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Troisième · Technologie · Chapitre 3

Matériaux et impact environnemental d'un objet technique

Ce que tu sauras faire

  • Classer un matériau dans l'une des quatre familles — métallique, organique, céramique, composite — et distinguer un alliage d'un composite.
  • Nommer les propriétés d'un matériau, dire laquelle se mesure et laquelle s'estime, et relier chaque propriété à la contrainte qu'elle sert.
  • Calculer une masse volumique, une masse ou un volume de matière, et comparer le résultat au niveau chiffré d'un cahier des charges.
  • Choisir un matériau sous contraintes et rédiger la justification en citant la contrainte, la propriété et la valeur, puis nommer le compromis accepté.
  • Associer un procédé de mise en forme à un matériau, à une forme et à une taille de série, et distinguer un assemblage démontable d'un assemblage définitif.
  • Décrire les six étapes du cycle de vie d'un produit et distinguer le cycle de vie de son analyse normalisée, l'ACV des normes ISO 14040 et ISO 14044.
  • Lire les marquages de tri, hiérarchiser réemploi, recyclage et valorisation énergétique, et proposer des leviers d'écoconception en signalant les transferts d'impact.

Au programme du chapitre

  1. Du besoin à la matière : le choix d'un matériau est une décision technique
  2. Les quatre familles de matériaux
  3. Les propriétés d'un matériau : ce que l'on mesure, ce que l'on estime
  4. La masse volumique : la propriété que l'on calcule
  5. Choisir un matériau : confronter les propriétés aux contraintes
  6. Mettre en forme la matière : les procédés
  7. Le cycle de vie d'un produit
  8. L'analyse du cycle de vie : la méthode normalisée
  9. Fin de vie et écoconception

Exercices corrigés

Exercice 1

Pourquoi un matériau composite est-il beaucoup plus difficile à recycler qu'un alliage, alors que les deux sont pourtant des mélanges ?
Un coup de pouce
Demande-toi si, dans chaque cas, on peut encore distinguer les constituants une fois le matériau fabriqué.
Voir la correction pas à pas
Parce que les deux ne sont pas mélangés à la même échelle, et que c'est l'échelle qui commande le recyclage.
Dans un alliage, les éléments sont mélangés à l'échelle des atomes : le laiton est une matière unique et homogène. En le refondant, on obtient de nouveau du laiton. Rien n'est à séparer, puisque rien n'est séparé.
Dans un composite, le renfort et la matrice restent distincts et visibles : les fibres de verre gardent leur identité à l'intérieur de la résine. Pour récupérer l'un ou l'autre, il faudrait les séparer, et aucun procédé industriel courant ne sait le faire à un coût acceptable. On broie donc le composite pour en faire une charge de moindre valeur, ou on le brûle.
Retiens la formule : ce qui fait la performance d'un composite — l'association de deux matériaux aux qualités opposées — est exactement ce qui fait son problème de fin de vie.

Exercice 2

Pourquoi une analyse du cycle de vie commence-t-elle obligatoirement par définir une unité fonctionnelle, avant même de compter la moindre énergie ?
Un coup de pouce
Demande-toi comment comparer honnêtement un objet qui dure dix ans et un objet jeté après un usage.
Voir la correction pas à pas
Parce que sans elle, on compare des choses qui ne rendent pas le même service, et le résultat ne veut rien dire.
Comparer « un sèche-mains » et « une serviette en papier » n'a aucun sens : l'un sert dix ans, l'autre trois secondes. Comparer « une bouteille en verre » et « une bouteille en plastique » n'en a pas davantage si l'une est remplie quinze fois et l'autre une seule.
L'unité fonctionnelle rétablit l'égalité en fixant le service rendu, quantifié : « sécher les mains de 1 000 personnes », « conditionner et transporter 100 litres de boisson ». Tous les impacts sont ensuite rapportés à cette base commune.
C'est la première des quatre phases prévues par la norme ISO 14040, et elle vient en premier pour une raison de méthode : si l'on choisissait l'unité fonctionnelle après avoir vu les résultats, on pourrait toujours en trouver une qui fasse gagner le produit que l'on défend.

Les pièges à éviter

  • Écrire « l'aluminium pèse 2,70 » ou donner une masse volumique sans unité.
  • Confondre le volume de matière et le volume que l'objet occupe ou contient.
  • Confondre un alliage et un composite.
  • Justifier un choix de matériau par « il est plus léger » sans autre précision.

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