Nous vivons à l’ère des plastiques. Dans les temps futurs, les archéologues qui rencontreront les couches géologiques correspondant à notre époque ne s’y tromperont pas : en même temps que les premiers radioéléments des retombées de l’activité nucléaire militaire et civile, ils trouveront les premières couches de ces "plastiques" qui, eux aussi, sont laissés, en un témoignage peu glorieux, aux siècles futurs.
Si ces matières plastiques sont des polymères issus, pour l’essentiel aujourd’hui, de molécules carbonées fossiles extraites du pétrole, elles ont d’abord été fabriquées à partir de corps organiques issus du milieu naturel.
Du coton-poudre au collodion.
A partir de la fin du 18ème siècle, les chimistes sont mis à contribution pour trouver la formule d’explosifs militaires toujours plus puissants. C’est le cas du "fulmicoton". Découvert dans des circonstances fortuites, plusieurs chimistes s’en voient attribuer l’invention autour des années 1850. Sa préparation est simple : du coton trempé dans de l’acide nitrique se transforme en "coton-poudre", "fulmicoton" ou "nitrocellulose", au caractère bien plus explosif que celui de la poudre noire. Difficile à maîtriser quand il est utilisé seul, il aura un avenir militaire limité à certains usages.
De l’acide nitrique et du coton. Fabrication de la nitrocellulose à Besançon. La Nature, 1898.
Paradoxalement il rencontrera le succès dans le civil. La nitrocellulose a pour propriété de se dissoudre dans un mélange d’éther et d’alcool. On obtient alors un vernis fortement adhérent : le collodion.
Associé aux sels d’argent et déposé sur une plaque de verre, ce collodion a été l’un des facteurs de la diffusion de la photographie. Associé au camphre il a donné naissance à un nouveau produit : le "celluloïd".
Du collodion au celluloïd.
Histoire, ou légende, il se transmet le récit d’états du sud américain, à la recherche d’un produit de remplacement à l’ivoire des boules de billard, alors qu’ils étaient soumis aux blocus, pendant la guerre de sécession. On associe à la découverte de ce nouveau produit, John Wesley Hyatt, imprimeur et chimiste amateur américain. Il aurait trouvé la recette d’un produit solide auquel il était possible de donner l’apparence de l’ivoire en associant au collodion, du camphre, produit blanc translucide extrait du camphrier. A partir de 1870, il entreprit, avec succès, de commercialiser le produit, sous un nom qui a traversé le temps, celui de "celluloïd".
Il se faisait cependant contester l’antériorité par Alexander Parkes métallurgiste et chimiste britannique qui, déjà en 1856, avait déposé un brevet pour un produit de la même composition et le commercialisait sous le nom de Parkesine. La justice reconnaissait Parkes comme inventeur mais autorisait la poursuite de la fabrication du celluloïd.
Le celluloïd, thermoplastique, se moule facilement. Pendant des dizaines d’années il a servi à faire une multitude d’objets : manches de couteaux, peignes, poupées, bijoux, corps de stylos, montures de lunettes…
Son inconvénient : il est très combustible. C’est ainsi que les premiers films cinématographiques, réalisés en celluloïd, doivent à présent être conservés dans des enceintes renforcées à cause du risque d’incendie, voire même d’explosion. Abandonné quand d’autres produits plus surs ont été découverts, il ne sert plus, essentiellement, qu’à fabriquer des objets très spécialisés porteurs de tradition comme des balles de ping-pong ou des médiators pour guitaristes.
Le collodion a eu un autre succès industriel à la fin du 19ème siècle : celui de la soie artificielle.
Le succès de la soie artificielle.
"Cette curieuse industrie, dont la France a droit d’être fière, atteint à la période de grande fabrication" (La Nature, 1898).
Son inventeur, Hilaire de Chardonnet (1839-1924) est un ingénieur et industriel de Besançon. En 1884 il dépose un brevet pour une soie artificielle à base de collodion ou nitrocellulose et crée une usine pour sa production, en 1892, à Besançon.
Le procédé est décrit avec détails : fabrication du coton poudre par action d’un mélange d’acide nitrique et d’acide sulfurique sur le coton, lavage et séchage du fulmicoton obtenu, dissolution dans un mélange d’alcool et d’éther sous forte pression, filtration du collodion obtenu, envoi sous forte pression dans une filière, moulinage et retordage pour constituer des fils de diamètre voulu et, pour finir, dénitratation des fils. En effet, avant cette dernière opération, les fils ne sont encore que du coton-poudre, c’est-à-dire un explosif. En plongeant les écheveaux terminés dans une solution de sulfure d’ammonium, qui élimine l’essentiel de l’acide nitrique, on obtient une soie artificielle qui, nous dit l’auteur de l’article, "est aussi belle et aussi brillante que les soies naturelles les plus estimées", même si, reconnaît-il, elle est moins résistante.
Filature de soie artificielle de Chardonnet à Besançon. Revue La Nature, 1998.
Voir aussi : Chardonnet et le premier textile industriel.
Les acétates de cellulose et la viscose.
Le Celluloïd, nitrate de cellulose, étant trop combustible il est progressivement remplacé par des produits plus stables. Premiers d’entre eux les acétates de cellulose obtenus par action de l’acide acétique sur la cellulose ou la viscose résultant de l’action de la soude et du sulfure de carbone. Ce dernier produit a servi à fabriquer une autre forme de soie artificielle : la rayonne.
Dans un article de La Nature daté de l’année 1900, Jean Bonavita, ingénieur des arts et manufactures, prédit un bel avenir à ce dernier produit qui permet, dit-il, "la formation d’un fil continu de cellulose aussi brillant que la soie, aussi fin qu’elle, et qui possède de plus l’avantage d’une longueur indéfinie jointe à une régularité parfaite et d’un prix incomparablement meilleur marché ; à tel point qu’on peut prévoir le jour, où, renonçant à aller chercher le coton lui-même dans les régions lointaines où la nature l’a cantonné, on lui substituera simplement un coton artificiel, plus régulier et plus pur que la cellulose naturelle, filé en longueurs indéterminées, et tiré économiquement de nos bois les plus ordinaires".
Et aujourd’hui ?
La viscose est encore utilisée dans des produits d’emballage comme la cellophane, des éponges, des adhésifs. A Echirolles, dans l’Isère près de Grenoble, un Musée de la Viscose, a été installé sur le site de l’ancienne usine. Il retrace l’histoire de soixante ans d’une usine qui, nous dit sa présentation, "a accueilli, de 1927 à 1989, des hommes et des femmes de plus de quarante nationalités différentes".
Le phénix renaîtrait-il de ses cendres ? Toujours à Grenoble, on redécouvre la richesse chimique du monde végétal au Centre d’Etudes et de Recherches sur les Macromolécules Végétales.
La présentation qu’il fait de son activité est caractéristique des préoccupations économiques et environnementales de notre début de 21ème siècle :
"L’un des défis actuels majeurs en science des polymères est la conception de nouveaux matériaux à partir de ressources naturelles renouvelables issues de la biomasse. Ces matériaux ont vocation à remplacer les produits toxiques ou non-biodégradables dérivés de ressources fossiles, tout en offrant des propriétés (mécaniques, thermiques, optiques, etc.) équivalentes. Les biopolymères, et plus particulièrement les polysaccharides, ont donc émergé comme des composants naturels très attractifs de ces matériaux d’avenir.
Les polysaccharides sont abondants, renouvelables, légers, peu coûteux et biodégradables. Les quantités produites chaque année par une large variété de plantes, d’animaux et de micro-organismes, mais aussi la diversité ultrastructurale de ces macromolécules rendent celles-ci particulièrement attractives en tant que substrats de départ pour des modifications chimiques dans le cadre d’applications spécifiques.
La cellulose par exemple, polymère naturel le plus abondant sur terre (sa production par les plantes est estimée de 50 à 100 milliards de tonnes par an) constitue une source inépuisable de matière première. Ses dérivés sont utilisés dans de nombreuses industries : alimentaire, cosmétique, textile ou emballage.
La démarche du laboratoire se situe à différents niveaux, du fondamental à l’appliqué, de la macromolécule au matériau. Il est tout d’abord nécessaire de comprendre l’organisation et les interactions des constituants de la biomasse afin de s’inspirer de ces architectures composites naturelles, pour élaborer des matériaux nanostructurés innovants. Le cas échéant, les substrats polysaccharidiques seront modifiés chimiquement selon des protocoles respectueux de l’environnement afin de leur conférer des fonctions nouvelles ou d’améliorer leur compatibilité avec diverses matrices".
De la cellulose modifiée chimiquement "selon des protocoles respectueux de l’environnement" pour "remplacer les produits toxiques ou non-biodégradables dérivés de ressources fossiles"… bonne nouvelle.
Souhaitons que ces passionnantes et nécessaires recherches ne soient pas détournées par le monde industriel pour servir d’alibi "vert" à la poursuite du gaspillage des ressources. Un emballage biodégradable ne saurait rendre acceptable un objet polluant ou parfaitement inutile.
Sur le collodion, voir son histoire en médecine et en photographie.
Voir aussi dans La Nature 1898 : Viscose et viscoïd
On peut lire aussi : La Vicose (contribution à l'histoire industrielle des polymères en France par Jean-Marie Michel).
Voir encore : Le militant ouvrier et l'aristocrate. Quand Charles Tillon rendait hommage à Hilaire de Chardonnet.
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pour aller plus loin voir :
Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…
Coupable : le dioxyde de carbone. Pourtant sans ce gaz il n’y aurait aucune trace de vie sur Terre.
L’auteur nous fait suivre la longue quête qui, depuis les philosophes de la Grèce antique jusqu’aux chimistes et biologistes du XVIIIe siècle, nous a appris l’importance du carbone
et celle du CO2.
L’ouvrage décrit ensuite la naissance d’une chimie des essences végétales qui était déjà bien élaborée avant qu’elle ne s’applique au charbon et au pétrole.
Vient le temps de la « révolution industrielle ». La chimie en partage les succès mais aussi les excès.
Entre pénurie et pollutions, le « carbone fossile » se retrouve aujourd’hui au centre de nos préoccupations. De nombreux scientifiques tentent maintenant d’alerter l’opinion publique.
Seront-ils entendus ?
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