Synthèse d'un bioplastique

 

Nous avons choisi , de prendre pour éxperimentation la synthèse d'un bioplastique à base d'amidon de maïs. Nous avons choisi cette éxperimentation , tout d'abord car le bioplastique est une alternative non négligeable à l'avenir en ce qui concerne les problèmes environnementaux que pose le plastique, ensuite parceque cette éxperience est réalisable par des lycéens de 1 ère S. En revanche , la synthèse d'un plastique comme celui-ci est une éxperience difficilement réalisable parfaitement sans plusieurs essais , nous avons remarqué que plusieurs paramètres entraient en jeu dans cette expérimentation, il est donc néscessaire de connaître plusieurs "trucs et astuces" afin de réussir une parfaite synthèse...

L'utilisation d'un bioplastique à la place du plastique nous amenerais à changer le cycle de vie du plastique au sein de l'environnement , c'est d'ailleur son seul et grand intêret, voici le concept :

 

 

 

 

Experience 1:

Nous avons réalisé l'éxperience dans les laboratoires de notre lycée, les professeurs encadrants nous ont aidé à rassembler les réactifs néscessaires à la synthèse du plastique puis nous nous sommes débrouillés seuls pour le reste .

La synthèse d'un bioplastique

Objectif:


Synthétiser un bioplastique biodégradable à base d’amidon de maïs.


Durée de l'éxperience:

40 minutes.

Consignes méthodologiques et de sécurité :


·  Lunettes et gants obligatoires pour chacun car manipulation (chauffage) d’acide
chlorhydrique et de NaOH.
·  Hydroxyde de sodium (NaOH). Risque : provoque de graves brûlures. Sécurité : en
cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l'eau et
consulter un spécialiste. Le NaOH utilisé ici est dilué à 0.1 M (risque réduit).
·  Acide chlorhydrique (HCl). Risques : Provoque des brûlures. Irritant pour les voies
respiratoires. Le HCl utilisé ici est dilué à 0.1 M (risque réduit). Sécurité: en cas de
contact avec la peau: laver abondamment à l'eau. En cas de contact avec les yeux:
rincer abondamment à l'eau en maintenant les paupières écartées (au moins 10
minutes). Consulter un ophtalmologiste.
·  Glycérol : Risques : Aucun danger. Sécurité : En cas de contact oculaire : Rincer
immédiatement à l’eau. En cas de contact cutané : Rincer à l’eau et au savon.
·  Toujours verser l’acide dans l’eau et non le contraire pour éviter les projections.
·  Utilisation de maniques pour saisir l’erlen chaud et pour la mise dans l’étuve.
·  Rester bien calme

Réactifs et matériel :


Réactifs :

- 2.5 g amidon de maïs
- Eau distillée
- 2 ml glycérol (solution 50% vol dans de l’eau distillée)
- Colorant alimentaire liquide (quelques gouttes)
- 3 ml HCl 0.1M
- 3 ml NaOH 0.1M


Matériel :

- 1 bécher de 250 ml
- 1 bécher de 100 ml
- 1 balance
- 1 erlenmeyer de 100ml

- Une puce magnétique
- Une plaque de verre de 15 x 15 cm
- Une étuve (90-100°C)
- Tubes Falcon de 15 ml gradués
- Pipettes en plastique graduées
une pour l’eau distillée (20 ml) + poires
- 1 baguette en verre
- Gants et lunettes de protection
- 1 plaque chauffante/agitateur magnétique + 1 thermomètre (110°C)

Protocole:

1/ Remplir à 1/3 environ le bécher d’eau distillée, le mettre chauffer (jusqu’à ébullition) sur
la plaque chauffante. Il servira de bain marie.


2/ Peser (directement dans l’erlen de 100 ml) 2.5 g d’amidon de maïs.


3/ Ajouter dans l’erlen 2 ml de glycérol.
Note : Le glycérol va servir de plastifiant. Il n’interagit pas chimiquement avec la
matrice dans laquelle il est dispersé. Il permet simplement d'augmenter le volume libre
entre deux chaînes de polymères pour en diminuer les interactions et ainsi favoriser le
mouvement de l'une par rapport à l'autre. La présence de ce plastifiant permet de
diminuer le chauffage car le plastifiant a déjà introduit du volume libre entre les
chaînes. On passe donc d'un matériau rigide à un plastique. Le film fabriqué sera ainsi
plus résistant à la tension et à la flexion. De plus, l’ajout de glycérol rend le film
plastique transparent, ce qui est bien pratique au niveau d’applications, notamment
dans le domaine de l’emballage.


4/ Ajouter quelques gouttes de colorant alimentaire (couleur au choix).


5/ Ajouter enfin 20 ml d’eau distillée et 3 ml d’HCl.
Note : L’HCl sert à favoriser la déstructuration du grain d'amidon par un phénomène
d'hydrolyse ménagée. On favorise alors la séparation amylose/amylopectine et le
passage de l'amylose en solution. Un amidon déstructuré est tout simplement un
amidon qui ne se trouve plus sous sa forme originelle de grain: les polymères le
constituant (amylose et amylopectine) sont dispersés. Chimiquement, il n'y a aucune
différence (les chaînes de glucose sont juste un peu plus courtes à cause de l'acide).


6/ Mélanger à l’aide de la baguette en verre.

 

7/ Mettre l’agitateur magnétique dans la solution et la faire chauffer en agitant au bain marie.
Surveiller la température avec le thermomètre. Quand la température est de 100 °C, continuer
le chauffage et l’agitation encore pendant 15 minutes.
Qu’obtenez-vous ? (un mélange homogène très visqueux qui va peu à peu se reliquéfier
légèrement)
Note : Le chauffage sert à déstructurer le grain d'amidon. Une fois déstructuré,
l’amidon mélangé au glycérol peut être mis en forme.


8/ Ajouter de 1 à 3 ml de NaOH 0.1M suivant la viscosité obtenue après le chauffage.


9/ Sans se brûler (maniques !), verser le mélange sur la plaque de verre, bien étaler avec la
baguette en verre et laisser sécher à l’étude à 90-100°C pendant 1h.
Note : Cette étape sert à éliminer l'excès d'eau pour gélifier les polysaccharides


10/ Retirer la plaque de l’étuve lorsque les bords sont secs mais que le centre est encore
gélatineux.

 


11/ Séparer le film plastique coloré de la plaque de verre avec les doigts. Laisser sécher à l’air
libre sur la table.

(Retrouvez les photos dans l'album de notre site web ! )

 

Lorsque nous avons sorti les coupelles en verre de l'étuve, nous avons laissé sécher le plastique à l'air libre comme il nous était indiqué. Mais lorsque nous avons tenté de décoller une partie du film plastique collé aux coupelles, nous avons eu beaucoup de mal à l'en détacher. Le plastique adhérait fortement et il était difficile de ne pas déchirer le fin film que nous décollions. 
Nous avons réfléchi à un autre moyen de prélever le plastique. Nous avons alors pensé à deux solutions possible :

-Soit laisser les coupelles refroidir et reposer réellement pendant 24h, puis retenter l'extraction.

-Soit chauffer les coupelles afin de rendre le plastique plus malléable et le décoller facilement de la paroi en verre.

Les deux essais se sont révélées pertinents : nous avons pu extraire avec moins de peine un peu plus de bio plastique à base d'amidon de maïs.

Bio plastique prélevé à la fin de notre éxperience.

 

Bio plastique prélevé à la fin de notre éxperience.

Sur ces photographies vous pouvez observer le "fruit" de notre première éxperience.

 

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