyclage 32 % 32 % Taux de recyclage Pays où le taux est le plus élevé Taux de valorisation énergétique

Taux global de valorisation … par pays d’Europe* 2011 pour les déchets plastiques de post-consommation (*UE + Suisse & Norvège) Chiffres pour les 20 premiers pays d’Europe Le taux moyen de recyclage se situe entre 15 et 30 % Le taux moyen de valorisation énergétique varie entre 15 et 75 % Taux de recyclage Taux de valorisation énergétique

Valorisation des déchets… … de post-consommation en Europe (UE + Suisse & Norvège) Millions de tonnes 30 25,1 Production totale de déchets 25 … soit une augmentation de 2,4 % par rapport à 2010 20 14,9 15 Elimination/Mise en décharge 10,3 Valorisation 10 9 Valorisation énergétique Valorisation énergétique 7 Recyclage Recyclage 5 … soit une augmentation de 4,2 % par rapport à 2010 … soit une augmentation de 5,7 % par rapport à 2010 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Valorisation des déchets Les effets conjugués des politiques incitant … … au recyclage … à la valorisation énergétique Résultat de : La participation des citoyens Les évolutions juridiques Les initiatives de collecte des emballages La sensibilisation croissante à l’environnement L’action des entreprises de recyclage Résultat de : La hausse de l’utilisation des déchets plastiques post-consommation comme combustible complémentaire dans les centrales électriques et les cimenteries La modernisation des usines d’incinération qui permettent de traiter plus de déchets avec de meilleurs rendements

Le traitement des emballages plastiques … en Europe (UE + Suisse & Norvège) 5 Mt 5,1 Mt Valorisation énergétique Recyclage Valorisation 65,9 % (10,14 Mt ) Autres 26,8 % dont secteur médical & loisirs 18,1 Mt Volonté politique forte au niveau européen de supprimer la mise en décharge des déchets plastiques E/E* 5,4 % 39 % 15,4 Mt Automobile 8,3 % Emballage Pour en savoir plus : Livre vert sur une stratégie européenne en matière de déchets plastiques dans l’environnement (http://ec.europa.eu/environment/waste/pdf/green_paper/green_paper_fr.pdf). BTP** 20,5 % Déchets d’emballages plastiques en fin de vie PlasticsEurope, EuPC, EuPR et EPRO © 2010 Demande totale des plasturgistes Demande des fabricants d’emballages plastiques 34,1 % (5,24 Mt) 47 millions de tonnes  * E/E = électrique & électronique ** BTP = Bâtiments & Travaux publics Décharge

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