Comment sont fabriquées les bouteilles en plastique ?

Quel plastique est utilisé pour la fabrication des bouteilles ?

Commençons par la base. Le plastique qui compose la grande majorité des bouteilles présentent sur le marché n’est pas présent naturellement dans la nature. C’est en fait le résultat d’un procédé scientifique dont l’ingrédient principal est le pétrole.

Les bouteilles en plastique peuvent être fabriquées à partir de plusieurs plastiques différents :

• Le PE-HD (polyéthylène haute densité) : essentiellement utilisé pour la fabrication de flacon ;
• Le PP (polypropylène) : commence à être utilisé dans la fabrication des bouteilles ;
• Le PC (polycarbonate) : destiné à la fabrication de bouteilles réutilisables (biberon par exemple) ;
• Le PLA (acide polylactique) : c’est un plastique compostable qui commence à arriver sur le marché ;
• Et enfin, le plastique PET : c’est le matériau le plus utilisé dans la fabrication de bouteilles en plastique

Le PET étant le plastique le plus utilisé (et de loin) dans la fabrication des bouteilles, nous allons nous focaliser sur celui-ci dans la suite de cet article.

Du pétrole brut au plastique

Le pétrole brut est une huile minérale naturelle formée d’hydrocarbures. Cette huile est composée de molécules elles-mêmes constituées d’atomes d’hydrogène et de carbone. Ces molécules ne possèdent pas toutes le même nombre d’atomes et possèdent donc des caractéristiques différentes.

Les réserves de pétrole se situent en général entre 2000 et 4000 mètres de profondeur sous la surface de la terre. Pour récupérer ce pétrole, la méthode utilisée est le forage.

Une fois récolté, le pétrole est envoyé dans des usines de raffinage. Le raffinage est un procédé industriel permettant la transformation du pétrole brut en divers produits finis comme l’essence, le kérosène, le gazole, le fioul lourd, le naphta (produit recherché pour la fabrication du plastique) ou encore certains gaz tels que le butane et le propane.

Quel que soit le produit fini recherché (comme le plastique par exemple), le raffinage s’effectue en 3 étapes :

• la distillation,
• la transformation et l’amélioration,
• la fabrication.

La distillation du pétrole

Cette première étape consiste à séparer les différents éléments (différentes molécules) qui composent le pétrole en fonction de leur température d’évaporation. Pour ce faire, le pétrole est chauffé à une température d’environ 400 °C dans une tour de distillation : c’est l’étape de craquage. La tour de distillation est décomposée en plusieurs étages et possède une hauteur d’environ 50 mètres et une largeur de 8 mètres (source : Grande Encyclopédie Larousse).

Sous l’effet de la température, les différentes molécules du pétrole vont se volatiliser et monter dans la tour de distillation.

La température à l’intérieure de la tour décroit avec la hauteur. Cette diminution de la température permet la liquéfaction des différents éléments (retour à l’état liquide).

Ainsi, les éléments les plus légers tels que les gaz, sont récupérés tout en haut de la tour, alors que les éléments les plus lourds sont récupérés en bas. C’est comme cela que les différents éléments constituant le pétrole sont séparés. Afin de mieux comprendre cette petite explication, je vous invite à regarder l’image ci-dessous.

Comme vous pouvez le constater sur la figure, une fois le pétrole distillé, plusieurs éléments sont récupérés. Celui qui nous intéresse, c’est le Naphta. Il s’agit d’une essence légère qui est à l’origine du plastique. A noter que la distillation du pétrole permet d’obtenir environ 22% d’essence (naphta + essence lourde).

La distillation du pétrole est une étape gourmande en énergie et donc très polluante. Mais comme vous pouvez le constater, plusieurs éléments découlent de cette transformation. La pollution qui découle de cette étape n’est donc pas à remettre en totalité sur le dos des bouteilles en plastique. Mais rappelons tout de même que les bouteilles plastiques ne sont pas indispensables dans les pays disposant d’un accès facile à l’eau potable comme c’est le cas en France.

Rappelons également que le naphta est une essence légère. Après quelques étapes de transformation, le naphta pourrait être utilisé comme carburant dans l’automobile par exemple.

La transformation du naphta

Une fois le naphta récupéré, il faut encore le transformer avant de pouvoir envisager fabriquer une bouteille en plastique. Cette étape de transformation s’appelle le vapocraquage.

Le vapocraquage consiste à injecter dans le naphta une quantité de vapeur d’eau comprise entre 30% et 100% de la masse de naphta (c’est donc énorme). Le tout est ensuite chauffé à 800°C ce qui nécessite encore beaucoup d’énergie.

A l’issue de cette étape, on récupère différents monomères et celui qui nous intéresse dans cet article, c’est l’éthylène. L’éthylène subit ensuite quelques transformations (oxydation puis hydratation) et se transforme en éthylène glycol. A ce stade, on est tout proche d’avoir fabriqué du plastique.

Il ne reste plus qu’à mélanger cet éthylène glycol avec de l’acide téréphtalique, et on obtient enfin ce plastique tant attendu sous forme de granulé. Il s’agit du Polytéréphtalate d’éthylène également appelé PET. 

D’après l’article sur le Polytéréphtalate d’éthylène de Wikipédia, il faut environ 1.9 kg de pétrole brut pour obtenir 1 kg de PET.

A l’image de la première étape, le vapocraquage permet d’obtenir plusieurs plastiques différents dont certains peuvent s’avérer bien plus utiles que le PET.

La fabrication de la bouteille

Le plastique PET sous forme de granulé est ensuite transporté jusqu’à l’usine de fabrication des bouteilles en plastique.

Ces granulés sont éventuellement mélangés avec du PET recyclé mais seulement à hauteur de 10% car le plastique recyclé perd de ses qualités mécaniques. Comprenez donc au passage qu’une bouteille plastique n’est pas recyclable à l’infini.

La fabrication passe par deux étapes :

• Le moulage d’une préforme
• Le moulage de la bouteille

Les granulés de PET sont chauffés à environ 350°C jusqu’à l’obtention d’un liquide épais. Ce liquide est ensuite injecté dans un moule pour former la préforme (également appelé paraison).

Après refroidissement, la préforme est envoyée vers la zone de soufflage. A cette étape, la préforme est réchauffée, puis soufflée à la forme voulue.

Ottmar Brandau, Inside the mold, 31 Octobre 2006

Comme vous pouvez vous en douter, pour chauffer le granulé ou la préforme, il faut soit du charbon, soit du pétrole…

Que devez-vous retenir de cet article ?

Tout d’abord, vous devez retenir que les bouteilles plastiques ne sont pas indispensables dans les pays où l’accès à l’eau potable est facile ce qui est tout à fait notre cas en France. Et même lorsque l’accès à l’eau potable est difficile, il reste toujours des alternatives. Remplacer les bouteilles plastiques par des bouteilles en verre en mettant en place un système de consigne en est le parfait exemple. Le plastique utilisé dans la fabrication des bouteilles d’eau représente donc un gaspillage de ressource phénoménal.

Ensuite, vous devez retenir qu’il faut en moyenne 1,9 kg de pétrole brut pour produire 1 kg de plastique PET. Rappelez-vous qu’il s’est vendu plus de 480 milliards de bouteilles en plastiques à travers le monde en 2016. Si l’on prend un poids moyen de 35 grammes par bouteilles vide, cela nous donne les chiffres suivants :

• 16,3 millions de tonnes de bouteilles plastiques vides ont été produites en 2016.
• 31 millions de tonnes de pétrole ont été nécessaires.
• Une grande partie des bouteilles produites ne sont pas recyclées.

Pour terminer, il faut retenir que la pollution n’est pas seulement visuelle. Le processus de fabrication engendre une pollution de l’air dont on se passerait bien.