Protocole exp

1

L'ABC du papier recyclé

• Protocole expérimental
• 1 Matériel requis
• 2 fabrication de la pâte
• 3 Manipulations spécifiques aux sortes de papier
• 4 fabrication des feuilles
• Graphiques et Tableaux importants
• Tableau du rendement
• Tableau de consommation deau et de produits
  chimiques
• Comparaison de blancheur des papiers
• Explication des résultats (discussion)
• Résultats qualitatifs 1
• Résultats qualitatifs 2
• Résultats qualitatifs 3
• Résultats quantitatifs
• Cycle du recyclage du papier
• Conseils pratiques

2

Matériel requis

• Au cours de cette expérience, nous fabriquerons
  cinq sortes de papier recyclé 
• le papier écologique (100 recyclé)
• le papier désencré
• le papier blanchi au peroxyde dhydrogène
• le papier blanchi à lhypochlorite de sodium (eau
  de javel)
• le papier désencré et blanchi au peroxyde
  dhydrogène
• Les papiers qui seront fabriqués proviennent de
  papier issu de déchet de consommation dans les
  proportions massiques suivantes 
• 750 g de journaux (50 de la pâte à papier)
• 300g de cartons de boîtes de céréales (20 de la
  pâte à papier)
• 300 g de papier dordinateur utilisé (20 de la
  pâte à papier)
• 150 g de revues (10 de la pâte à papier)
• Matériel requis 
• cinq béchers de quatre litres (trempage)
• un malaxeur
• bassine de (dimensions)
• une balance
• une grosse cuillère
• un tamis (voir lannexe pour la méthode de
  fabrication)
• deux plaques

Retour au menu principal
3

Fabrication de la pâte

• Manipulations communes aux cinq sortes de papier
• 1) PRÉPARATION DE LA PÂTE
• Déchirer les différentes sortes de papier en
  petits carrés denviron 2 cm. Mélanger de façon à
  obtenir une répartition égale des différentes
  sortes de papier.
• Peser exactement environ 300g du mélange de
  papier. Le mettre à tremper dans la bassine dans
  3 litres deau chaude durant 6 heures.
• Égoutter le mélange. Malaxer léquivalent de 35
  petits carrés à la fois dans 250 ml deau chaude
  durant 45 secondes. Passer ainsi tout le mélange
  au malaxeur. Rajouter de leau chaude de façon à
  obtenir un total de 8 L de pâte.
• Transvider immédiatement dans la bassine de 18L
  (45cm x 30cm x 12cm) tout en remuant
  continuellement pour éviter quun dépôt de fibres
  ne saccumule au fond.
• Pour la suite, se référer aux différentes
  méthodes relatives à chaque sorte de papier qui
  sont expliquées plus bas.

Retour au menu principal
4

Manipulations spécifiques

• Suite des manipulations pour le papier écologique
• Se référer à la fin des manipulations communes
  aux cinq sortes de papier pour la suite.
• Suite des manipulations pour le papier désencré
• Ajouter la solution de silicate de sodium à la
  mixture en brassant pour bien mélanger. Attendre
  le gonflement des fibres, soit environ 48 heures.
• Effectuer la filtration sous vide avec le papier
  filtre de 10 mm en sassurant de bien rincer la
  pâte en ajoutant 1,5L deau au résidu. Recueillir
  celui-ci.
• Le laver en utilisant le savon biodégradable.
  Rincer à laide dune passoire avec 2L deau.
• Effectuer la filtration sous vide avec le papier
  filtre de 150 mm. Recueillir le filtrat, qui est
  constitué des fibres de papier.
• Remettre la pâte en suspension dans leau selon
  les proportions initiales (un total de 8 L de
  pâte doit être obtenu, ajouter des quantités
  deau en conséquence).
• Se référer à la fin des manipulations communes
  aux cinq sortes de papier pour la suite.
• Suite des manipulations pour le papier blanchi à
  lhypochlorite de sodium
• Ajouter la solution dacide chlorhydrique à la
  mixture en brassant pour bien mélanger. Laisser
  agir quelques minutes avant dajouter la solution
  dhypochlorite de sodium. Laisser agir cette
  dernière durant quatre ou cinq jours.
• Effectuer la filtration sous vide en sassurant,
  encore une fois, de rincer le résidu avec 1,5 L
  deau. Recueillir celui-ci.
• Le laver en utilisant le savon biodégradable.
  Rincer à laide dune passoire avec 2L deau.
• Remettre le résidu en suspension dans les
  solutions dacide chlorhydrique et dhypochlorite
  de sodium. Laisser agir 2 heures avant de refaire
  une filtration sous vide en rinçant très bien
  pour bien laver les produits chimiques du papier,
  en ajoutant 1,5L deau au résidu.
• Laver à nouveau le résidu en utilisant le savon
  biodégradable. Rincer avec 2L deau.
• Remettre la pâte en suspension dans leau selon
  les proportions initiales (un total de 8 L de
  pâte doit être obtenu, ajouter des quantités
  deau en conséquence).

Retour au menu principal
5

Fabrication des feuilles

• 2) FABRICATION DES FEUILLES
• Ajouter à la pâte la solution damidon et bien
  remuer.
• Mettre la pâte sur le tamis de la manière
  suivante  plonger rapidement le tamis à la
  verticale à lextrémité la plus éloignée de soi.
  Le ramener vers soi tout en remettant le tamis à
  lhorizontale et ce, en dessous de la pâte.
  Sortir le tamis contenant la pâte et laisser
  égoutter lexcédent deau.
• Transférer cette feuille de papier de la manière
  suivante  déposer le feutre directement sur la
  feuille formée. Ajouter la plaque sur le feutre
  et retourner rapidement en tenant fermement la
  plaque et le tamis ensemble. Tapoter doucement
  sur le tamis si la feuille ne tombe pas
  delle-même. Recommencer en superposant feutre et
  papier et mettre lautre plaque sur le dessus.
  Presser ce montage en ajoutant du poids réparti
  également sur la plaque, par exemple des
  dictionnaires ou des béchers remplis de pâte.
• Faire sécher pour commencer au four conventionnel
  durant quelques heures à 75C, jusquà ce que les
  feuilles ne soient plus quhumides. Séparer
  celles-ci et terminer le gros du séchage au
  séchoir à cheveux en plaçant la feuille sur le
  tamis par exemple. Laisser à lair libre pour
  enlever le reste dhumidité.

Retour au menu principal
6

TABLEAU du rendement
Types de papiers 100 écologique Blanchi à lhypochlorite de sodium Blanchi au peroxyde dhydrogène Désencré Désencré et blanchi au peroxyde dhydrogène
Rendement () 72,40 67,18 68,49 66,89 62,52
Retour au menu principal
7

Tableau de la consommation d'eau et de produits
chimiques
Types de papiers Quantités de produits Papier 100 écologique Blanchi à lhypochlorite de sodium Blanchi au peroxyde dhydrogène Désencré Désencré et blanchi au peroxyde dhydrogène
Acide chlorhydrique (15) (mL) - 50
Hypochlorite de sodium (5,25) (mL) 1500
Peroxyde dhydrogène (17) (mL) 1500 1500
Silicate de soude (28) (mL) 400 400
Amidon (5) (mL) 13,25 13,25 13,25 13,25 13,25
Consommation deau pour cinq feuilles (L) 11 18 18 14,5 21,5
Retour au menu principal
8

Comparaison de la blancheur des papiers

• De gauche à droite
• Papier 100 écologique
• Papier désencré
• Papier blanchi au peroxyde dhydrogène
• Papier blanchi à leau de Javel
• Papier désencré et blanchi au peroxyde
  dhydrogène

Retour au menu principal
9

Explication des résultats 1

• Résultats qualitatifs
• Tout dabord le papier 100 écologique, comme son
  nom lindique, est celui dont limpact néfaste
  sur lenvironnement est le plus minime. En effet,
  le seul point négatif de la méthode de
  fabrication de ce papier est la grande quantité
  deau quil utilise. Pour seulement 217,20 g,
  soit léquivalent de 5 feuilles de papier 100
  écologique nous avons utilisé au minimum 11
  litres deau. Cette quantité considérable est
  tout de même 4 fois inférieure à celle du papier
  fait à partir de fibres cellulosiques
  non-recyclées puisque le papier 100 écologique
  ne requiert aucune transformation du bois en
  fibres. Cest effectivement cette étape dans la
  fabrication du papier classique qui consomme la
  plus grande quantité deau.
• Pour ce qui a trait à la blancheur, le papier
  100 écologique est beaucoup plus foncé quune
  feuille de papier conventionnel non-recyclée.
  Ceci est dû au fait quil na subi aucun
  traitement. Ainsi sa couleur gris brunâtre
  provient des encres contenues dans les papiers
  utilisés pour sa fabrication. Nous avons choisi
  de ne pas blanchir ce papier afin dobtenir un
  papier le plus écologique possible puisque toutes
  les techniques de blanchiment sont nocives pour
  lenvironnement. Or la très grande majorité des
  papiers, toutes catégories confondues, sont
  blanchis. Cest pourquoi notre papier 100
  écologique ne pourra jamais être dune couleur
  similaire au papier conventionnel.
• Pour sa part, le papier désencré a nécessité
  lusage de 400 mL de silicate de soude à 28.
  Cette solution est rejeté avec leau de rinçage
  et se retrouve donc directement dans les plans
  deau. Sachant que ce produit est
  particulièrement nocif pour la faune aquatique,
  cest là un point négatif à ce type de papier. De
  plus, le papier non recyclé ne nécessite aucune
  étape de désencrage puisque les fibres
  cellulosiques du bois sont vierges. Nous pouvons
  donc affirmer quà ce niveau, le papier recyclé
  est plus néfaste pour lenvironnement. La
  consommation en eau entre aussi en
  considération  pour produire 200,7g de papier
  désencré, soit léquivalent de cinq feuilles, il
  faut au moins 14,5 litres deau en plus de celle
  utilisée pour effectuer la filtration sous vide.
  Le papier désencré est dune couleur dun gris
  brun foncé et nous notons la présence de taches
  brunâtres. Nous pouvons affirmer que laction du
  silicate de soude a été obtenue  laffinité
  entre lencre et les fibres de papier a été
  rompue. Cest en fait létape de lélimination
  des particules dencre qui a échouée. Ces
  particules sont donc restées en suspension dans
  la pâte et sy sont mélangées. Cest ce qui
  explique la présence de telles parcelles à peine
  visibles à lœil nu dans le papier et qui lui
  donne cette teinte foncée. Il est important de
  noter que nos papiers montrent deux types damas
  dencre. Les plus petites particules dencres
  sont celles qui étaient présentes sur les papiers
  dorigine, et qui, lors du malaxage ont été
  déchiquetés puis répartis dans la pâte. Elles
  sont facilement perceptibles sur tous nos papiers
  de par leur petites tailles et leurs couleurs
  variées( ceci selon les papiers utilisés au
  départ). Les autres particules dencres résulte
  du désencrage. Elles figurent donc uniquement sur
  les papiers désencrés. Elles résultent de léchec
  de notre technique de désencrage  lencre ayant
  été détaché des fibres dorigines, celle-ci na
  pas été correctement éliminé. Les particules
  dencres se sont plutôt agglomérer entre elles
  pour former des amas brunâtres visibles à lœil
  nu.
• Théoriquement, le papier désencré aurait dû être
  dune couleur plus uniforme et ne présenter
  aucune forme de résidus dencre.

Retour au menu principal
10

Explication des résultats 2

• Le papier blanchi à lhypochlorite de sodium est
  définitivement nocif pour lenvironnement. En
  effet, lorsque le chlore contenu dans cette
  substance est rejeté avec les eaux de lavage dans
  la nature il entre en contact avec des matières
  organiques. Il forme des organochlorés qui, à
  long terme, ont différentes répercussions sur les
  écosystèmes. En industrie, cette méthode de
  blanchiment est la plus utilisée. La consommation
  deau relative à la production du papier blanchi
  à lhypochlorite de sodium est de 18 litres sans
  compter leau nécessaire aux différentes
  filtrations sous vide pour fabriquer 201,5g de
  papier, léquivalent de cinq feuilles. Puisque le
  papier est traité deux fois à lhypochlorite de
  sodium et que laction de ce produit est très
  violente, nous devons donc le rincer après chaque
  traitement. Cette grande consommation deau est
  une autre faille à cette méthode de fabrication.
• Bien que la production de ce type de papier soit
  très nocive pour lenvironnement, la couleur du
  papier blanchi à lhypochlorite de sodium se
  rapproche significativement de la couleur du
  papier classique. Cependant, la couleur pâle de
  ce papier amplifie le contraste avec les
  particules dencre restantes. Nous observons donc
  plusieurs petits points dencre de différentes
  couleurs qui sont issus des papiers dorigine
  formant la pâte. Suite au malaxage, les fibres se
  sont entremêlées entraînant avec elles les
  particules dencre. Il est important de
  mentionner que le blanchiment nagit pas sur
  lencre mais seulement sur les fibres
  cellulosiques. Toutefois, il faut noter que ces
  particules dencre sont présentes dans tous nos
  papiers, ce nest que la pâleur de ce papier qui
  les fait ressortir (elles nauraient
  théoriquement pas dû apparaître dans les papiers
  désencrés).
• La technique de blanchiment au peroxyde
  dhydrogène est beaucoup moins néfaste pour
  lenvironnement que la technique de blanchiment à
  lhypochlorite de sodium. Cela sexplique par le
  fait que le peroxyde dhydrogène se dégrade
  facilement. Malgré ceci, il reste néfaste pour
  lenvironnement. Tout comme lhypochlorite de
  sodium le peroxyde dhydrogène est rejeté avec
  les eaux de lavages dans les plans deau, où il a
  un impact néfaste sur les écosystèmes marins. Sa
  consommation deau est équivalente à celle
  utilisée pour la méthode de blanchiment à
  lhypochlorite de sodium, soit une quantité deau
  denviron 18 L pour une production de 205,46 g de
  papier.
• La couleur de ce papier est beige pâle. Tout
  comme lautre papier blanchi, on distingue
  clairement les petites particules dencres des
  papiers dorigines. Bien que le peroxyde
  dhydrogène soit moins polluant que
  lhypochlorite de sodium, selon notre expérience,
  son action blanchissante est beaucoup moins
  efficace.

Retour au menu principal
11

Explication des résultats 3

• Le papier désencré et blanchi au peroxyde
  dhydrogène est issu de la méthode de fabrication
  qui rejoint le plus la méthode de fabrication
  industrielle du papier recyclé. Cette méthode est
  la combinaison des méthodes de désencrage et de
  blanchiment au peroxyde dhydrogène. Son impact
  sur lenvironnement est donc doublement nocif
  puisquil rejette les deux produits chimiques
  associés aux techniques de désencrage et de
  blanchiment. Cette union des deux méthodes
  impliquent également une consommation deau plus
  élevée, soit de 21,5 L deau 187,6 g de papier.
  De plus, cette valeur ne contient pas les
  quantités deau requises pour les nombreuses
  filtrations sous vide.
• La couleur de ce papier est beige foncé.
  Théoriquement, ce papier aurait du être celui se
  rapprochant le plus de la couleur du papier
  classique non-recyclé. Cependant, suite à léchec
  de la technique du désencrage, la pâte, avant le
  traitement de blanchiment, était déjà dune
  couleur foncée. Laction blanchissante du
  peroxyde dhydrogène est donc moins visible que
  celle du papier non-désencré blanchi au peroxyde
  dhydrogène, puisquici, la pâte était
  initialement dune teinte plus foncée. Tout comme
  pour le papier uniquement désencré, le papier
  blanchi et désencré montre également des amas de
  particules dencres. Cependant, elles sont moins
  visibles parce que le peroxyde dhydrogène a
  exercé son action blanchissante sur celle-ci.
  Cependant, les petites particules dencres
  résultant du malaxage (particules multicolores)
  sont restés intacts puisque le blanchiment nagit
  pas sur celles-ci.
• La qualité générale de nos papiers recyclés
  diffère grandement des qualités du papier
  classique non-recyclé. En effet, par des tests de
  qualités, nous nous sommes basés sur des critères
  précis afin de comparer ces deux types de papier.
  Tout dabord, nous avons constaté que nos papiers
  recyclés ont une texture beaucoup plus rugueuse
  que celle du papier conventionnel. Ceci est
  attribuable à la mauvaise répartition des fibres
  lors du tamisage. Premièrement, la pâte récupérée
  par le tamis était plus dense au centre du tamis
  quaux extrémités de celui-ci ce qui entraînait
  une agglomération de fibres au milieu de la
  feuille. Deuxièmement, le laps de temps écoulé
  entre la fabrication de la première et la
  dernière feuille a causé la précipitation des
  fibres au fond de la bassine. Nous attribuons
  également la texture rugueuse de notre papier à
  notre technique de presse. En effet, la pression
  effectuée par les béchers remplis de pâte était
  inégale. De plus, les nombreuses épaisseurs de
  feutre ont également réduit luniformité du poids
  de la presse. Nous navons pas mis cette presse
  dans le four lors du séchage ce qui a causé un
  gondolement des feuilles de papier.
• Ensuite, la présence de filaments de fibres lors
  de leffacement et de la déchirure des papiers
  est en partie causée par le fait que les fibres
  soient courtes. En effet, le malaxage des fibres
  a réduit leur taille. Puisque que se sont les
  longues fibres qui maintienne la cohésion entre
  les fibres de papier, la réduction de leur
  longueur a pour effet de les rendre facilement
  détachables. Cest pourquoi, lors de
  leffacement, la simple friction dune gomme à
  effacer sur le papier arrache les fibres de
  celui-ci. De plus, labsence de létape de triage
  des fibres fait en sorte que celles-ci
  sorganisent aléatoirement. Ceci diminue
  également la cohésion entre les fibres. Ainsi,
  lorsquon déchire le papier, la disposition
  désordonnée des fibres empêche la déchirure
  dêtre droite puisquelle suit la disposition des
  fibres. Nous observons donc la présence de
  filaments de fibres.
• Notre papier recyclé est également nettement plus
  résistant que le papier conventionnel. Il est
  donc moins malléable que celui-ci. Dune part, la
  résistance de nos papiers est principalement
  causée par la présence de fibres de cartons qui
  composent 20 de notre pâte à papier recyclé. Le
  procédé industriel de fabrication de papier
  recyclé utilise toujours la même sorte de papier
  dans sa pâte que la sorte de papier quils
  veulent fabriquer. Du carton nentrerait donc
  jamais dans la composition dune pâte à papier
  destiné à faire du papier dimpression. Dautre
  part, nos papiers sont beaucoup plus épais que la
  feuille de papier dimpression non recyclée sur
  laquelle nous nous sommes basés pour effectuer
  nos tests de qualités. La malléabilité dun
  papier très épais est donc nécessairement plus
  faible que celle dun papier mince.
• Labsorption de nos papiers recyclés est
  comparable à celle dun papier non recyclé. En
  effet, lajout damidon est le seul facteur
  dinfluence de labsorbance dun papier autant
  recyclé que conventionnel. Ainsi, ce ne peut être
  que la quantité damidon ajoutée à notre pâte qui
  a influencé ce facteur.

Retour au menu principal
12

Explication des résultats 4

• Résultats quantitatifs
• Premièrement, nous nous attendions à un rendement
  inférieur à celui des industries puisque nous ne
  disposons pas des mêmes installations et nos
  instruments sont beaucoup moins efficaces que les
  leurs. Toutefois, nous remarquons que le
  rendement du papier 100 recyclé est le plus
  significatif puisquil sapproche le plus du
  rendement théorique attendu, soit de 80 à 85 .
  Il est fort évident quil occupe la première
  position en ce qui a trait au classement des
  meilleurs rendements puisquil est également
  celui ayant subit le moins de manipulations. Il
  na pas subit ni de filtration sous vide ni de
  lavage avec du savon. Les pertes sont donc
  beaucoup moins importantes que celles des autres
  techniques utilisées. Le papier 100 recyclé
  est immédiatement suivit par les méthodes de
  blanchiment au peroxyde dhydrogène et à
  lhypochlorite de sodium. En effet, ces méthodes
  apparaissent en seconde position puisquelles ne
  subissent que deux lavages et aucune filtration
  sous vide. Ces deux manipulations sont des
  sources de pertes considérables mais elles le
  sont beaucoup moins que les méthodes suivantes.
  Pour ce qui est de la méthode de désencrage au
  silicate de soude, elle est lune des plus
  néfaste et lune des moins efficaces.
  Effectivement, elle doit subir au total trois
  étapes avant dobtenir la pâte désirée. Nous
  avons du faire deux filtrations sous vide de même
  quun lavage. Ces trois manipulations ont
  grandement contribuées à augmenter les pertes, et
  ainsi, faire diminuer le rendement. Toutefois,
  cette technique ne savère pas être la moins
  efficace. Incontestablement, il en revient à la
  technique de production du papier désencré au
  silicate de soude et blanchi au peroxyde
  dhydrogène. Cette méthode est sans aucun doute
  la moins rentable et la moins écologique. Elle
  nécessite un total de quatre manipulations dont
  deux filtrations sous vide de même que deux
  lavages avec du savon. Nous savons à cette étape
  que ces manipulations nécessitent énormément
  deau et contribuent davantage aux pertes.
  Cest avec cette méthode que nous avons obtenu un
  rendement séloignant le plus de la valeur
  attendue.
• Jugement sur la précision
• La méthode de tamisage, cest-à-dire celle de
  plonger le tamis dans une bassine remplie de pâte
  et de le ressortir de manière à récupérer une
  quantité inconnue de pâte pour la fabrication
  dune feuille, ne permet pas davoir des feuilles
  de même épaisseur. En effet, lorsque la pâte est
  tamisée puis égouttée, leau quelle comporte est
  récupérée par la bassine contenant la pâte,
  augmentant la dilution de celle-ci. Cela
  influence la répartition des fibres comme
  lépaisseur de chaque feuille de papier ne
  permettant pas détudier des variables telle que
  la rugosité. Il sagit là du principal facteur
  dimprécision de lexpérience effectuée. La
  presse constitue également un facteur
  dimprécision. Puisquelle exerce une pression
  inégale sur la pâte et quelle na pas été
  utilisée lors du séchage des feuilles dans le
  four, elle aurait pu biaiser nos résultats en ce
  qui a trait à la rugosité. De plus, la
  consommation deau ayant été un aspect important
  de notre expérience manque de précision puisque
  les béchers de 4L employé arrêtent leur gradation
  à 3,5L, ce qui implique quen remplissant le
  bécher il est possible de légèrement dépasser 4L
  comme il est possible de ne pas latteindre.
  Leau consommée pour la filtration sous vide
  nayant pas été quantifiée contribue également à
  cette imprécision sur la consommation deau.
  Pour ce qui est de la qualité des fibres
  employées, elle demeure incertaine puisque nous
  ne connaissons pas le stade de recyclage auquel
  les fibres provenant du papier journal et du
  carton 100 recyclé sont rendues. Nous ne savons
  donc pas si les fibres ont déjà été recyclées
  huit fois, ce qui affecterait la qualité du
  papier recyclé obtenue.

Retour au menu principal
13

Le cycle du recyclage
Retour au menu principal
14

Conseils pratiques
Retour au menu principal