Les superabsorbants

RAPPORT DE TRAVAUX PERSONNELS ENCADRÉS

Les billes d’eau, leur principe de fonctionnement et leur utilité

Thème général : Matière et forme

Sous thème : Nouvelle matière, matière technique

GASQUET Gabriel et LOMBARD Emilie

Lycée d’Altitude 2017-2018

TPE – 1S1/1S3

Professeurs référents : Mr. Lejeune - Mme. Lemercier

SOMMAIRE

Introduction…………………………………………………………..…………....p.3

I/ Les bille d’eau et les polymères super-absorbants…………………...p.4

II/ Les billes d’eau et leur utilité dans notre futur……………………….p.9

Synthèse générale………………………………………………………………..p.11

Sources……………………………………………………………………………..p.12

Introduction

Dans un premier temps nous voulions travailler sur une forme de sonar avec une bille, qui en fonction de son temps de chute, calculait la profondeur d’un milieu aquatique.

Mais après une longue réflexion nous avons décidé de nous pencher sur la question des super-absorbants. Ils ont d’importantes capacité d'absorption de liquide organique, souvent de l’eau. Découverts il y a peu de temps, ils ont révolutionné le quotidien de la population mondiale durant le XXème siècle. En effet ces super-absorbants sont présents dans notre vie quotidienne, notamment dans les produits de consommation courante, comme les couches-culottes ou les billes d’eau, pour la décoration. Ils pourraient, dans un futur plus ou moins proche, limiter au maximum la sécheresse dans le monde, puisqu’ils permettent de stocker et conserver l’eau sous forme solide.

Dans nos travaux nous avons, à travers les billes d’eau, essayer de comprendre ce que sont les super-absorbants, de quoi sont-ils composés, comment gonflent-ils, et surtout à quoi peuvent-ils servir à une échelle humaine, ainsi qu'industrielle.

Pour cela nous avons réalisé plusieurs expériences ainsi que des recherches, qui ont eu pour but de trouver réponses à nos questions. Dans un premier temps nous exposerons les billes d’eau et les super-absorbants, puis nous nous pencherons sur la question de leur utilité pour notre futur et celui de la planète.

I/ Les billes d’eau et les polymères super-absorbants

Dans un premier temps nous avons axé nos travaux sur la manière dont les billes d’eau gonflent. Pour cela, nous avons réalisé des expériences ayant pour but de faire gonfler les billes avec différentes eaux. Nous avons donc positionné cinq pots, remplis à 50ml chacun, avec de l’eau saturée salée, saturée sucrée, distillée, distillée et mise au froid, ainsi que de l’eau du robinet. Puis nous avons laissé les billes gonfler pendant une semaine. Les résultats sont les suivants :

Différents types d’eau

Moyenne du diamètre des billes (mm)

Eau saturée salée

4.5

Eau saturée sucrée

10.2

Eau distillée

11.5

Eau distillée mise au froid (à 8°C)

10.9

Eau du robinet

8.8

D’après ce données (expérimentales), nous arrivons à conclure que les billes placées dans l’eau distillée à température ambiante sont les plus efficaces (11.5mm de diamètre), comme d’après nos espérances.

Mais nous nous sommes demandé si ces billes conservent l’eau de manière durable. Pour vérifier cela nous avons laissé les billes sans eau sous un film plastique pendant une semaine puis deux. Les résultats sont les suivants :

Différents types d’eau

Moyenne du diamètre des billes après une semaine (mm)

Moyenne du diamètre des billes après deux semaines (mm)

Eau saturée salée

Cristallisation

Cristallisation

Eau saturée sucrée

Cristallisation

Cristallisation

Eau distillée

10.6

10.5

Eau distillée mise au froid (8°C)

9.6

9.0

Eau du robinet

7.8

7.1

On observe également que les billes d’eau mises dans l’eau distillée conserve un maximum d’eau, pendant longtemps.

Nous avons laissé dans de l’eau distillée cinq billes d’eau pendant quatre semaines, il s’est avéré que les billes d’eau se dissolvent au bout d’un certain temps et laissent des “fils” colorés, visibles à l’oeil nu. Nous pensons que ces”fils” sont en réalité des polyacrylates de sodium de la famille des polyélectrolytes (super-absorbants)

Polyacrylates de sodium, zoom 4 (billes laissée en décomposition 4 semaines dans l’eau)

Polyacrylates de sodium, zoom 10 (billes laissée en décomposition 4 semaines dans l’eau)

Nous nous sommes demandé si ces polyacrylates étaient également présents dans une billes sèche. En effet on peut les observer au microscope :

Polyacrylates de sodium, zoom 60 (bille à sec)

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