Le caoutchouc est une matière fascinante qui présente des caractéristiques uniques. Qu’il soit naturel ou synthétique, il est utilisé dans de nombreux domaines de notre vie quotidienne. Découvrez les particularités de cette substance élastique qui ne cesse de nous étonner.
Le caoutchouc, une matière spéciale
Il existe deux types de caoutchouc : le caoutchouc naturel et le caoutchouc synthétique. Bien qu’ils partagent certaines caractéristiques, ils diffèrent néanmoins par leurs propriétés distinctes.
Dans la nature, le caoutchouc est naturellement produit avec la sève d’hévéa, des arbres que l’on peut trouver en Australie par exemple.
Son origine
Plusieurs arbres proposent naturellement une production de caoutchouc :
- La guayule ;
- Le caoutchouc ;
- Le Castilla elastica ;
- Le pissenlit de Russie ;
- Le Funtumia elastica ;
- L’hévéa ;
- Le caoutchouc d’herbe.
Ces arbres sont généralement présents en Amérique, notamment près du Mexique.
Le latex, provenance du caoutchouc, est composé à 70 % d’eau et à 30 % de matière sèche.
Pour la production synthétique de caoutchouc, celle-ci est réalisée de manière chimique.
Le caoutchouc naturel
Le mot “caoutchouc” provient de l’indien : “cao” (bois) et “ochu” (pleurer). Lorsque l’on pratique une incision dans l’écorce de l’hévéa, un liquide laiteux appelé latex s’écoule goutte à goutte. Il est composé d’un tiers de caoutchouc et de deux tiers d’eau. Le latex est filtré puis traité avec une solution acide diluée. La coagulation se produit, le caoutchouc solide apparaît en suspension. Après laminage, les feuilles de caoutchouc sont séchées et pressées en balles, constituant ainsi la matière première utilisée dans l’industrie.
En début 2020, malgré la crise sanitaire due au COVID-19, la culture d’hévéas est en forte hausse dans les pays d’Afrique comme le Congo ou le Gabon. En effet, le monde se prépare à un redémarrage et les besoins en caoutchouc risquent d’augmenter fortement. Cependant, les exportations ont chuté de près de 20 % en raison de la baisse de l’économie asiatique. Le Gabon reste néanmoins confiant car il dispose de productions solides de matières premières telles que le pétrole et le manganèse, qui lui assurent une économie stable.
Le caoutchouc synthétique
En 1929, on a réussi à fabriquer un polymère du butadiène et du styrène en présence de sodium comme catalyseur. Ce polymère, appelé S.B.R. (styrène-butadiène rubber), a été développé industriellement par l’Allemagne après 1930. En 1942, les États-Unis, privés par les Japonais de leurs approvisionnements en caoutchouc naturel, ont développé la production de S.B.R en améliorant les propriétés mécaniques de ce produit. Cet élastomère synthétique, supérieur au caoutchouc naturel, équipe actuellement l’ensemble de nos automobiles.
Un polymère est un ensemble de plusieurs molécules assemblées : les macromolécules. Il existe de nombreux polymères, naturels ou synthétiques. C’est le cas, par exemple, des fibres naturelles qui composent le bois ou le papier. Côté polymères synthétiques, on retrouve le plastique, le caoutchouc, la colle ou encore la résine.
Caoutchouc et écologie
Jeté dans la nature, le caoutchouc ne se dégrade qu’en plusieurs milliers d’années. En effet, il peut se révéler être un puissant polluant. On peut le réutiliser dans la fabrication de certains enrobés routiers, par exemple.
Le caoutchouc n’est pas un matériau recyclable, contrairement aux matières plastiques habituelles. En effet, aucune méthode n’a encore été trouvée pour lui permettre de conserver ses caractéristiques. Cependant, il peut être réutilisé pour d’autres produits, tels que des bitumes, par exemple.
En raison de ses caractéristiques et de sa biodégradabilité limitée, le caoutchouc jeté dans la nature peut être considéré comme un matériau écotoxique. On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant.
Produire le caoutchouc
Une fois extrait, le caoutchouc est séché afin d’éliminer l’eau, puis pressé. Ensuite, d’autres molécules telles que du zinc, du soufre, du carbone ou encore de la silice lui sont ajoutées. Pour finir, des polymères synthétiques sont incorporés pour lui conférer des propriétés élastiques.
Ensuite, vient la vulcanisation, qui consiste à donner au caoutchouc sa structure indéformable et son élasticité. La vulcanisation est une opération chimique qui lie les chaînes de polymères grâce à des ponts sulfures. De l’oxyde de zinc est ajouté en tant que catalyseur.
Les usages du caoutchouc
De nos jours, nous consommons plus de 22 mégatonnes de caoutchouc, dont 9 mégatonnes sont d’origine naturelle. Environ 70 % de la production est directement utilisée dans la fabrication de pneus. Ensuite, il est utilisé dans l’industrie pour la fabrication de gaines, de courroies, etc.
Le gazon synthétique utilisé dans les sports de raquettes, par exemple, contient également du caoutchouc. En médecine, le latex est souvent utilisé pour les gants jetables, bien qu’il puisse provoquer des allergies aux protéines de l’hévéa.
Si son usage le plus connu est la fabrication de pneus automobiles, le caoutchouc peut se retrouver dans d’autres matériaux tels que les revêtements de piscines ou encore les chaussures. En réalité, il peut avoir des applications sur tout objet qui nécessite de l’étanchéité et de l’étirabilité.
Exercices d’application
Exercice 1
Sous quel état se trouve le caoutchouc dans le latex qui s’écoule des saignées de l’hévéa ?
Dans le latex qui s’écoule des saignées de l’hévéa, le caoutchouc se trouve à l’état liquide, mélangé avec l’eau.Que faut-il faire pour que le latex coagule ? Qu’obtient-on après coagulation ?
Afin que le latex coagule, il faut le filtrer, puis le traiter dans une solution acide diluée. Le caoutchouc apparaît sous forme de solide en suspension.Qu’est-ce que le laminage ? Qu’obtient-on après le laminage ?
Le laminage est un procédé de fabrication qui permet de réduire l’épaisseur d’un matériau en le comprimant entre deux cylindres tournant dans des sens opposés. Ainsi, après le laminage des feuilles de caoutchouc, on obtient une réduction de leur épaisseur initiale.Pourquoi les industriels fabriquent-ils du caoutchouc de synthèse ? Donnez plusieurs raisons.
Les industriels fabriquent principalement du caoutchouc de synthèse car le caoutchouc naturel est une matière première qui risque de s’épuiser. De plus, le caoutchouc synthétique présente des propriétés mécaniques supérieures à celles du caoutchouc naturel.Recherchez une ou plusieurs propriétés mécaniques concernant le caoutchouc.
Le caoutchouc possède de nombreuses propriétés mécaniques : il est incompressible, élastique, imperméable à l’air, aux gaz et à l’eau, il a une capacité d’amortissement des chocs et des vibrations, et il est résistant aux hautes et basses températures après vulcanisation.Citez quelques exemples.
La production mondiale de caoutchouc synthétique a connu un développement important à partir de 1938, suite à l’obligation des Américains de le développer en raison du manque d’approvisionnement en caoutchouc naturel causé par les Japonais. Quant au caoutchouc naturel, sa production augmente légèrement chaque année.L’intérêt de cet exercice réside dans plusieurs points :
- Acquisition d’une connaissance approfondie sur le caoutchouc.
- Capacité à traiter l’information à partir de différents supports pour répondre correctement aux questions.
- Réalisation d’un schéma à partir d’un tableau.
Exercice 2 (type BAC)
L’hévéa (Hevea brasiliensis) est un arbre de la famille des Euphorbiacées. Il produit un latex qui est utilisé pour fabriquer du caoutchouc.
On cherche à expliquer comment l’hévéa peut produire des molécules de caoutchouc.
Matériel expérimental : montage d’une feuille d’Elodée au microscope.
Document 1 : électronographie d’une coupe dans l’écorce (non chlorophyllienne) d’un hévéa.
Les cellules laticifères possèdent une enzyme particulière : la rubber-transférase-REF.
Document 1 : électronographie d’une coupe dans l’écorce (non chlorophyllienne) d’un hévéa.
Étapes simplifiées de la synthèse du caoutchouc :
Document 2 : suivi de molécules organiques dans les cellules chlorophylliennes de l’hévéa.
Des cellules chlorophylliennes extraites des feuilles d’hévéa sont éclairées et alimentées en CO2 marqué au carbone 14 pendant un temps très bref. Puis elles reçoivent à nouveau du CO2 non marqué. Les tracés indiquent la quantité de carbone marqué retrouvée dans certaines molécules extraites de ces cellules.
Question :
À partir de vos connaissances, des informations extraites des documents fournis et du matériel expérimental mis à votre disposition, expliquez comment l’hévéa produit des molécules de caoutchouc.
Note: The original article contained several exercises that are not included in the revised article.
