Données industrielles

Formule

Les copolymères styréniques : styrène-butadiène (SBR), styrène-acrylonitrile (SAN), acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), acrylonitrile-styrène-acrylate (ASA)… sont traités au chapitre caoutchoucs, élastomères et résines styréniques.

Historique

La découverte du polystyrène remonte à 1839, mais son exploitation à grande échelle, en Allemagne et aux États-Unis, date des années 30, la première fabrication industrielle ayant eu lieu en 1933. Le premier procédé utilisé (suspension aqueuse) fonctionnait en « discontinu ». Dès les années 40 apparaissent des procédés de polymérisation « en masse », continus ou discontinus. Le procédé « masse continu » triomphe dans les années 60, grâce notamment aux progrès technologiques permettant d’évacuer la chaleur produite par la polymérisation (environ 710 kJ/kg).

Le polystyrène expansé a été inventé en 1944 par Ray Mc Intire (1919-1996) alors qu’il travaillait pour Dow Chemical sur les caoutchoucs flexibles. Cette découverte fût le fruit du hasard : l’idée de départ était de copolymériser du styrène et de l’isobutène sous pression. Le styrène fut le seul à polymériser et l’isobutène se vaporisa, s’immisçant dans la matrice du polymère. Commercialisé sous le nom de Styrofoam, ce matériau rigide de faible densité a d’abord été utilisé comme isolant thermique pour le bâtiment.

Fabrication industrielle

On distingue trois types de polystyrènes : le polystyrène « cristal » (PS, non cristallin mais portant ce nom à cause de son aspect transparent), le polystyrène « choc » et le polystyrène expansé (PSE). Sans aucun ajout, le polystyrène est solide à 20°C et pâteux à 120°C, la fusion s’opérant entre 150°C et 170°C. Le polystyrène est généralement inflammable et combustible, la dégradation commençant dès 350°C et l’auto-inflammation vers 490°C. D’une densité réelle de 1,03 à 1,05, le polystyrène est soluble dans les hydrocarbures chlorés et aromatiques.

Élaboration du polystyrène « cristal » (GPPS en anglais) :
Le procédé, mettant en œuvre une suspension aqueuse, est encore utilisé pour obtenir des masses molaires élevées : en milieu aqueux inerté au diazote, en présence de plastifiant (fluidifiant, par exemple : huile minérale) et de catalyseur peroxydique (peroxyde de benzoyle et hydroperoxyde de tertiobutyle), le monomère, structuré sous forme de gouttelettes dans la suspension grâce à l’action d’un surfactant (polyalcool vinylique et phosphate tricalcique), polymérise sous forme de perles. A la fin, la polymérisation, en plusieurs étapes de 95°C à 120°C, atteint 99,95 %.

Le procédé masse continu consiste à effectuer la polymérisation – en plus du catalyseur et du plastifiant – en présence d’un diluant, l’éthylbenzène (0 à 15 % en masse, recyclé en fin de polymérisation), qui diminue la viscosité du milieu réactionnel et autorise un meilleur contrôle des températures (de 80°C à 170°C).

Le polystyrène est livré sous forme de billes de 0,2 à 0,3 mm de diamètre.

Élaboration du  polystyrène « choc » (HIPS en anglais) :
Il est obtenu en ajoutant au milieu réactionnel de 2 % à 10 % de polybutadiène. Il possède une très bonne résistance aux chocs, mais il est non transparent. En présence de quantités plus importantes de butadiène, on obtient des copolymères styrène-butadiède (SBR), traités au chapitre caoutchoucs, élastomères et résines styréniques.

Élaboration du polystyrène expansé (PSE) : il est constitué à 98 % d’air.
Il existe deux types de PSE : les polystyrènes expansés moulés (PSE-M) et les polystyrènes expansés extrudés (PSE-E).

Le PSE-M est obtenu à partir d’un polystyrène « expansible » qui n’est rien d’autre qu’un polystyrène cristal auquel on a ajouté, en cours de polymérisation, un agent d’expansion, le pentane (C₅H₁₂), dont la température d’ébullition, à la pression atmosphérique, est de 35°C. Une pré-expansion est opérée à la vapeur d’eau puis une période de stabilisation permet aux perles de PS pré-expansées de perdre leur excédent d’eau. Enfin, dans un moule, on les expanse et on les moule à la vapeur.

Le PSE-E est quant à lui obtenu lors de l’extrusion par injection sous pression d’un gaz (les HCFC ont été remplacés par le pentane) dans le polymère cristal fondu.

La présence au sein du polystyrène expansé de particules de graphite qui donne un produit gris permet d’accroitre de 20 % le pouvoir d’isolation du matériau.

L’utilisation des catalyseurs métallocènes a par ailleurs permis l’élaboration d’un PS syndiotactique permettant des applications techniques. Le SPS, plastique technique, est doté d’une résistance thermique accrue (point de fusion de 270°C) et d’une résistance chimique élevée. Il trouve des applications dans l’électronique, les équipements électriques et l’automobile. Par exemple le groupe Idemitsu, possède au Japon à Chiba, une capacité de production de 9 000 t/an.

Productions

La capacité mondiale de production est, en 2018, de 25,0 millions de t/an dont 14,7 millions de t/an pour le polystyrène compact et 10,3 millions de t/an pour le polystyrène expansé. Pour le polystyrène compact, les capacités de production sont situées à 35,7 % en Asie (hors Chine), 24,0 % en Chine, 16,2 % en Amérique du Nord, 16,0 % en Europe, 5,0 % en Amérique du Sud, 3,1 % au Moyen Orient et en Afrique.

Productions, en 2018.

en milliers de t

	Polystyrène compact		Polystyrène expansé
Monde	10 400
Union européenne	1 994		1 582
États-Unis et *Canada **Canada et Mexique	1 876 **		491*
Taipei chinois	724
Japon	655		113
Corée du Sud	580		455
France	420		150
Allemagne	224, en 2013		493

Sources : American Chemistry Council, The Japan Plastics Industry Federation, APIC country reports et Eurostat

Commerce international

Pour le polystyrène compact : en 2019.

Principaux pays exportateurs sur un total mondial de 3,192 millions de t en 2018.

en milliers de t

Taipei chinois	524		États-Unis	187
Malaisie	309		Corée du Sud	148
France	285		Italie	135
Hong Kong	262		Thaïlande	130
Singapour	228		Allemagne	125

Source : ITC

Les exportations de Taipei chinois sont destinée à 51 % à la Chine, 10 % à Hong Kong, 9 % au Vietnam…

Principaux pays importateurs :

en milliers de t

Chine	1 246		Pays Bas	111
Malaisie	211		Hong Kong	92
Turquie	210		États-Unis	88
Allemagne	205		France	79
Mexique, en 2018	128		Canada	74

Source : ITC

Les importations de la Chine proviennent à 24 % de Taipei chinois, 18 % de Malaisie, 13 % de Hong Kong, 9 % de Corée du Sud.

Pour le polystyrène expansé : en 2019.

Principaux pays exportateurs sur un total mondial de 1,953 million de t en 2018.

en milliers de t

Chine	262		Belgique	97
Pays Bas	243		Iran, en 2018	97
Taipei chinois	235		États-Unis	91
France	122		Corée du Sud	87
Mexique, en 2018	118		Turquie	74

Source : ITC

Les exportations de la Chine sont destinée à 12 % à la Corée du Sud, 10 % au Vietnam…

Principaux pays importateurs :

en milliers de t

Pologne	238		Roumanie	65
États-Unis	204		Chine	64
Allemagne	156		Mexique, en 2018	61
France	130		Pays Bas	60
Italie	116		Suède	49

Source : ITC

Les importations polonaises proviennent à 32 % d’Allemagne, 21 % d’Autriche, 15 % des Pays Bas, 13 % de République tchèque…

Principaux producteurs

Polystyrène compact, en 2018 :

en milliers de tonnes de capacités de production annuelles

Ineos Styrolution (Allemagne)	2 122		Sinopec (Chine)	650
Chi Mei (Taipei chinois)	1 500		Formosa Plastics (Taipei chinois)	540
Trinseo (États-Unis)	1 410		PS Japan (Japon)	500
Total (France)	1 013		Versalis (ENI, Italie)	500
AmSty (États-Unis)	825		LG Chem (Corée du Sud)	300

Sources : ISSUU et rapports des sociétés

• BASF et Ineos ont regroupé, en octobre 2011, leurs activités dans le polystyrène « cristal » et « choc », hors polystyrène expansé, dans une joint venture, Styrolution. En novembre 2014, Ineos a acquis la part de BASF et Styrolution est devenu Ineos Styrolution, en janvier 2016. Possède des usines de fabrication de polystyrène à Anvers, en Belgique avec 475 000 t/an, Wingles, en France avec 180 000 t/an puis 120 000 t/an en 2020, Ulsan, en Corée du Sud avec 250 000 t/an, Dahej, en Inde avec 78 000 t/an, Altamira, au Mexique avec 175 000 t/an, aux États-Unis, à Channahan avec 399 000 t/an et Decatur avec 193 000 t/an et en Chine, acquises, à compter du 1^er février 2019, auprès de Total, à Foshan (Guangdong) avec 200 000 t/an et Ningbo (Zhejiang) avec 200 000 t/an.
• Trinseo (ex Styron), société issue de Dow Chemical, produit du polystyrène « cristal » et « choc » en Allemagne à Schkopau avec 175 000 t/an, en Belgique à Tessenderlo, avec 265 000 t/an, aux Pays Bas à Terneuzen, en Indonésie à Merak, avec 650 000 t/an, à Hong Kong à Tsing Yi, avec 200 000 t/an et, en Chine à Zhanyjiagang, avec 120 000 t/an. Aux États-Unis, la production est assurée par Americas Styrenics, joint venture avec Chevron Phillips.
• Total, possède des capacités de production de 413 000 t/an en Europe avec des usines à Feluy, en Belgique, Gonfreville et Carling (215 000 t/an), en France et de 600 000 t/an aux États-Unis, à Carville, en Louisiane. En 2019, les unités de production chinoises ont été cédée à Styrolution et la production de El Prat de Llobregat (110 000 t/an), en Espagne, près de Barcelone a été arrêtée.
• AmSty (Americas Styrenics) est une joint venture entre Trinseo et Chevron Phillips. Les unités de production sont situées, aux États-Unis, à Allyn’s Point, dans le Connecticut, avec 73 000 t/an, Hanging Rock, avec 85  000 t/an et Marietta, avec 360 000 t/an, dans l’Ohio, Joliet, dans l’Illinois, avec 125 000 t/an et Torrance, en Californie, avec 115 000 t/an ainsi qu’en Colombie, à Cartagena, avec 77 000 t/an.

Polystyrène expansé moulé, en 2017 :

en milliers de t de capacités annuelles de production

Loyal Group (Taipei chinois)	1 980		Taita Chemical (Taipei chinois)	280
Wuxi Xingda Group (Chine)	1 350		Jiangyin Nijiaxiang (Chine)	240
BASF (Allemagne)	540		Ming Dih Group (Taipei chinois)	160
Synthos (Pologne)	520

Sources : sites des sociétés

• Les usines de Loyal Group, en Chine, sont situées à Dongguan avec 450 000 t/an, Jiangyin avec 450 000 t/an, Tianjin avec 390 000 t/an, Ningbo avec 280 000 t/an, Karamay avec 120 000 t/an, Panjin avec 160 000 t/an et Kaohsiung avec 130 000 t/an.
• BASF produit du polystyrène expansé à Ludwigshafen (Allemagne), Anvers (Belgique), Ulsan (Corée du Sud) et Nanjing (Chine).
• Synthos, groupe polonais, a acquis, en août 2016, les activités de Ineos dans le polystyrène expansé, c’est-à-dire les usines en France de Wingles (62) et Ribécourt (60) et aux Pays Bas, l’usine de Breda avec une capacité totale de production de 310 000 t/an. Par ailleurs produit du PSE en Pologne à Dwory avec 105 000 t/an et en République tchèque à Kralupy avec 105 000 t/an.

Polystyrène expansé extrudé : le principal producteur est Dow Chemical, suivi par Owens Corning et BASF.

Recyclage

Logo de recyclage :

Le polystyrène peut être recyclé selon différentes voies :

• Mécanique : après broyage, le polystyrène peut être récupéré par triage à l’aide d’un rayonnement dans le proche infrarouge et permettre ainsi d’obtenir une pureté de 99,9 %.
• Chimique par dépolymérisation : Ineos Styrolution a montré, dans son usine d’Anvers, en Belgique, à l’échelle du laboratoire la faisabilité d’un procédé par dépolymérisation catalytique par micro onde développé par la société québécoise Pyrowave. Afin d’interagir avec les micro ondes, le polystyrène est mis en présence de particules de carbure de silicium.
• Chimique par dissolution dans un solvant puis extraction par exemple par la société Polystyvert, dans la province du Québec, au Canada.

Les déchets de polystyrène expansé représentent 5,8 millions de t/an dont 1,8 million de t/an, en Chine. Dans les pays européens nordiques, le taux de recyclage est de 72 %. En Chine, il est de 30 %.
Avant recyclage, les emballages en PSE sont compactés afin de diminuer leur volume.
En 2012, aux États-Unis, 42 500 t de PSE ont été recyclées dont 16 700 t proviennent de produits consommés et 25 800 t de chutes de fabrication.
En France, en 2011, le recyclage des emballages en PSE a porté sur 13 000 t soit un taux de recyclage de 32,5 %.

En 2018, Total s’est associé à Saint Gobain pour recycler le polystyrène expansé d’isolation et au Syndifrais (Syndicat National des Fabricants de Produits Laitiers Frais) et à Citeo (ex Eco-emballages) pour recycler les emballages de produits laitiers (yaourts…) en polystyrène choc. La production prévue, en 2019, est de 4 000 t de polystyrène renfermant 20 % de produit recyclé. Le recyclage a lieu à Feluy, en Belgique et à Carling (57), en France.

Situation française

Production : en 2018.

• PS : 419 837 t.
• PSE : 149 675 t.

Exportations : en 2019.

• PS : 285 283 t vers l’Allemagne à 23 %, l’Italie à 12 %, le Royaume Uni à 9 %, la Belgique à 6 %.
• PSE : 121 913 t vers l’Italie à 22 %, l’Allemagne à 15 %, le Royaume Uni à 14 %, l’Espagne à 10 %.

Importations : en 2019.

• PS : 79 084 t de Belgique à 26 %, d’Italie à 22 %, des Pays Bas à 13 %, d’Allemagne à 12 %, de Hongrie à 8 %.
• PSE : 130 124 t de Belgique à 36 %, d’Allemagne à 31 %, d’Autriche à 8 %.

Producteurs :

• Total exploite des usines à Gonfreville (76) avec 160 000 t/an et Carling (57) avec 215 000 t/an. Le styrène utilisé à Carling provient, par train, de l’usine de Gonfreville.
• Ineos Styrolution possède une usine de fabrication de polystyrène à Wingles (62), avec 3 lignes de production et une capacité de 180 000 t/an. Le styrène est acheminé par canaux. En 2020, l’une des 3 lignes de production de polystyrène de 60 000 t/an a été convertie en fabrication d’ABS, avec 50 000 t/an.
• Synthos produit du polystyrène expansé, à Wingles (62) et Ribecourt (60) avec 90 000 t/an dans chaque unité de production.
• Dow Chemical produit du polystyrène expansé extrudé à Drusenheim (67).

Utilisations

Dans l’Union européenne, plus la Norvège et la Suisse, en 2018, le polystyrène et le polystyrène expansé représentent 6,4 % de la consommation de matières plastiques, avec 1,9 million de t pour le polystyrène compact et 1,5 million de t pour le polystyrène expansé.

Consommation

En 2014, la consommation mondiale de polystyrène (tous types confondus) était de 17,4 millions de tonnes, dont, en 2016, 6,62 millions de t de polyéthylène expansé, avec la répartition suivante :

	Polystyrène expansé
Chine, en 2014	57 %
Allemagne	7,3 %
Corée du Sud	5,4 %
États-Unis	4,1 %
Taipei chinois	3,2 %
Russie	2,5 %

Source : Merchant Research Consulting

En France, en 2011, la consommation d’emballages en PSE a été de 40 000 t, dont 19 000 t d’emballages ménagers et 21 000 t d’emballages industriels.

Répartition des utilisations par secteur

Polystyrène, en 2010 :

	Monde	Europe	Amérique du Nord	Asie
Emballages	38 %, en 2017	48 %	61 %, en 2014	18 %
Applications électriques		15 %	21 %	49 %
Construction	7,7 %

Sources : IHS, Nexant

Polystyrène expansé, en 2017, dans le monde :

Construction	59 %
Emballages	35 %

Sources : IHS

Le polystyrène compact est employé pour la fabrication de nombreux objets du quotidien : vaisselle jetable, pots de yaourts, emballages alimentaires, jouets (briques de LEGO), meubles de jardin, réfrigérateurs, aspirateurs, équipements de salles de bain…

Le polystyrène expansé est employé pour la protection de nombreux appareillages : réfrigérateurs, écrans de télévision, ordinateurs… Il est également employé dans des emballages et récipients alimentaires. Bon isolant thermique, il est utilisé dans l’isolation thermique des bâtiments mais aussi pour élaborer des tasses à café jetables, avec une consommation, aux États-Unis, de 25 milliards d’unités par an.

Bibliographie

 

Données industrielles

Formule

Historique

Au début des années 50, Giulio Natta (prix Nobel en 1963 avec Karl Ziegler) découvre un catalyseur de la famille des catalyseurs dits de « Ziegler-Natta » (voir le chapitre polyéthylène) permettant de fournir un polypropylène isotactique (dans lequel tous les groupements méthyles sont du même côté de la chaîne polyéthylénique c’est à dire où toutes les sous-unités ont la même configuration : _|_|_|_|_|_|_ etc…) caractérisé par une haute résistance mécanique, une inertie à l’agression chimique et des températures d’utilisation supérieures à 100°C.

La production industrielle de polypropylène a débuté, en 1957, en Italie, Allemagne et États-Unis.

Au milieu des années 70 ont été mis au point les premiers catalyseurs de type Ziegler-Natta superactifs à haute stéréosélectivité. Jusque là, la nécessité d’utiliser un solvant autre que le monomère propylène, solvant qu’il fallait recycler, le traitement des résidus et l’exclusion des sous-produits rendaient coûteuse la production.

Les catalyseurs métallocènes, fonctionnant en catalyse homogène, permettent d’obtenir une isotacticité de 99 % avec un rendement environ 100 fois supérieur à celui des meilleurs catalyseurs Ziegler-Natta. L’utilisation de ces catalyseurs est actuellement réduite mais est en forte augmentation.

Fabrication industrielle

Principaux procédés :

• Le procédé « Spheripol », exploité par LyondellBasell. La polymérisation s’effectue en phase liquide, le monomère étant le solvant, dans des conditions douces (60 à 80°C). Le rendement du catalyseur, qui se présente sous la forme de grains sphériques en suspension, est de 35 000 kg de polypropylène par kg de catalyseur avec 98 % d’isotacticité. Il représente, en 2017, 39 % des capacités de production installées.
  Autres procédés de même type : « Hypol » de Mitsui, le procédé d’ExxonMobil.
• Le procédé « Unipol », exploité par Dow Chemical. La polymérisation s’effectue en phase gazeuse. Le catalyseur supporté à haute activité utilisé, appelé « shac », avait été initialement mis au point pour la production de polyéthylène (PE-BDL et de PE-HD) (voir le chapitre polyéthylène). En 2017, 16 % des capacités de production, utilisent ce procédé.
  Autres procédés de même type : « Novolen », exploité par McDermott avec 11 % des capacités de production, « Spherizone » de LyondellBasell, « Horizone » de JPP, le procédé d’Ineos.
• Un procédé hybride, « Borstar », est exploité par Borealis.

Les différents types de polypropylènes

Les polypropylènes utilisés industriellement sont quasiment toujours isotactiques. Les propriétés du polymère atactique sont celles d’une cire et sont donc éloignées de celles, en général, souhaitées.

Les homopolymères représentent de 65 à 75 % de la production de polypropylène.

Les polymères à blocs (ICP : « Impact copolymer ») avec une matrice de polypropylène et une dispersion de polyéthylène ou d’élastomères représentent de 20 à 30 % de la production de polypropylène. Ainsi une résistance au choc très élevée est obtenue en ajoutant de 20 à 40 % en masse d’élastomères, en vue d’une utilisation dans les pare-chocs des véhicules de tourisme.

Les copolymères (RCP : « Random copolymer »), avec l’éthylène (de 1,5 à 7 % en masse), représentent de 5 à 10 % de la production de polypropylène. Ils sont plus transparents, plus facilement thermoscellables et plus résistants aux chocs.

Les mélanges à base de polypropylène sont préparés avec des charges d’environ 40 % en masse de talc ou de carbonate de calcium. Des polypropylènes sont également renforcés par 20 à 30 % en masse de fibres de verre ou de mica.

Productions

En 2018, les capacités mondiales de production sont de 80,4 millions de t/an. Celles de la Chine, en 2018, sont de 26 millions de t/an, le pays restant importateur avec 3,28 millions de t, en 2018.
En 2018, la capacité de production nord-américaine (États-Unis, Canada et Mexique) est de 9,058 millions de t/an pour une production de 7,698 millions de t.
En 2018, la capacité de production de l’Inde est de 5,247 millions de t/an pour une production de 4,458 millions de t, celle de la Corée du Sud de 4,922 millions de t/an, pour une production de 4,353 millions de t. La capacité de production du Japon est de 2,759 millions de t/an pour une production de 2,358 millions de t, celle de la Thaïlande de 2,305 millions de t/an pour une production de 2,241 millions de t, celle de Singapour de 1,610 million de t, celle de Taipei chinois de 1,474 million de t pour une production de 1,389 million de t. La capacité de production russe est de 1,42 million de t/an pour une production de 1,40 million de t.
En 2019, la production de l’Union européenne a été de 10,650 millions de t de polypropylène avec les valeurs suivantes pour les principaux pays :

en milliers de t

Belgique	2 043		Espagne	1 087		Hongrie	262
Allemagne	1 934		Italie	846		Slovaquie	249
France	1 317		Pologne	351		Royaume Uni	235
Pays Bas	1 149		République tchèque	298		Finlande	134

Source : Eurostat

Commerce international : en 2019 pour le polypropylène sous forme primaire.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 19,937 millions de t, en 2018 :

en milliers de t

Arabie Saoudite	4 829		Singapour	1 040
Corée du Sud	1 756		Thaïlande	784
Belgique	1 130		Émirats Arabes Unis	712
Allemagne	1 101		Malaisie	697
États-Unis	1 080		Inde	550

Source : ITC

Les exportations de l’Arabie Saoudite sont destinées à la Turquie pour 14 %, la Malaisie pour 7 %, l’Égypte pour 7 %, Singapour pour 6 %.

Principaux pays importateurs sur un total de 20,313 millions de t, en 2018:

en milliers de t

Chine	3 491		Indonésie	809
Turquie	1 799		Belgique	667
Italie	1 044		Inde	647
Allemagne	922		Malaisie	611
Vietnam	913		Pologne	493

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 22 % de Corée du Sud, 13 % d’Arabie Saoudite, 10 % de Singapour, 9 % des Émirats Arabes Unis.

Principaux producteurs,  en 2017, sur un total de 76,81 millions de t/an :

en milliers de t/an de capacités de production

Sinopec Group (Chine)	7 160		Sabic (Arabie Saoudite)	2 804
LyondellBasell (Pays-Bas)	5 312		Total (France)	2 750
Petro China Group (Chine)	4 120		Borealis/Borouge (Autriche)	2 624
Braskem Group (Brésil)	4 045		ExxonMobil (États-Unis)	2 568
Reliance Industries (Inde)	2 900		Formosa Plastic (Taipei chinois)	2 339

Sources : Braskem et rapports des sociétés

• LyondellBasell a des unités de production situées en France, à Berre l’Étang (13) avec 250 000 t/an de capacité de production, en Italie, à Brindisi avec 400 000 t/an et Ferrara avec 180 000 t/an, en Allemagne, à Wesseling-Knapsack avec 630 000 t/an, en Espagne, à Tarragone avec 340 000 t/an, en Pologne, à Plock, avec 50 % de Basell Orlen, joint venture avec PKN Orlen et 200 000 t/an, au Royaume-Uni, à Carrington avec 210 000 t/an, aux États-Unis, à Bayport, au Texas, avec 250 000 t/an et Lake Charles, en Louisiane, avec 400 000 t/an, au Mexique, à Altamira dans la joint venture Indelpro, avec Alfa et 290 000 t/an, en Argentine, à Ensenada avec 180 000 t/an, en Corée du Sud, à Yeosu avec 50 % de la joint venture Poly Mirae avec Daelim et 350 000 t/an, en Thaïlande, à Map Ta Phut avec 29 % de HMC et 235 000 t/an, en Australie, à Clyde avec 170 000 t/an et à Geelong avec 130 000 t/an, en Arabie Saoudite, à Jubail avec 25 % de la joint venture SPC avec Tasnee et 175 000 t/an et 25 % de la joint venture Al Waha avec Sipchem, avec 125 000 t/an.
• La production de Sinopec a été, en 2017, de 7,16 millions de t.
• Braskem, produit du polypropylène en Allemagne, à Wesseling avec 240 000 t/an et Schkopau avec 360 000 t/an, aux États-Unis, au Texas, à La Porte avec 354 000 t/an, Freeport avec 336 000 t/an et Seadrift avec 227 000 t/an, en Pennsylvanie, à Marcus Hook avec 414 000 t/an et en Virginie Occidentale, à Neal avec 240 000 t/an, au Brésil, à Paulinia et Mauá dans l’État de Sao Paulo avec 800 000 t/an, à Camaçari dans l’état de Bahia avec 125 000 t/an, à Duque de Caxias dans l’État de Rio de Janeiro avec 310 000 t/an et à Triunfo dans l’État du Rio Grande du Sud avec 740 000 t/an. En 2018, la production a été de 3,51 millions de t dont 1,592 million de t au Brésil, 1,394 million de t aux États-Unis et 523 797 t en Allemagne. Une nouvelle unité de production, de 450 000 t/an devrait démarrer en 2020, à La Porte, au Texas.
• Borealis/Borouge, détenue à 64 % par Mubadala, société d’investissement d’Abu Dhabi et 34 % par OMV. Borealis a constitué, avec Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC), une joint venture dénommée Borouge. Produit du polypropylène en Autriche, à Schwechat avec 435 000 t/an de capacité de production, en Belgique, à Kallo avec 300 000 t/an et Beringen avec 385 000 t/an, en Allemagne, à Burghausen avec 580 000 t/an, en Finlande, à Porvoo avec 220 000 t/an, aux Émirats Arabes Unis, à Ruwais, avec la joint venture Borouge et 1 760 000 t/an.
• Sabic, produit du polypropylène aux Pays Bas, à Geleen avec 940 000 t/an, en Allemagne, à Gelsenkirchen avec 530 000 t/an, en Arabie Saoudite, à Yanbu avec 50 % de Yanpet, joint venture avec ExxonMobil et 260 000 t/an et 51 % de Yansab et 400 000 t/an et à Jubail, 80 % de Saudi European Petrochemical Company (Ibn Zahr) et 640 000 t/an et 35 % de Saudi Kayan et 350 000 t/an, en Chine, à Tianjin avec une joint venture 50/50 avec Sinopec et 450 000 t/an.
• ExxonMobil, produit du polypropylène en France, à Notre-Dame de Gravenchon (76) avec 300 000 t/an, aux États-Unis, à Baton Rouge, en Louisiane avec 400 000 t/an et à Baytown, au Texas, avec 700 000  t/an, à Singapour, avec 900 000 t/an et en joint venture, avec 50 % de Yanpet avec Sabic, à Yanbu, en Arabie Saoudite avec 200 000 t/an et à 25 %, en Chine, à Fujian avec 200 000 t/an.
• Reliance Industries (Inde), a produit, en 2018, 2,9 millions de t de polypropylène, en Inde, à Jamnagar, Hazira, Nagothane et Vadodara, avec une part du marché indien de 45 %.
• Total Petrochemicals, produit du polypropylène en France, à Lavéra (13) avec 150 000 t/an et Gonfreville (76) avec 230 000 t/an, en Belgique, à Feluy avec 930 000 t/an, aux États-Unis, à La Porte, au Texas, avec 1,2 million de t/an, en Corée du Sud, à Daesan avec 50 % de la joint venture Hanwha Total Petrochemical et 400 000 t/an.
• Ineos, produit du polypropylène avec des unités de production, en France, à Sarralbe (57) avec 65 000 t/an et à Lavera (13) avec 150 000 t/an, en Belgique, à Lillo (Anvers) avec 90 000 t/an et Geel avec 290 000 t/an, au Royaume Uni, à Grangemouth avec 285 000 t/an, aux États-Unis, au Texas à Alvin avec 440 000 t/an et La Porte avec 140 000 t/an et en Californie, à Carson avec 230 000 t/an.

Recyclage

Le polypropylène, composé de molécules de propylène, est très facilement recyclable par rapport à d’autres matières plastiques comme le PVC. Ainsi avec 1 tonne de plastiques recyclés on peut économiser jusqu’à 700 kg de pétrole brut. Par ailleurs, sa combustion ne dégage que de l’eau et du dioxyde de carbone.

Un logo permet de reconnaître les plastiques recyclables, il s’agit du ruban de Möbius en forme de triangle avec un chiffre à l’intérieur indiquant le type du plastique. Pour le polypropylène, PP en abrégé, on trouve ce logo avec le chiffre 5.

Situation française

En 2019.

La production est de 1 317 248 t de polypropylène.

Les unités de production sont exploitées par :

• ExxonMobil, à Notre-Dame de Gravenchon (76) avec 300 000 t/an de capacité de production,
• LyondellBasell, à Berre l’Étang (13) avec 250 000 t/an de capacité de production,
• Ineos, à Sarralbe (57) avec 90 000 t/an de capacités de production et à Lavera (13) avec 150 000 t/an,
• Polychim Industrie, (filiale du groupe belge Beaulieu) à Dunkerque (59) avec 230 000 t/an,
• Total, à Gonfreville (76) avec 230 000 t/an et à Lavéra (13) avec 150 000 t/an.

Commerce extérieur : pour le polypropylène sous forme primaire.

Les exportations étaient de 528 843 t avec comme principaux marchés à :

• 26 % la Belgique,
• 23 % l’Italie,
• 14 % l’Allemagne,
• 9 % l’Espagne.

Les importations s’élevaient à 450 130 t en provenance principalement à :

• 27 % d’Espagne,
• 22 % d’Allemagne,
• 21 % de Belgique,
• 6 % de Pologne,
• 6 % d’Italie.

Utilisations

Consommation : en 2018, dans le monde, 74 millions de t, répartition, en 2015 :

Chine	33 %		Moyen Orient	7 %
Reste de l’Asie	23 %		Amérique du Sud	5 %
Europe de l’Ouest	12 %		Russie	5 %
Amérique du Nord	12 %		Afrique	3 %

Source : Nexant

En 2013, dans le monde, la consommation de polypropylène a représenté 26 % de la consommation totale de matières plastiques, celle-ci s’élevant à 299 millions de t. En Europe (UE + Norvège et Suisse), la part du polypropylène est, en 2018, de 19,3 %.

En 2018, la consommation des États-Unis est de 8,082 millions de t, celle de l’Europe, de 9,527 millions de t.

Secteurs d’utilisations : ils sont, en 2013, les suivants, en % de la consommation totale.

Emballages	30,5 %		Appareils ménagers	10,2 %
Électricité, électronique	13,6 %		Automobile	9,4 %
Équipements	12,8 %		Construction	5,1 %

Source : Global Data

Formes d’utilisation : répartition, en 2017.

Injection, moulage	32,6 %		Fibres	13,0 %
Films, feuilles	24,3 %		Tuyaux	2,9 %
Raphia	20,1 %		Autres extrusions, revêtements	0,1 %

Source : HMC Polymers

Le polypropylène se retrouve dans de nombreux produits. Il est présent dans les tapis et les fibres textiles, sous forme de films dans les emballages, et surtout sous forme moulée, dans l’électroménager et les ustensiles ménagers par exemple la vaisselle pour four à micro-ondes, dans les jouets, les bagages, le mobilier de jardin…

Il est également utilisé pour la fabrication de tissus d’ameublement, de vêtements professionnels jetables (combinaisons de peinture, charlottes, masques chirurgicaux, etc.), de sacs tissés à haute résistance, de géotextiles et de géomembranes ; on le trouve aussi sous forme de fibres dans les cordages, les moquettes, le gazon artificiel. Des pailles à boire sont également fabriquées en polypropylène.

En longueur nominale de 6 à 18 mm, la fibre de polypropylène est un adjuvant dans les bétons pour diminuer le retrait plastique, les fissurations et les lézardes. Les fibres ne remplacent pas le renforcement structurel traditionnel en acier ou les procédés habituels de bonne prise du ciment, mais il est très souvent possible de remplacer les treillis par ces fibres.

Plusieurs pays ont émis des billets en polypropylène, dont l’Australie, le Mexique et Israël.

Pour gagner du poids tout en renforçant la rigidité, il peut être moulé comme du carton ondulé ; on parle alors de polypropylène alvéolaire (PPA). Il peut aussi avoir une structure en nid d’abeille.

Emballages

Il est notamment très fortement utilisé dans le domaine de l’emballage pharmaceutique (car il ne favorise pas la croissance des bactéries à sa surface). Les films, généralement biorientés, sont utilisés dans l’emballage de produits alimentaires divers (pâtes, biscuits,…). Le polypropylène est aussi beaucoup utilisé dans les emballages alimentaires pour sa résistance à la graisse (exemple : emballages de beurre) et son aspect brillant. Les films de polypropylène présentent par ailleurs l’avantage d’être rétractables à chaud.

Automobile

C’est le premier des plastiques utilisés dans ce secteur devant le polyuréthane, le PVC et le polyéthylène. En 2016, dans l’Union européenne plus la Norvège et la Suisse, sa part dans les automobiles est de 26 % des matières plastiques employées. De 15 à 20 % plus léger que les autres plastiques, le polypropylène apporte un gain de poids à la fabrication d’automobiles. On retrouve par exemple l’utilisation de ce matériau au niveau du hayon de la classe A de Mercedes, première utilisation sur un véhicule de grande série, permettant ainsi de gagner plusieurs kilogrammes sur l’ensemble de cette fonction intégrant les feux arrières, le moteur d’essuie-glace et le système de verrouillage du coffre. Sont concernés également de façon courante les planches de bord, vides-poche, portes-carte, enveloppes de batteries et surtout pare-chocs. Dans ce secteur, est utilisé le polypropylène à blocs (ICP : « Impact copolymer »).
Pour pouvoir être efficaces et pouvoir redistribuer les déchets retraités, les filières de recyclage ne peuvent fonctionner qu’avec un nombre limité de types de plastique. On peut ainsi saluer l’effort des principaux constructeurs automobiles qui ont effectué un grand pas dans ce sens et notamment l’initiative de Renault qui a réalisé avec sa Mégane 2 une voiture 100 % polypropylène au niveau des plastiques utilisés.

Bibliographie

 

Données industrielles

Formule

Différents types

Polyéthylène est un nom générique employé pour décrire les polyoléfines issues de la polymérisation de l’éthylène (voir ce chapitre). Il existe de nombreux types de polyéthylènes et principalement trois grandes familles qui se définissent en fonction de leur masse volumique :

• Polyéthylène Basse Densité ou PE-BD (en anglais LDPE) : 0,92 g/cm³ < ρ < 0,94 g/cm³.
• Polyéthylène Haute Densité ou PE-HD (en anglais HDPE) : 0,95 g/cm³ < ρ < 0,97 g/cm³.
• Polyéthylène Linéaire à Basse Densité ou PE-BDL (en anglais LLDPE) : 0,93 g/cm³ < ρ < 0,94 g/cm³. Découvert au début des années 70, le PE-BDL est un copolymère éthylène/but-1-ène (CH₃CH₂CH=CH₂) de faible masse volumique qui présente une très bonne résistance aux impacts. L’hex-1-ène (CH₂=CH(CH₂)₃CH₃) ou l’oct-1-ène (CH₃(CH₂)₅CH=CH₂) peut remplacer le but-1-ène, le but-1-ène comptant pour 60 % des utilisations, l’hex-1-ène pour 22 % et l’oct-1-ène pour 18 %.

Le polypropylène (voir ce chapitre) est l’autre polyoléfine.

Historique

Le PE-BD a été découvert en 1933 dans les laboratoires de I.C.I. par E. Fawcett et R. Gibson. Le procédé employé utilisait des hautes pressions et le dioxygène comme catalyseur.

La découverte du PE-HD sous la forme d’un polyéthylène linéaire, appelé PE-L, date des années 50 et est due à quatre équipes appartenant à trois laboratoires différents. En 1945, Bailey et Reid de la Phillips Petroleum Company utilisent un catalyseur à base d’oxyde de nickel et d’oxyde de chrome. En 1950, Zletz de la Standard Oil of Indiana met au point un catalyseur à base d’oxyde de molybdène. En 1951, Hogan et Banks de la Phillips Petroleum Company améliorent le procédé existant par l’utilisation d’oxyde de chrome et d’oxyde d’aluminium. Enfin en 1953, Karl Ziegler (prix Nobel en 1963 avec Giulio Natta), à l’Institut Max Planck, met au point un procédé basse pression utilisant un catalyseur appartenant à la famille de catalyseurs dits de Ziegler-Natta.

Fabrication industrielle

Procédés actuels, catalyseurs et structure des principales macromolécules

Le PE-BD (ou PE-BDR pour polyéthylène à basse densité radicalaire) est obtenu par polymérisation radicalaire, à haute pression, de l’éthylène d’une pureté supérieure à 99,9 %. Deux procédés sont utilisés :

• En autoclave (son volume peut dépasser 1000 L), à 100 et 350 MPa et entre 150 et 300°C. Le taux de conversion est de 15 à 20 %, l’éthylène est recyclé. En Amérique de Nord (États-Unis et Canada), en 2013, la capacité de production selon ce procédé est 1,82 million de t/an.
• Tubulaire : dans un tube de 30 à 60 mm de diamètre et jusqu’à 1,5 m de long, sous 200 à 350 MPa. Le taux de conversion est d’environ 25 %. En Amérique de Nord (États-Unis et Canada), en 2013, la capacité de production selon ce procédé est 1,62 million de t/an.

La réaction est exothermique (3 370 J/g de polymère). Les amorceurs de polymérisation sont des peroxydes et peresters organiques ou le dioxygène. Le milieu réactionnel est constitué d’une solution de polymère et de monomère qui comprend aussi les agents de transfert (hydrocarbures saturés), les amorceurs et leurs solvants et éventuellement les co-monomères. Les macromolécules obtenues ne sont pas parfaitement linéaires et elles comprennent des branchements courts et des branchements longs ainsi que des insaturations. Leur masse moléculaire est comprise entre 10 000 et 30 000 g/mol (de 300 à 1000 unités monomériques).

Le PE-HD et le PE-BDL sont obtenus par polymérisation cationique catalysée de l’éthylène, en présence de dihydrogène pour contrôler la longueur des chaînes de polymère.
Pour l’obtention de ces deux types de polyéthylènes, on utilise principalement les catalyseurs Ziegler-Natta, les catalyseurs au chrome (Phillips) ou les catalyseurs métallocènes.

• Les catalyseurs « Ziegler-Natta » sont constitués d’un composé halogéné d’un métal de transition des groupes 4 ou 5 (titane, vanadium…) et d’un composé alkylé d’un métal des groupes 2, 12, 13 (béryllium, magnésium, zinc, aluminium…). Par exemple TiCl₄ et Al(C₂H₅)₃. Leur productivité est supérieure à 30 kg de polymère par gramme de catalyseur. Ils sont généralement déposés sur des supports solides cristallins (alumine, silice…).
• Les catalyseurs « Phillips » sont des dépôts supportés d’oxyde de chrome, réduits et activés à haute température (400 à 800°C).
• L’introduction depuis 1991 des catalyseurs métallocènes, couplés à la technique de synthèse en phase gazeuse, permet d’accéder à une nouvelle génération de polyéthylènes techniques (voir le chapitre matières plastiques).

On distingue deux types de procédés d’obtention, l’un en suspension ou en solution en présence d’un solvant, l’autre en phase gazeuse en lit fluidisé.

• Procédés en suspension ou en solution :
  L’éthylène et le dihydrogène sont introduits sous une pression de 5 à 37 bar dans un réacteur fonctionnant en boucle ou un réacteur agité, entre 65 et 100°C, et renfermant le catalyseur « Ziegler-Natta » ou le catalyseur au chrome mis en suspension dans un hydrocarbure (isobutane ou hexane). Le mélange est périodiquement prélevé, l’hydrocarbure de dilution des catalyseurs évaporé et recyclé puis le mélange polymère/catalyseur est traité par de la vapeur d’eau entraînée par un courant de diazote afin de désactiver le catalyseur. Les résidus de catalyseur, dioxyde de titane et alumine restent inclus dans le polymère. En Amérique de Nord (États-Unis et Canada), en 2013, la capacité de production selon ce procédé est 5,81 millions de t/an.
  Une variante du procédé consiste à travailler en solution en dissolvant le catalyseur et le polymère en formation dans un alkane en C₁₀ ou C₁₂.
• Procédés en lit fluidisé : le procédé type étant le procédé Unipol avec lequel environ 25 % de la production mondiale de polyéthylène est réalisée, avec une capacité de production qui peut atteindre 650 000 t/an. Diverses variantes du procédé sont exploitées : Innovene (par Ineos), Spherilene par (Lyondellbasell)…
  Le procédé Unipol (développé par Union Carbide et commercialisé par Univation joint venture 50/50 entre Dow et ExxonMobil) a été mis en application pour la première fois, au Texas, à Seadrift, en 1968. Le principe en est relativement simple ; la réaction a lieu, entre 90 et 100°C, dans un réacteur de plusieurs mètres de diamètre et plusieurs dizaines de mètres de hauteur. Ce procédé n’utilise pas de solvant (donc avec une pollution réduite) et la réaction se fait sur un lit fluidisé qui est produit par le courant gazeux d’éthylène et de dihydrogène sous une pression de 3 à 5 MPa qui maintient les diverses particules (catalyseur, polyéthylène en formation autour des grains de catalyseur…) en suspension. Ceci peut représenter jusqu’à une masse de 25 tonnes de matière. Le polymère est extrait de la colonne en continu sous forme de poudre et transformé en granulés par extrusion. Le procédé est souple et peut s’appliquer à la fabrication de PE-HD, PEBDL et divers autres copolymères.

Autres types de polyéthylènes

On distingue, par exemple :

• Le polyéthylène de Bas Poids Moléculaire ou PE-BPM (en anglais LMWPE) : la polymérisation est effectuée en présence d’agents de transfert de chaîne qui limitent la taille des molécules du polymère à une centaine d’unités monomériques.
• Le polyéthylène à Ultra Haut Poids Moléculaire ou PE-UHPM (en anglais UHMWPE) : les molécules du polymère sont constituées d’environ 200 000 unités monomériques ce qui confère au matériau une grande résistance aux impacts.
• Les fibres de polyéthylène : elles sont obtenues par procédé sol-gel à faible concentration.

Le biopolyéthylène

La société brésilienne Braskem exploite, au Brésil, à Triunfo, dans l’État du Rio Grande du Sud, depuis 2011, une usine de production de polyéthylène élaboré à partir d’éthylène obtenu par déshydratation de bioéthanol, lui même obtenu par distillation, après fermentation, de canne à sucre. La capacité de production est de 200 000 t/an. Un hectare produit 82,5 t de canne à sucre donnant 7 200 litres d’éthanol déshydraté en 3,08 t d’éthylène donnant 3 t de polyéthylène. La réaction de déshydratation de l’éthanol est la suivante :

CH₃CH₂OH = CH₂=CH₂ + H₂O

Cette réaction, catalysée par de l’alumine, peut être réalisée à une température supérieure à 170°C.

Productions

En 2019, la capacité de production mondiale est de 114,43 millions de t/an dont, en 2016, 24,5 millions de t/an pour le PE-BD, 34 millions de t/an pour le PE-BDL et 49 millions de t/an pour le PE-HD.

En 2018, la production Nord-Américaine (États-Unis et Canada) est de 21,407 millions de t dont 3,480 millions de t de PE-BD, 8,328 millions de t de PE-BDL et 9,599 millions de t de PE-HD.

En 2018, la production chinoise de polyéthylène est de 15,835 millions de t, les importations de 14,024 millions de t, à 48,0 % de PE-HD, 31,1 % de PE-BDL et 20,9 % de PE-BD et les exportations négligeables avec 0,226 million de t.

En 2018-19, la production de l’Inde est de 5,147 millions de t dont 614 000 t de PE-BD, 2,144 millions de t de PE-BDL et 2,389 millions de t de PE-HD. En 2019, la production de la Corée du Sud est de 5,047 millions de t dont 2,920 millions de t de PE-BD et BDL et 2,127 millions de t de PE-HD. La production thaïlandaise, en 2019, est de 3,927 millions de t dont 549 000 t de PE-BD, 1,611 million de t de PE-BDL et 1,767 million de t de PE-HD. La production japonaise, en 2018, est de 2,467 millions de t de polyéthylène dont 1,610 million de t de PE-BD et BDL et 857 000 t de PE-HD. La capacité de production, en 2018, de Singapour est de 2,36 millions de t/an de polyéthylène. La production de Taipei chinois, en 2019, est de 1,273 million de t de polyéthylène dont 655 000 t de PE-BD et BDL et 618 000 t de PE-HD.

Productions de l’Union européenne, en 2019, sur un total de 11,849 millions de t :

en tonnes

	PE-BD		PE-BDL		PE-HD
Total	3 949 806		1 961 860		5 937 456
Allemagne	?		239 482		1 782 218
Belgique	555 226		82 748		1 095 995 en 2016
France	522 390, en 2018		841 347		185 803 en 2013
Italie	349 010		320 589		470 945
Royaume Uni	11 067		31 336		15 806
Bulgarie	24 970		0		14 607
Espagne	622 851		?		544 003
Pays Bas	723 278		95 325, en 2018		452 140, en 2018
Slovaquie	155 348		0		0
Portugal	150 763		?		137 382
Hongrie	65 092, en 2017		71 606		293 658

Source : Eurostat

Les productions notées ? sont confidentielles.

Commerce international : en 2019, pour les polyéthylènes haute et basse densité, sous formes primaires, sur un total de 46,227 millions de t, en 2018.

Principaux pays exportateurs :

en milliers t

Arabie Saoudite	9 500		Thaïlande	2 131
États-Unis	6 023		Corée du Sud	2 009
Singapour	2 831		Allemagne	1 880
Belgique	2 800		Canada	1 727
Iran	2 522		Émirats Arabes Unis	1 696

Source : ITC

Les exportations de l’Arabie Saoudite sont destinées principalement pour 21 % à la Chine, 19 % à Singapour, 7 % à la Malaisie.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t

Chine	11 429		Italie	1 634
Allemagne	2 158		Vietnam	1 588
Belgique	1 930		Turquie	1 444
Singapour	1 909		Malaisie	1 362
États-Unis	1 801		Inde	1 232

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent principalement à 22 % d’Arabie Saoudite, 20 % d’Iran, 10 % des Émirats Arabes Unis, 9 % de Corée du Sud.

Principaux producteurs : en 2019.

en milliers de t/an de capacité de production

ExxonMobil	10 600		Petrochina, en 2018	5 062
Dow	9 800		Chevron Phillips	4 385
Sinopec, en 2018	8 140		Braskem (Brésil)	3 770
Borealis/Borouge/Nova	6 820		Ineos	3 289
Sabic	6 380		National Petrochemicals (Iran), en 2017	2 900
LyondellBasell	5 840		Total	2 223

Sources : Borealis et rapports des sociétés

• ExxonMobil produit du polyéthylène aux États-Unis, à Baton Rouge (Louisiane) avec 1,3 million de t/an, Beaumont (Texas) avec 1,7 million de t/an, Mont Belvieu (Texas) avec 2,3 million de t/an, au Canada, à Sarnia (Ontario) avec 0,5 million de t/an, en Belgique, à Anvers avec 0,4 million de t/an et Meerhout avec 0,5 million de t/an, en France, à Notre Dame de Gravenchon (76) avec 0,4 million de t/an, en Arabie Saoudite, à Al Jubail avec 0,7 million de t/an et Yanbu avec 0,7 million de t/an, en Chine, à Fujian avec 0,2 million de t/an, à Singapour avec 1,9 million de t/an.
• LyondellBasell, possède des capacités de production de 3,25 millions de t/an pour le PE-HD, 1,55 million de t/an pour le PE-BD et 0,50 million de t/an pour le PE-BDL. Les unités de production sont situées aux États-Unis, au Texas, à Chocolate Bayou avec 230 000 t/an, La Porte avec 400 000 t/an, Matagorda avec 770 000 t/an et Victoria avec 270 000 t/an, dans l’Iowa, à Clinton avec 450 000 t/an et dans l’Illinois, à Morris avec 270 000 t/an, en Arabie Saoudite, à Al Jubail (à 25 %) avec 200 000 t/an en propre et en Europe, voir ci-dessous. Au total, les capacités de production sont de 2,9 millions de t/an aux États-Unis, 2,2 millions de t/an en Europe et 200 000 t/an en Arabie Saoudite.
• En 2018, les ventes de Petrochina ont été de 4,644 millions de t.
• Chevron Phillips possède des capacités de production de 2,950 millions de t/an de PE-HD, 281 000 t/an de PE-BD et 1,222 million de t/an de PE-BDL. Les productions de PE-BD et PE-BDL sont situées aux États-Unis, celle de PE-HD aux États-Unis avec 1,910 million de t/an, en Arabie Saoudite, à Al Jubail, dans une joint venture à 35 %, au Qatar, à Mesaieed, dans une joint venture à 49 % et à Singapour, dans une joint venture à 50 %. Aux États-Unis les unités de production sont situées au Texas, à Cedar Bayou avec 980 000 t/an, Orange avec 440 000 t/an, Pasadena avec 985 000 t/an et Old Ocean avec 1 million de t/an.
• Braskem possède une capacité de production de 3,055 millions de t/an au Brésil, à Camaçari dans l’État de Bahia avec 800 000 t/an, Triumfo dans l’État du Rio Grande do Sul avec 1,225 million de t/an, Duque de Caxias dans l’État de Rio de Janeiro avec 540 000 t/an et Capuava dans l’État de São Paulo avec 490 000 t/an et 1,050 million de t/an au Mexique à Nanchital. En 2017, la production brésilienne a été de 2,719 millions de t, la mexicaine de 923 540 t.
• Ineos produit du polyéthylène en Europe, voir ci-dessous et aux États-Unis, à Battleground (La Porte), au Texas, avec 1,012 million de t/an et en association 50-50 avec Chevron Phillips, à Cedar Bayou, au Texas avec, en propre, 150 000 t/an.
• Total, outre ses implantations européenne avec une capacité de production de 1,12 million de t/an, voir ci-dessous, fabrique du polyéthylène, aux États-Unis, à Bayport au Texas avec 445 000 t/an de PE-HD, en Corée du Sud, à Daesan, avec une joint venture 50/50 avec Hanwha, et des capacités totales de production de 175 000 t/an de PE-HD, 78 000 t/an de PE-BD et 125 000 t/an de PE-BDL et au Qatar, à Mesaieed, avec 20 % de participation dans Qapco, qui a produit, en 2018, 756 000 t de PE-BD pour une capacité de 780 000 t/an et 555 000 t de PE-BDL, pour une capacité de 570 000 t/an, au travers de Qatofin détenue à 49 % par Total (36 % directement et le reste au travers des 20 % de participation dans Qapco). Le groupe, associé avec 50 % des parts à Borealis et Nova, a en projet la construction d’une unité complémentaire à Bayport, au Texas, de 625 000 t/an.

Principaux producteurs européens et sites de production, en 2019 :

en milliers de tonnes de capacités annuelles de production

Producteurs	Capacité annuelle totale	Sites	PE-HD	PE-BD	PE-BDL
LyondellBasell	2 470	Berre (13)		320
		Wesseling (Allemagne)	770	430
		Francfort (Allemagne)	230
		Muenchsmuenster (Allemagne)	320
		Plock (Pologne) à 50 %	400
Ineos	2 100	Lavéra (13)	230
		Sarralbe (57)	195
		Cologne (Allemagne)		400	230
		Bamble (Norvège)		158
		Lillo (Belgique)	440
		Rosignano (Italie)	200
		Grangemouth (Royaume Uni)			330
Dow	2 100	Terneuzen (Pays Bas)		265	610
		Schkopau (Allemagne)		160
		Tarragone (Espagne)	190	95	300
Borealis	1 920	Schwechat (Autriche)		545
		Burghausen (Allemagne)	175
		Porvoo (Finlande)	390
		Geleen (Pays Bas)			120
		Stenungsund (Suède)	700
Sabic	1 750	Geleen (Pays Bas)	280	590
		Teeside (Royaume Uni)		400
		Gelsenkirchen (Allemagne)	250		350
Versalis (ENI)	1 650	Brindisi (Italie)	500		500
		Dunkerque (59)		340
		Oberhausen (Allemagne)		140
ExxonMobil	1 200	Anvers (Belgique)		400
		Meerhout (Belgique)		500
		Notre Dame de Gravenchon (76)			400
Total	1 120	Gonfreville (76)	240
		Carling (57)			210
		Anvers (Belgique)	470
		Feluy (Belgique)	170
Repsol	900	Puertollano (Espagne)	90	60
		Tarragona (Espagne)	145	195
		Sines (Portugal)	130	145

Sources : Borealis et rapports des sociétés

Recyclage

Logos de recyclage

Le polyéthylène est le polymère le plus consommé dans le marché de l’emballage plastique. En France il représente 70 % de la part de la consommation globale. Vu l’ampleur de sa diffusion, le polyéthylène pose de sérieux problèmes d’environnement et le problème de sa dégradation ou de son recyclage est posé. Il existe dans la nature des bactéries qui sont capables de dégrader les macromolécules de PE mais elles ne peuvent le faire qu’en s’y prenant par une extrémité de la macromolécule et l’on comprend alors que cela prenne du temps de dégrader des entités qui comprennent jusqu’à 100 000 unités monomériques. Pour les sacs plastiques une des solutions possibles est d’inclure, par copolymérisation dans les chaînes de polymères, des motifs facilement attaquables par les bactéries (des morceaux de chaîne d’amidon par exemple). Ceci leur permet de tronçonner le polymère en de plus petites sous-unités qui sont plus rapidement éliminées.

En France, SITA Recyclage, filiale de Suez Environnement, recycle des films agricoles et industriels, à Viviez (12), Landemont (49), Ponchon (60). Ces films, en grande partie de polyéthylène, sont déchiquetés, prélavés, broyés, lavés, essorés et séchés, extrudés et granulés. Le recyclage concerne 40 000 t/an destinées à l’élaboration de films industriels et de sacs de collecte.

Veolia est également un acteur important.

Paprec recycle 200 000 t/an de matières plastiques dont du polyéthylène à La Neuve-Lyre (27), Saint-Herblain (44), Mazières en Mauge (49), Trémentines (49), Verdun (55), Cahors (46) et Elven (56). La filiale MPB, située à Chalon sur Saône (71), est spécialisée dans le recyclage du PE-HD.

Situation française

Productions et commerce extérieur :

en tonnes

	PE-HD		PE-BD		PE-BDL
Productions	185 803 t, en 2013		522 390 t, en 2018		841 347 t, en 2019
Exportations, en 2019	336 623 t		336 705 t		199 769 t
Importations, en 2019	495 429 t		397 750 t		182 749 t

Sources : Eurostat et Douanes françaises

Destination des exportations, en 2019 :

• PE-HD : vers l’Allemagne à 26 %, le Royaume Uni à 14 %, l’Italie à 14 %, l’Espagne à 11 %, la Belgique à 10 %.
• PE-BD : vers l’Italie à 32 %, l’Allemagne à 21 %, la Belgique à 9 %, l’Espagne à 8 %.
• PE-BDL : vers l’Allemagne à 27 %, l’Italie à 21 %, l’Espagne à 9 %, la Belgique à 9 %.

Origine des importations, en 2019 :

• PE-HD : de Belgique à 28 %, d’Allemagne à 17 %, des Pays Bas à 12 %, d’Italie à 8 %.
• PE-BD : d’Espagne à 22 %, des Pays Bas à 21 %, d’Allemagne à 17 %, de Belgique à 16 %, du Royaume Uni à 10 %.
• PE-BDL : de Belgique à 22 %, d’Allemagne à 15 %, des Pays Bas à 14 %, d’Espagne à 10 %, d’Arabie Saoudite à 10 %.

Producteurs et unités de production :

• Total à Gonfreville (76) avec 240 000 t/an de PE-HD et à Carling (57) avec 210 000 t/an de PE-BDL.
• ExxonMobil à Notre Dame de Gravenchon (76) avec 400 000 t/an de PE-BDL.
• LyondellBasell à Berre (13) avec 320 000 t/an de PE-BD.
• Ineos à Lavera (13) avec 230 000 t/an de PE-HD et Sarralbe (57) avec 195 000 t/an de PE-HD.
• Versalis à Dunkerque (59) avec 340 000 t/an de PE-BD et PE-BDL.

Utilisations

Consommation : c’est la principale matière plastique consommée dans le monde. En 2016, sur un total de 243 millions de t, le PE-HD a représenté 17 %, le PE-BDL 12 %, le PE-BD 9 %. En Europe (Union européenne, Norvège et Suisse), en 2016, sur un total de 60 millions de t, les PE-BD et BDL ont représenté, en 2018, 17,5 % de la consommation de matières plastiques, le PE-HD, 12,2 %.

La consommation a porté, en 2017, dans le monde, sur 95 millions de tonnes de polyéthylène, réparties en 45 % de PE-HD, 32 % de PE-BDL et 23 % de PE-BD.
En 2016, 35 % de la consommation a été réalisée en Asie du Nord-Est, 17 % en Amérique du Nord, 13 % en Europe de l’Ouest, 7 % au Moyen Orient, 6 % dans le sous-continent indien, 5 % en Amérique du Sud, 4 % en Afrique…

La consommation chinoise a été, en 2018, de 30,727 millions de t.

Secteurs d’utilisation : dans le monde, en 2016, sur un total de 92 millions de t.

Films et feuilles	53 %		Fils et câbles	2 %
Moulage par injection	13 %		Moulage par rotation	2 %
Moulage par soufflage	12 %		Raphia	1 %
Tuyaux et profilés	7 %		Fibres	1 %
Extrusion et revêtements	2 %

Source : PTT PM

Le polyéthylène basse densité (PE-BD et PE-BDL) est plutôt utilisé pour élaborer des films et des isolants électriques. Il est le matériau préféré pour préparer des produits « souples » : films adhésifs, films agricoles, sachets, sacs poubelle, jouets, tuyaux, bouteilles souples (ketchup, moutarde…)…

Le polyéthylène haute densité est plutôt utilisé pour fabriquer des emballages rigides de lait, de produits chimiques et de détergents, des tuyaux pour canalisations…

C’est à la seconde guerre mondiale et à l’invention du radar par Sir Robert Watson-Watt, dans les années 30, que le polytéthylène doit son essor. On avait en effet besoin d’un isolant électrique performant pour protéger les câbles coaxiaux présents dans ces appareillages qui constituèrent une pièce maîtresse du système de défense des îles britanniques.

Le procédé « Gel-spin » mis au point par DSM en 1979 permet de fabriquer des fibres de polyéthylène en orientant parallèlement les chaînes de polymères désenchevêtrées par dissolution dans un solvant et passage dans une filière. Cette organisation donne à la fibre des performances remarquables : 15 fois plus résistante que l’acier, la fibre est utilisée pour la protection (casques et gilets pare-balles : le casque des forces françaises en Bosnie a été fabriqué à Châtillon sur Chalaronne (01) par l’entreprise MSA Gallet), pour les cordages, les filets, les articles de sports, les gants et pantalons de protection. Concurrencée par les fibres aramides (Kevlar) et les fibres de polyamide et de polyester, la fibre de polyéthylène est plus légère pour des performances supérieures.

Bibliographie

 

Données industrielles

Les élastomères silicones sont traités au chapitre silicones.

Les élastomères fluorés sont traités au chapitre polytetrafluoréthylène (PTFE) et résines fluorocarbonées.

Matières premières

Caoutchouc naturel : il existe plus de 2000 espèces végétales laticifères mais le latex est quasi exclusivement extrait de l’hévéa (hevea brasiliensis), originaire de la forêt amazonienne. La durée de vie, en production, d’un hévéa est d’environ 40 ans, il commence à produire du latex dans sa 7^ème année et au cours de sa vie donne de 60 à 100 kg de caoutchouc. Un hectare planté d’environ 550 arbres donne annuellement de 0,7 à 1,5 t de caoutchouc naturel. Le latex est une émulsion contenant de 60 à 80 % d’eau et de 20 à 40 % de caoutchouc naturel, constitué de cis-1,4 polyisoprène. Après récolte, il est traité à l’ammoniac afin de conserver son état colloïdal et sa forme liquide puis après séchage plus ou moins poussé, il est livré soit sous forme liquide, avec une teneur de 60 % de caoutchouc sec, soit sous forme solide, après traitement acide, en général à l’ aide d’acide formique, en feuilles compactées, fumées (RSS) ou séchées à l’air chaud, dans des balles de 113 kg ou en granulés compactés et spécifiés techniquement (TSR) dans des balles de 33 kg.

Caoutchoucs synthétiques : ils sont fabriqués à partir d’isobutylène, d’isoprène, de styrène, de butadiène, d’acrylonitrile…

Histoire du caoutchouc en Europe

C’est en 1745 que Charles Marie de la Condamine rapporta d’un périple en Amazonie une masse brunâtre, collante, obtenue en incisant l’écorce d’un arbre que les indiens Tupi appelaient « cao-o-tchu » – le bois qui pleure – et que d’autres indiens appelaient « Hheve ». Le caoutchouc naturel (le cis-polyisoprène) offre à l’homme des propriétés qu’il apprend à maîtriser et à améliorer :

• Nair et les propriétés de gommage (en anglais, caoutchouc = « rubber » de to rub, frotter).
• Macintosh et l’imperméabilisation.
• Goodyear et la vulcanisation.
• Dunlop et l’invention du pneu gonflable.

Devant la montée des prix du caoutchouc naturel, la société Bayer propose un prix destiné à récompenser la découverte d’un caoutchouc synthétique. En 1906 Fritz Hofmann remporte le concours Bayer en synthétisant du polyisoprène, à partir du p-crésol extrait du goudron de houille ; en 1910 il améliore la synthèse en utilisant à la place de celui-ci le 2-3 diméthylbutadiène, bon marché et abondant ; en 1911 une production pilote commence à Elberfeld en Allemagne ; on fabrique les premiers pneus en caoutchouc méthyl en 1912.

En 1910, deux anglais, Strange et Matthews, déposent un brevet pour la polymérisation du butadiène en présence de sodium métal, mais ce caoutchouc est de piètre qualité. En 1916, est découvert à Elberfeld le procédé « 4 étapes » (acétylène, aldol, alcool benzylique, butadiène) pour la fabrication du butadiène. Les recherches sur les adjuvants anti-vieillissement avancent de même durant ces années (pipéridine, amines aromatiques…).

Le 31 décembre 1924, Farbenfabriken vorm. Friedrich Bayer & Co. est dissoute et le 1^er janvier 1925 est crée l’IG Farben (BASF, Bayer, Hoechst, AGFA, Weiler Ter Meer, C.F., Griesheim Elektron). En 1926 les études sur le caoutchouc reprennent après la cessation due à la chute des prix de 1919 et, en 1927, à Ludwigshaven et Leverkusen la méthode de polymérisation de Strange et Matthews est améliorée (emploi d’émulsifiants et de savons).

En 1928, la production de caoutchouc synthétique en émulsion aqueuse et l’utilisation du butadiène comme monomère font l’objet de brevets, de même qu’en 1929 la copolymérisation par Bock et Tschunkur du butadiène et du styrène qui livre ainsi le premier caoutchouc synthétique (SBR) comparable au naturel. La marque BUNA^® est déposée (BUtadiène NAtrium). En 1930, le styrène est remplacé par l’acrylonitrile (premier caoutchouc nitrile BUNA^® N). En 1937, la copolymérisation isobutène-isoprène est mise au point : le caoutchouc butyl voit le jour. Jusqu’au début des années 40, des progrès sont effectués dans la mise au point des antioxygènes, des catalyseurs…

L’Allemagne nazie développe sa production de SBR et édifie en 1944 le terrible complexe de BUNA-Monowitz qui dépend du camp de concentration d’Auschwitz – ce complexe ne produira d’ailleurs jamais une once de caoutchouc. Dans les années 50, après le démantèlement de l’IG Farben en 12 firmes, la reprise de la production se fait lentement et en 1960 on met en évidence les propriétés du caoutchouc de polybutadiène à haute teneur en cis 1,4 polyisoprène.

Depuis les recherches n’ont pas cessé de découvrir de nouveaux types de caoutchouc, d’adjuvants, d’agents gonflants, d’agents d’adhérence…

Les diverses familles d’élastomères

Les élastomères sont des polymères présentant des propriétés élastiques après réticulation. Il en existe plus de 200 types qui peuvent être regroupés en une quinzaine de familles dont voici les principales.

Élastomères non styréniques :

Le caoutchouc naturel (NR : natural rubber) qui ne contient que du cis-1,4 polyisoprène.

Le polyisoprène synthétique (IR) est de composition proche de celle du caoutchouc naturel avec pour le plus employé (Ti-IR) 98,5 % de cis-1,4 polyisoprène, 1 % de trans-1,4 polyisoprène et 0,5 % de 3,4 polyisoprène.

Le caoutchouc butyl, est un copolymère d’isobutylène et d’isoprène (voir les formules ci-dessous). Sa dénomination est IIR (Isobutylene-Isoprene-Rubber). Un traitement complémentaire par du dibrome ou du dichlore donne des halobutyls (chlorobutyl ou bromobutyl).

Le PBR (PolyButadiène Rubber) ou BR est un polymère du 1,3 butadiène. C’est le deuxième élastomère le plus employé après le SBR.

Les NBR (Nitrile Butadiene Rubber) et HNBR (Nitrile Butadiene Rubber Hydrogéné).

Les terpolymères d’éthylène-propylène-diène (EPDM) et les copolymères éthylène-propylène (EPM).

Les caoutchoucs chloroprène (CR) ou polychloroprène sont obtenus par polymérisation radicalaire du chlorobutadiène.

Élastomères styréniques :

Le SBR (Styrene Butadiene Rubber), les SBC (blocs copolymères styréniques) famille à laquelle appartiennent le SBS (Styrène-Butadiène-Styrène), le SIS (Styrène-Isoprène-Styrène), les SEBS (blocs éthylènes-butylène) et les SEP ( blocs éthylène-propylène).

Résines styréniques :

L’ABS (Acrylonitrile-Butadiène-Styrène) et le SAN (Styrène-Acrylonitrile).

Quelques formules :

Fabrication industrielle

IR : l’élaboration du polyisoprène le plus utilisé (Ti-IR) utilise un catalyseur Ziegler Natta, TiCl₃ / Al(C₂H₅)₂Cl ou TiCl₄ / Al(C₂H₅)₃. Avant polymérisation, le mélange solvant, catalyseur et monomère d’isoprène doit être exempt d’impuretés, d’humidité et d’air, poisons du catalyseur. Lorsque la polymérisation a atteint le niveau désiré, un désactivateur du catalyseur est introduit ainsi qu’un antioxydant puis le solvant est éliminé à l’aide de vapeur d’eau.

Caoutchouc butyl (IIR) : dans le procédé exploité, en France, à Notre Dame de Gravenchon (76) par ExxonMobil Chemical, le solvant de copolymérisation entre l’isobutylène et l’isoprène est le chlorure de méthyle CH₃Cl et la réaction est catalysée par une solution de AlCl₃ dans ce même solvant. La polymérisation met en jeu 98 % d’isobutylène avec 2 % d’isoprène. La réaction est très exothermique et se fait à -100°C. Après refroidissement, par détente de propylène et d’éthylène, le solvant et les réactifs non consommés sont extraits par vaporisation et recyclés. Aux fines particules de caoutchouc qui ont précipité on rajoute de l’eau et des additifs nécessaires à la stabilisation de la suspension qui est ensuite purifiée, séchée et comprimée sous forme de balles de caoutchouc. L’isoprène est importé de Bâton-Rouge (Louisiane, États-Unis) et l’isobutylène provient, par une conduite de 35 km, de la coupe C4 d’un vapocraqueur d’ExxonMobil.
Pour obtenir les halobutyls, avant halogénation, le butyl est dissous dans un solvant, hexane ou pentane, le monomère qui n’a pas réagi est enlevé et le dibrome liquide ou de dichlore gazeux sont introduits dans le solvant. Pour chaque mole d’halogène qui réagit, il y a formation d’une mole d’acide bromhydrique ou chlorhydrique qui nécessite la neutralisation de la solution à l’aide de soude. Le solvant est ensuite éliminé par traitement à la vapeur d’eau chaude avec ajout de stéarate de calcium afin de prévenir l’agglomération de l’élastomère.
Le caoutchouc butyl peut aussi être obtenu par décomposition du MTBE (méthyl tertio-butyl éther).

BR : la polymérisation du 1,3 butadiène (CH₂=CH-CH=CH₂) est réalisée, en général, en solution, à 20 % de monomère, le solvant étant l’hexane ou le cyclohexane. La réaction est catalysée par des complexes de métaux de transition (Nd, Ni ou Co) ou par le butyllithium.

NBR : la polymérisation entre l’acrylonitrile (de 15 à 51 %) et le butadiène est réalisée en émulsion dans l’eau avec un émulsifiant (savon) et divers autres produits. La température de polymérisation donnera des polymères plus ou moins linéaires. A froid, de 5 à 15°C, les branchements seront réduits, à chaud, de 30 à 40°C, les branchements seront plus importants. Les NBR, insaturés peuvent être hydrogénés pour donner des HNBR. Dans ce cas, le NBR est dissous dans un solvant, un catalyseur à base de métal précieux est ajouté puis un traitement avec du dihydrogène gazeux donne du NBR hautement saturé ou HNBR.

SBR : la copolymérisation du butadiène et du styrène peut s’effectuer soit en solution (S-SBR), soit en émulsion (E-SBR). Même si les procédés en solution présentent quelques avantages (meilleur contrôle des conditions opératoires, consommation d’énergie plus faible et plus grande pureté du caoutchouc), c’est le procédé en émulsion qui est le plus répandu. L’émulsifiant, un savon d’acide gras ou d’acide résinique, stabilise et homogénéise le milieu réactionnel. La copolymérisation est réalisée à froid (5°C) ou à chaud. Celle effectuée à froid est radicalaire et dure une dizaine d’heures. Exemple de composition, en masse, pour 75 kg de butadiène et 25 kg de styrène : eau : 180 kg, émulsifiant : 5 kg, dodécyl mercaptan : 200 g, hydroperoxyde de cumène : 170 g, EDTA : 60 g, sulfate de fer (II) : 17 g.

SBC : les SBC sont des copolymères dans lesquels les « blocs » sphéroïdes de polystyrène d’environ 30 nm de diamètre sont reliés entre eux par des tronçons élastomères constitués par les polydiènes choisis pour la copolymérisation, ce qui constitue deux phases distinctes dans le matériau. Modifiable à chaud, cette constitution lui procure ses propriétés élastiques. Pour la copolymérisation, on peut utiliser deux techniques : soit une polymérisation anionique de « diblocs » styrène-diène suivie d’un couplage par un agent bromé en « triblocs » styrène-diène-styrène, soit une polymérisation par un initiateur anionique difonctionnel qui mène directement aux triblocs désirés.

ABS : leur production industrielle et leur première commercialisation par la société Uniroyal, remontent à 1948. Les ABS sont des matériaux amorphes qui comportent deux phases ; une phase continue constitue la matrice (copolymère de styrène/acrylonitrile SAN) et une phase discontinue constituée de nodules de polybutadiènes greffés de copolymères SAN. Cette structure biphasique et la taille des zones de caoutchouc (0,1 à 1 µm) contribuent aux propriétés des ABS : résistance aux chocs, aspect de surface (brillance…) et résistance à la chaleur.

Il existe trois procédés de fabrication de l’ABS : la polymérisation en masse (Dow Chemical), la polymérisation masse-suspension (Monsanto) et le procédé le plus utilisé, la polymérisation par émulsion aqueuse. Celle-ci débute par la synthèse entre 40°C et 90°C d’un « latex d’élastomère » (polybutadiène ou copolymère butadiène-styrène ou copolymère butadiène-acrylonitrile). Celui-ci est ensuite greffé entre 50°C et 80°C en présence de styrène (ou d’alpha-méthylstyrène dans le cas de l’ABS dit « chaleur »), d’acrylonitrile et d’eau. Les tensioactifs utilisés sont des sels sodiques ou potassiques d’acides gras, des sulfonates ou des sulfates d’alcool polyoxyéthylénés, ou des tensioactifs non ioniques tels que des copolymères de l’oxyde de propylène et de l’oxyde d’éthylène. Les catalyseurs utilisés sont des persulfates de sodium ou de potassium, des associations de type redox (par exemple un mélange d’hydroperoxyde organique et de glucose en présence de sels métalliques Fe²⁺ ou Cu²⁺). Parallèlement on synthétise un latex de résine SAN en présence de styrène, d’acrylonitrile, d’eau, de tensioactif entre 50°C et 80°C. Le greffage du latex d’élastomère a pour but de le rendre « compatible » avec ce latex de résine.

Lors de ces synthèses, les monomères qui n’ont pas réagi sont recyclés. Les deux latex sont ensuite mélangés dans des proportions définies par les propriétés recherchées. Le latex d’ABS ainsi formé est alors mis à floculer à l’aide de CaCl₂, d’Al₂(SO₄)₃, de MgSO₄, d’acide acétique, sulfurique ou chlorhydrique vers 100°C, puis est séché. Il est alors prêt à recevoir les charges adéquates à son utilisation. L’introduction de méthacrylate de méthyle conduit à des ABS transparents.

On peut ensuite réaliser des alliages d’ABS et d’autres polymères (PVC, polycarbonate, polyamide…) pour atteindre certaines propriétés (résistance aux chocs, tenue à la chaleur, résistance à l’abrasion, fluidification pour la réalisation de films…).

Productions

Caoutchouc naturel

Production mondiale : en 2018, de 13,876 millions de t. Par pays :

En 2019, la production mondiale est de 13,354 millions de t réalisée à 59 % en Thaïlande et Indonésie.

La culture de l’hévéa occupe une surface de 12 millions d’hectares, à 90 % dans le Sud-Est asiatique.

En Thaïlande, 90 % de la production est assurée par des exploitations familiales qui font ainsi vivre 10 % de la population du pays. La surface cultivée était, en 2016, de 3,1 millions d’hectares.

Le groupe Bridgestone cultive 48 000 ha d’hévéas au Liberia et 24 000 ha en Indonésie, à Serbalawan, au Nord de Sumatra et Tanah Laut, au Sud de Kalimanta.

Le groupe Michelin, possède au Brésil, une plantation d’hévéas, à Igrapiúna, dans l’État de Bahia, de 2 000 hectares et 2 usines de transformation (Igrapiúna avec 10 000 t/an et Sooretama, dans l’État d’Esperito Santo avec 20 000 t/an). En Afrique (Côte d’Ivoire, Ghana, Nigeria et Liberia), Michelin détient 44,41 % de la Société Internationale de Plantations d’Hévéas (SIPH), 2^ème producteur africain, avec 55,59 % pour le groupe ivoirien Sifca. Par ailleurs, Michelin détient une participation minoritaire en Thaïlande avec 30 000 t/an et en Indonésie, au travers d’une joint venture, Royal Lestari Utama (RLU), à 47 %, avec le groupe Barito Pacific, et une production prévue de 80 000 t/an. Au total la production de caoutchouc sec est de 200 000 t/an.
La SIPH exploite, en 2019, 59 591 hectares plantés d’hévéas avec une production de 73 600 t de caoutchouc avec de plus des achats auprès de planteurs indépendants ce qui donne une production totale de 275 600 t, à 70,0 % en Côte d’Ivoire, 21,2 % au Ghana, 7,7 % au Nigeria, 1,2 % au Liberia.

Commerce international : en 2019 sur un total de 9,377 millions de t.

Principaux pays exportateurs :

en milliers de t

Thaïlande	3 150		Cambodge	164
Indonésie	2 504		Laos	160
Côte d’Ivoire	876		Belgique	160
Vietnam	750		Philippines	125
Malaisie	631		Birmanie	123

Source : ITC

Les exportations thaïlandaises sont destinées à 39 % à la Chine, 19 % à la Malaisie, 7 % aux États-Unis, 6 % au Japon.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t

Chine	2 451		Corée du Sud	365
Malaisie	1 083		Vietnam	306
États-Unis	1 010		Allemagne	262
Japon	734		Brésil	225
Inde	473		Turquie	206

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 50 % de Thaïlande, 13 % de Malaisie, 10 % du Vietnam, 9 % d’Indonésie.

Les importations de l’Union européenne proviennent, en 2018, à 31 % d’Indonésie, 20 % de Thaïlande, 19 % de Côte d’Ivoire, 13 % de Malaisie, 8 % du Vietnam, 2 % du Cameroun.

Caoutchoucs synthétiques

Productions, en 2018, en milliers de tonnes. Monde : 15 258, Union européenne : 4 091. Répartition de la production :

En 2016, la production chinoise est de 5,458 millions de t pour une capacité de production de 6,475 t/an constituée à 60 % par celle de SBR et BR.

La production de l’Union européenne, est, en 2019, de 1,619 million de t de polyisoprène synthétique (IR) dont 824 561 t en Allemagne, 175 285 t en Finlande, 123 036 t en Italie, 107 248 t, en 2016, en France et de 2,019 millions de t d’autres caoutchoucs synthétiques dont 424 190 t en Allemagne, 418 261 t en France, 495 560 t en Italie, 265 463 t en Pologne, 212 450 t, en 2016, aux Pays Bas, 241 101 t en République tchèque, 96 394 t en Espagne, 181 086 t au Royaume Uni.
La production de SAN est de 234 776 t dont 89 142 t en Allemagne et celle d’ABS, de 800 524 t dont 122 304 t en Italie, 116 978 t en Allemagne, 88 889 t en Espagne.

La production du Japon est, en 2017, de 1,621 million de t dont, en 2016, 456 400 t de SBR et 288 600 t de BR. Celle de la Corée du Sud, en 2017, de 504 000 t de SBR et 420 000 t de BR.

Productions par type de caoutchouc synthétique : en 2018, répartition selon les capacités de production sur un total de 20,42 millions de t.

Commerce international : en 2019.

Principaux pays exportateurs :

en milliers de t

Corée du Sud	1 901		Allemagne	829
Thaïlande	1 501		Japon	783
Russie	993		Taipei chinois	687
États-Unis	950		Malaisie	631
Vietnam	928		Belgique	604

Source : ITC

Les exportations coréennes sont destinées à 30 % à la Malaisie, 18 % à la Chine, 9 % à l’Indonésie, 6 % à l’Inde.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t

Chine	4 126		Belgique	506
Malaisie	957		Inde	444
États-Unis	684		Vietnam	371
Thaïlande	605		Indonésie	349
Allemagne	527		Turquie	315

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 32 % de Thaïlande, 21 % du Vietnam, 10 % de Malaisie, 8 % de Corée du Sud.

Principaux producteurs : en 2015, de SBR, BR, SBC, NBR, CR, EPDM, IR et IIR.

• Arlanxeo (Pays Bas) après avoir été une joint venture 50/50 entre Lanxess (Allemagne) et Saudi Aramco (Arabie Saoudite), créée en avril 2016, est depuis fin 2018, propriété de Saudi Aramco qui a acheté les parts de Lanxess. Elle produit : plus de 1 million de t/an de SBR, 400 000 t/an de BR, 450 000 t/an de EPDM, 130 000 t/an de NBR et HNBR, plus de 70 000 t/an de CR.
  • du caoutchouc butyl (IIR) à Sarnia, Ontario, au Canada avec 140 000 t/an, Zwijndrecht en Belgique avec 140 000 t/an et Singapour avec 100 000 t/an.
  • du BR et du SBR, à Port Jérôme, en France, à Orange, Texas, aux États-Unis, à Dormagen, en Allemagne, à Cabo de Santo Agostinho, Triunfo et Duque de Caxias, au Brésil, à Singapour avec 140 000 t/an de Nd-BR.
  • du NBR, en France, à La Wantzenau (67), ainsi que du NBR carboxylé et, en Chine, à Nantong avec 30 000 t/an, dans une joint venture avec TSRC.
  • de l’EPDM à Geleen aux Pays Bas, à Changzhou, en Chine, à Rabigh, en Arabie Saoudite et à Triunfo au Brésil.
  • du CR à Dormagen en Allemagne, avec 70 000 t/an.

• Kumho Petrochemical (Corée du Sud) a produit, en 2018, 1,509 million de t de caoutchoucs synthétiques avec :
  • du BR, avec 338 000 t/an, à Yeosu, en Corée du Sud,
  • du NBR, avec 87 000 t/an et du HNBR, avec 10 000 t/an à Ulsan, en Corée du Sud,
  • du SBR, avec 384 000 t/an à Ulsan,
  • du SBS, avec 70 000 t/an à Yeosu,
  • de l’ABS, avec 250 000 t/an à Ulsan
  • du SAN, avec 173 000 t/an.

• Sinopec (Chine) a produit, en 2018, 1,18 million de t de caoutchoucs synthétiques avec 10 000 t de caoutchouc butyl (IIR), 360 000 t/an de SBR, 360 000 t/an de BR, 270 000 t/an de SBS.
• Petrochina a produit, en 2018, 869 000 t de caoutchoucs synthétiques.
• Taiwan Synthetic Rubber Corp. (TSRC), produit du SBR, du BR, du NBR, du SBS, du SIS, avec une capacité totale de 562 000 t/an et une production, en 2018, de 447 000 t.
  • Produit du SBR, à Kaohsiung, à Taïwan, avec 130 000 t/an et à Nantong, en Chine, avec une joint venture entre TSRC, 65,44 %, Marubeni (Japon), 22,56 % et Nantong Petrochemical Corp., 12 % possédant une capacité de production de 180 000 t/an. En Inde, une joint venture entre TSRC avec 50 %, Indian Oil Corp et Marubeni (Japon) possède une capacité de 120 000 t/an de SBR.
  • Produit du BR, à Kaohsiung, à Taïwan, avec 60 000 t/an, à Tambol, en Thaïlande, dans une joint venture entre TSRC, 13 %, UBE Industries (Japon), 74 % et Marubeni (Japon), 13 %, avec 72 000 t/an, à Nantong, en Chine, dans une joint venture entre TSRC, 55 %, UBE Industries, 25 %, Marubeni, 20 %, avec 72 000 t/an. Produit du NBR, à Nantong, Chine, avec une joint venture 50/50 avec Arlanxeo et 30 000 t/an.
  • Produit du SBS et du SIS avec l’acquisition, en avril 2011, de la société Dexco qui possède aux États-Unis, à Plaquemine, en Louisiane, des capacités de production de 32 000 t/an de SIS et 30 000 t/an de SBS. A Nantong, en Chine, possède une ligne de production de SIS de 25 000 t/an et de SEBS de 35 000 t/an et à Kaohsiung, à Taïwan, une capacité de production de SBS et SEBS de 29 000 t/an.
• ExxonMobil Chemical (États-Unis) produit du caoutchouc butyl (IIR) aux États-Unis, à Bayton, Texas et Baton Rouge, Louisiane, en France, à Notre Dame de Gravenchon, au Royaume Uni, à Fawley, au Japon, en association 50/50 avec JSR (Japan Synthetic Rubber Corporation) dans Japan Butyl Co., à Kawasaki avec 98 000 t/an d’IIR et à Kashima avec 80 000 t/an de caoutchouc butyl halogéné, en Arabie Saoudite, en association avec Sabic, à Kemya, avec 400 000 t/an et à Singapour, dans l’ile de Jurang, avec une production de 140 000 t/an.
• Goodyear (États-Unis), produit de l’IR, du SBR et divers autres caoutchoucs synthétiques aux États-Unis, au Texas, à Beaumont et Houston.
• Japan Synthetic Rubber (JSR), produit au Japon, du SBR, avec 255 000 t/an et du S-SBR avec 60 000 t/an à Yokkaichi , du BR, à Chiba avec 72 000 t/an, de l’IR à Kashima avec 41 000 t/an, de l’ABS, à Yokkaichi avec 250 000 t/an, ainsi que du S-SBR, en Thaïlande au travers d’une joint venture avec 51 % des parts, à Map Ta Phut et 100 000 t/an. Produit du IIR dans une joint venture, Japan Butyl Co., 50/50 avec ExxonMobil, à Kawasaki avec 98 000 t/an et du caoutchouc butyl halogéné à Kashima avec 80 000 t/an. Produit, depuis 2019, du S-SBR, en Hongrie, avec une capacité de 60 000 t/an.
• Nizhnekamskneftekhim (NKNH, Russie), société du groupe TAIF, a produit, en 2018, à Niznekamsk, au Tatarstan, 716 000 t de caoutchoucs synthétiques. Principal producteur mondial de polyisoprène (IR) avec avec une capacité de 333 000 t/an soit 47,5 % du marché mondial, produit également du caoutchouc butyl avec 17,9 % du marché mondial, du BR avec 5,6 % du marché mondial et de l’ABS.
• Sibur (Russie), produit, en Russie, à Togliatti avec 82 000 t/an d’IR, 65 000 t/an d’IIR, 60 000 t/an de E-SBR, à Voronezh avec 121 000 t/an de BR, 106 800 t/an de SBR, 85 000 t/an de SBS, à Krasnoyarsk, avec 74,99 % d’une joint venture avec Sinopec, 42 500 t/an de NBR. En 2019, la production de caoutchoucs synthétiques a été de 529 000 t avec une capacité de production de 580 800 t/an.
• Versalis, filiale du groupe italien ENI, produit du SBR en émulsion à Ravenne, en Italie, avec 120 000 t/an. Produit également du BR, NBR, SBS, SIS, SEBS, ABS et SAN.
• Zeon Corporation (Japon) produit de l’IIR à Tokuyama, avec 65 000 t/an, des NBR et HNBR, au Japon à Tokuyama, Takaoka, Kawasaki avec 64 500 t/an, aux États-Unis à Louisville, Kentucky, Hattiesburg, Mississippi et Bayport, Texas avec 15 000 t/an, des ESBR et SSBR au Japon à Takuyama avec 135 000 t/an et à Singapour avec 70 000 t/an, de l’IR au Japon à Mizushima avec 40 000 t/an.
• Trinseo (Allemagne), société issue, en 2010, du groupe Dow Chemical, produit du SBR avec une capacité de production de 150 000 t/an et du BR à Schkopau, en Allemagne et de l’ABS et du SAN.
• Cenway (Chine) produit à Zhejiang Jiaxing Port, 150 000 t/an de caoutchouc butyl (IIR).
• Michelin produit du SBR et divers autres caoutchoucs synthétiques à Bassens (33), en France, avec 200 000 t/an et à Louisville, Kentucky, aux États-Unis, avec 34 000 t/an.
• Bridgestone (Japon) produit des caoutchoucs synthétiques au États-Unis à Lake Charles, en Louisiane, à Orange, au Texas et en Chine à Huizhou (50 000 t/an de SBR).
• Ineos Styrolution (Allemagne) société du groupe Ineos produit de l’ABS, SAN, SBC et divers copolymères styréniques (n°2 mondial avec environ 3 millions de t d’ABS/an), en Allemagne à Ludwigshafen et Cologne, en Belgique à Anvers, en Corée du Sud à Ulsan, en Thaïlande à Map Ta Phut, en Inde à Vadodara, au Mexique à Altamira. Dans l’Union européenne, la part de Styrolution dans la production d’ABS est de 70 à 80 %, à côté de Trinseo, 20 à 30 % et Versalis, 5 à 10 %. Pour la production de SAN, dans l’Union européenne, la part de Styrolution est de 30 à 40 %, à côté de Styron, 20 à 30 %, Versalis, 20 à 30 %.
• Dynasol (Espagne) joint venture 50/50 du groupe espagnol Repsol avec le groupe mexicain Kuo, produit 115 000 t/an de caoutchouc synthétique SBR dont 55 000 t au Mexique et 69 000 t/an de dérivés styréniques, SBS et SEBS, dans les usines de Santander, en Espagne, Altamira, au Mexique et Liaoning, en Chine, joint venture entre Dynasol et le groupe chinois Xing’an, avec 110 000 t/an de SBR et 30 000 t/an de NBR.
• Chi Mei (Taipei chinois), produit du SBR, BR, HBR, ABS (2,1 millions de t/an) et SAN.
• Sabic (Arabie Saoudite), produit du BR, de l’EPDM, de l’ABS et du SAN, à Al-Jubail en Arabie Saoudite.

Situation française

En 2019.

La production, en 2016, est de 107 248 t de caoutchouc IR, et en 2019, de 418 261 t d’autres caoutchoucs synthétiques.

Exportations :

• Caoutchouc naturel : 49 987 t vers l’Espagne à 47 %, l’Italie à 26 %, l’Allemagne à 15 %, la Roumanie à 8 %.
• IR : 18 t vers le Luxembourg à 87 %, le Royaume Uni à 7 %.
• IIR : données confidentielles.
• IIR halogénés : 2 013 t vers l’Allemagne à 89 %.
• SBR : 134 994 t vers l’Espagne à 19 %, l’Allemagne à 13 %, l’Italie à 10 %, la Pologne à 9 %.
• BR : 70 214 t vers les Pays Bas à 20 %, la Chine à 17 %, la Belgique à 17 %, l’Espagne à 10 %.
• NBR : données confidentielles.
• EPDM : données confidentielles.
• ABS : 4 096 t vers la Tunisie à 16 %, l’Italie à 13 %, la Roumanie à 11 %, l’Espagne à 7 %.
• SAN : 483 t vers la Tunisie à 34 %, le Luxembourg à 18 %, l’Italie à 11 %, l’Allemagne à 10 %.

Importations :

• Caoutchouc naturel : 156 892 t d’Indonésie à 25 %, de Thaïlandeà 31 %, de Côte d’Ivoire à 16 %, de Malaisie à 7 %.
• IR : 5 508 t de Russie à 65 %, des États-Unis à 21 %, d’Allemagne à 8 %.
• IIR : 3 812 t de Suisse à 40 %, de Belgique à 19 %, d’Autriche à 17 %, de Russie à 7 %.
• IIR halogénés : 14 963 t de Belgique à 57 %, du Royaume Uni à 15 %, de Russie à 11 %, d’Allemagne à 8 %.
• SBR : 61 058 t d’Allemagne à 25 %, des États-Unis à 9 %, de Belgique à 8 %.
• BR : 47 730 t d’Allemagne à 18 %, de Russie à 16 %, de Pologne à 12 %, d’Indonésie à 10 %.
• NBR : 7 102 t de Russie à 19 %, d’Italie à 16 %, du Japon à 14 %, d’Allemagne à 12 %, des États-Unis à 11 %.
• EPDM : 27 824 t des Pays Bas à 37 %, de Belgique à 30 %, de Corée du Sud à 9 %.
• ABS : 35 422 t d’Allemagne à 22 %, des Pays Bas à 17 %, de Belgique à 17 %, de Corée du Sud à 15 %, d’Espagne à 9 %.
• SAN : 6 134 t des Pays Bas à 35 %, d’Allemagne à 29 %, de Belgique : 15 %, d’Italie à 8 %.

La consommation a été, en 2018, de 340 000 t dont 122 000 t de caoutchouc naturel et 218 000 t de caoutchouc synthétique.

Producteurs de caoutchoucs synthétiques :

• ExxonMobil Chemical produit du caoutchouc butyl (IIR) à Notre Dame de Gravenchon.
• Michelin produit du SBR et du BR, 200 000 t/an, à Bassens (33).
• Arlanxeo produit du NBR à La Wantzenau (67) et du BR et du SBR à Port Jérôme (76).

Industrie de transformation du caoutchouc :

La production de pneumatiques et de caoutchoucs industriels a été, en 2018, de 700 000 t, avec 371 000 t de pneumatiques (à 50 % pour les véhicules de tourisme, 32 % les poids lourds, 12 % les véhicules agricoles et de génie civil) et 329 000 t de caoutchoucs industriels.

Producteurs de pneumatiques, en nombre d’usines.

Michelin	10		Bridgestone	3
Goodyear-Dunlop	3		Continental	3

Les importations de pneus ont été de 3,5 milliards d’euros, les exportations de 2,5 milliards d’euros.

Producteurs de caoutchoucs industriels, d’après le chiffre d’affaires 2018.

en millions d’euros

Hutchinson	1 540		Trelleborg Industries	95
Cooper Standard France	245		Freudenberg	80
West Pharmaceutical	160		Sealynx International	80
Aptar / Stelmi	145		Contitech Anoflex	80

Utilisations

Consommations

La consommation mondiale a été, au total, en 2018, de 29,193 millions de t, 47,2 % de caoutchouc naturel, 52,8 % de caoutchouc synthétique.

Caoutchouc naturel : en 2018, en milliers de t. Monde : 13 766. Répartition de la consommation :

Chine	38 %		États-Unis	7 %
Union européenne	9 %		Japon	5 %
Inde	8 %		Thaïlande	5 %

En 2019, la consommation mondiale est de 13,472 millions de t réalisée à 41 % en Chine.

Caoutchoucs synthétiques : en 2018, en milliers de t. Monde : 15 427, répartition de la consommation :

Chine	28 %		Japon	6 %
Union européenne	17 %		Inde	5 %
États-Unis	12 %

Principaux pays transformateurs de caoutchouc, en 2018. Monde : 29,155 millions de t, Union européenne : 3,817  millions de t.

en milliers de t

Chine	9 854		Inde	1 915
États-Unis	2 904		Japon	1 591

Formulation

Sauf pour le caoutchouc naturel destiné à l’élaboration de gants ou de préservatifs, pour être utilisés, les élastomères doivent être formulés à l’aide de nombreux ajouts, la proportion en poids, de polymère étant comprise entre 20 et 40 %. Les ajouts sont les suivants :

• charge, par exemple de noir de carbone qui joue également un rôle de pigment, de stabilisant, de renforcement des propriétés mécaniques,
• plastifiants,
• agents vulcanisants : soufre, peroxydes organiques,
• accélérateurs de vulcanisation,
• additifs divers pour faciliter la mise en œuvre, protéger du dioxygène, de l’ozone, de la chaleur, des rayonnements UV…

Exemple d’ajouts à 100 kg de SBR : 50 kg de noir de carbone comme renforcement, 15 kg d’huile comme plastifiant, 1,5 kg de soufre, 1,5 kg de sulfénamide, 500 g de thiurame, 500 g d’oxyde de zinc, 200 g d’acide stéarique, comme agents de vulcanisation, 200 g d’antioxygène, 200 g d’antiozone.

Exemple de composition d’un pneu type :

• Caoutchouc naturel : 24 %
• Caoutchouc synthétique : 22 %
• Noir de carbone et silice : 25 %
• Câbles textiles et métalliques : 18 %
• Produits chimiques : 11 %

Utilisations par types de caoutchouc

 

• Caoutchouc butyl (IIR) : ils sont particulièrement imperméables à l’air et en conséquence, 80 % de la production va à la confection de chambres à air et de vessies de vulcanisation des pneumatiques. Le reste va à l’étanchéité, l’amortissement (automobile), la santé (bouchons pharmaceutiques) et l’alimentaire (chewing-gum). Les halobutyls, chloré ou bromé, possèdent les mêmes propriétés d’imperméabilité à l’air mais de plus ils sont facilement covulcanisables avec le caoutchouc naturel et les SBR qui constituent le corps des pneumatiques. Ainsi leur principale utilisation est dans les pneus « sans chambres » où ils assurent l’étanchéité.
• BR : utilisé à plus de 70 % dans les pneumatiques, pour la bande de roulement et les flancs, à 25 % comme modificateur du polystyrène et des ABS où il entre à environ 7 %. Employé également, avec 20 000 t/an, dans le cœur des balles de golf.
• NBR et HNBR : particulièrement résistants à la chaleur, aux huiles, à l’essence et aux produits chimiques, ils sont utilisés dans le transport de ces fluides (tuyaux…). L’hydrogénation accroît la résistance à la chaleur et à l’action de l’ozone.
• SBR : 70 % des SBR va aux pneumatiques et le reste aux semelles, talons, matelas, articles de sport, tuyaux, tapis, courroies, joints, colles…
• Latex styrène-butadiène carboxylés : 70 % vont au couchage du papier et 30 % aux liants pour envers de tapis.
• SBC : ils sont souvent utilisés pour modifier les propriétés d’autres polymères.
• ABS : 35 % de la production est consommée par l’industrie automobile (concurrencé par le polypropylène), 17 % par l’électroménager, 8 % par les télécommunications et 6 % par l’électronique grand public.
  Il y a en moyenne 9 à 10 kg d’ABS par automobile produite actuellement en Europe. On le trouve dans les tableaux de bord (aspect mat, résistance à la chaleur), dans les grilles de radiateur (résistance à la chaleur et aux chocs), éléments du système de chauffage, poignées de portes, les grilles de calandre éventuellement chromées, les rétroviseurs, les boîtiers de phares arrières…
  On trouve de l’ABS dans les réfrigérateurs (pièces frontales), les machines à coudre, aspirateurs, robots de cuisine… On le trouve aussi dans des appareils tels que les tondeuses, les perceuses, ponceuses, meuleuses (rigidité, tenue à la chaleur, couleur). Les boîtiers d’ordinateur, les claviers, les souris, les machines à calculer sont en ABS, en particulier pour les propriétés de résistance à la rayure et pour l’aspect.
  Ses propriétés d’incassabilité et d’inaltérabilité en font un matériau de choix pour l’industrie du jouet de qualité. On le retrouve aussi dans l’industrie des accessoires de sport (skis, bateaux, casques de sport, feuilles extrudées pour planches à voiles…).
  Il tend enfin à remplacer le PVC pour la fabrication des cartes à puces (moulage de la cavité facilité) et s’impose dans les domaines ou l’aspect et l’esthétique sont importants (emballages des cosmétiques…).

Par types d’utilisation

Pneumatiques : 75 % de la production de caoutchouc naturel est destinée à la fabrication de pneumatiques. Par exemple, pour le groupe Michelin qui consomme 10 % de la production mondiale de caoutchouc naturel, soit environ 1 million de t/an, la surface plantée en hévéas correspond à 750 000 ha.

Les pneumatiques utilisent des caoutchoucs naturels et comme caoutchoucs synthétiques les BR, SBR et IIR.

Un pneumatique pour véhicule de tourisme contient environ 18 % de caoutchouc naturel soit 1,35 kg, pour un poids lourd, 40 % (22,5 kg), pour un engin agricole ou de travaux publics, 95 % (jusqu’à 1 t), pour un avion, 100 %.

Dans l’Union européenne, en 2018, la production de pneumatiques a été de 5,1 millions de t.

Producteurs, classés selon leur chiffre d’affaires 2018, dans le monde.

en millions de $

Bridgestone (Japon)	24 247		Hancook (Corée du Sud)	5 317
Michelin (France)	21 587		Pirelli (Italie)	5 194
Goodyear (États-Unis)	13 515		Yokohama (Japon)	3 612
Continental (Allemagne)	11 352		Zhongce (Chine)	3 413
Sumitomo (Japon)	6 104		Maxxis (Taipei chinois)	3 120

Caoutchoucs industriels :

Dans l’Union européenne, en 2018, la production de caoutchouc industriels a été de 2,80 millions de t. Les exportations de 405 000 t, les importations de 705 000 t. Productions des principaux pays de l’Union européenne, en 2018.

en milliers de t

Allemagne	820		Italie	225
France	325		Espagne	215

Producteurs mondiaux, classés selon leur chiffre d’affaires 2018.

en millions de $

Continental (Allemagne)	6,80		Cooper Standard Auto (États-Unis)	3,45
Freudenberg (Allemagne)	6,68		Gates (États-Unis)	3,35
Hutchinson (France)	5,78		Bridgestone (Japon)	3,31
Sumitomo (Japon)	4,04		NOK (Japon)	3,26

Bibliographie

 

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données industrielles

Matières premières

Principalement le pétrole ou le charbon en Chine.

Fabrication industrielle

Le propylène (ou propène) est obtenu principalement comme co-produit selon deux voies :

• Par vapocraquage des hydrocarbures (voir ce chapitre) en même temps que l’éthylène (voir ce chapitre). En fonction de la charge utilisée et des conditions opératoires, la proportion de propylène produit varie (voir le chapitre vapocraquage). Pour une production de 100 kg d’éthylène, on produit 1,7 kg de propylène si la charge est de l’éthane, 35 kg si la charge est du gaz de pétrole liquéfié (GPL), 46 kg si la charge est du naphta et 52 kg si la charge est du gazole. Avec le développement aux États-Unis de la production de gaz de schiste, riche en éthane qui alimente les vapocraqueurs, dans ce pays, le vapocraquage produit de moins en moins de propylène. En 2013, les vapocraqueurs des États-Unis ont utilisé 58 % d’éthane, 28 % de propane, 5 % de butane, 7 % de naphta et 2 % de gasoil. En 2015, en Arabie Saoudite, les vapocraqueurs ont utilisé à 62 % de l’éthane, 25 % du propane, 10,8 % du naphta, 1,4 % du butane. En Europe (Union européenne à 15 + Norvège), les vapocraqueurs ont utilisés, en 2018, 63,8 % de naphta, 22,9 % de butane et propane, 5,8 % d’éthane, 3,8 % de gasoil, 3,7 % de charges diverses.
  Le ratio de production propylène/éthylène des vapocraqueurs d’Europe de l’Ouest (UE à 15 + Norvège et Turquie), en 2016 est de 0,509, il est de 0,35, dans le monde.
• Par craquage catalytique dans les raffineries (FCC : Fluid Catalytic Cracking). Dans ce cas, le propylène est co-produit de la production de carburant.

On dispose d’autres voies de préparation par :

• Déshydrogénation du propane (PDH : Propane DeHydrogenation), entre 500 et 700°C, selon la réaction :

C₃H₈ = CH₂CH₃CH + H₂

• Réaction de métathèse entre l’éthylène et le 2-butène, en présence d’un catalyseur d’oxyde de tungstène (WO₃) sur silice et d’oxyde de magnésium. Le catalyseur est régénéré tous les 30 jours.
• La production de propylène, à partir de méthanol (MTP : Methanol-To-Propylene) commence à se développer, particulièrement en Chine, dans ce pays le méthanol étant en grande partie produit à partir du charbon. C’est le cas également en Afrique du Sud. Dans un pré-réacteur, le méthanol est converti en diméthyléther et eau en présence d’un catalyseur en alumine gamma, puis transformé en oléfines et eau en présence d’une zéolithe ZSM-5 comme catalyseur.

En 2018, le vapocraquage fournit 46 % de la production mondiale, le craquage catalytique 32 %, la déshydrogénation du propane 11,4 %, la réaction de métathèse 3,5 % et la production à partir de méthanol 7,1 %. Aux États-Unis, le propylène provient à 70 % du craquage catalytique et à 26 % du vapocraquage. En Chine, en 2016, la part du craquage catalytique est de 36 %, celle du vapocraquage de 28 %, celle du charbon via le méthanol de 21 %, celle du propane et butane de 13 %. En Europe de l’Ouest (UE + Norvège), la part du vapocraquage est, en 2018, de 69,7 %

Commercialisation et transport :

Le propylène est commercialisé sous deux grades :

• Supérieur à 99,5 %, destiné à la polymérisation.
• Compris entre 90 et 96 %, destiné aux autres applications chimiques.

Le propylène est livré comprimé sous sa propre pression de vapeur saturante (t_éb : – 47,72°C) et il est le plus souvent transporté par voie de chemin de fer, par voie fluviale ou maritime. Le plus souvent, sa transformation est effectuée sur les lieux de production.

Productions

En 2018. Monde, en 2016 : 100 millions de t, Union européenne, en 2019 : 12,315 millions de t.

Les capacités de production mondiales sont, en 2018, de 120 millions de t/an.

Commerce international : en 2019.

Principaux pays exportateurs sur un total, en 2018, de 7,222 millions de t.

en milliers de t

Corée du Sud	1 657		Arabie Saoudite, en 2018	323
Japon	895		Allemagne	261
États-Unis	832		Royaume Uni	236
Pays Bas	787		Espagne	228
Taipei chinois	624		Italie	226

Source : ITC

Les exportations de la Corée du Sud sont destinées à 90 % à la Chine.

Principaux pays importateurs sur un total, en 2018, de 7,565 millions de t.

en milliers de t

Chine	3 127		Colombie, en 2018	328
Allemagne	937		Mexique, en 2018	315
Belgique	760		Taipei chinois	236
Pays Bas	592		États-Unis	187
France	376		Pologne	152

Source : ITC

Les importations chinoise proviennent à 47 % de Corée du Sud, 23 % du Japon, 22 % de Taipei chinois.

Producteurs :

Les principaux producteurs sont les principaux producteurs d’éthylène, voir ce chapitre. On peut citer : Sinopec (9,48 millions de t en 2017), ExxonMobil, Shell, Dow, CNPC (5,12 millions de t, en 2016), Lyondellbasell (4,1 millions de t/an, en 2017), Sabic, Formosa Plastics Corporation (2,662 millions de t/an), Total, BASF (2,610 millions de t/an, en 2019), Ineos (1,516 million de t/an), Chevron Phillips (1,440 million de t/an, en 2019)…

• LyondellBasell, possède, en 2017, une capacité de production de 4,1 millions de t/an avec 2,3 millions de t/an aux États-Unis, au Texas, à Channelview, Corpus Christi et La Porte ainsi qu’à Clinton dans l’Iowa. En Europe, les unités de production sont situées en Allemagne à Münchsmünster et Wesseling ainsi qu’en France à Berre l’Étang. Par ailleurs, possède des participations de 25 % dans des joint-ventures en Arabie Saoudite à Al Jubail et de 29 %, en Thaïlande.
• Shell, produit du propylène au Canada à Sarnia, aux États-Unis à Deer Park au Texas et Norco en Louisiane, à Singapour à Pulau Bukom avec 540 000 t/an et à Jurong Island, en Allemagne à Karlsruhe avec 32,5 % de participation dans une joint-venture, à Schwedt avec 37,5 % de participation et à Wesseling, aux Pays Bas à Moerdijk avec 500 000 t/an et Pernis avec 280 000  t/an, en Chine à Nanhai avec 50 % de participation et une capacité de production de 500 000 t/an, au Japon à Kawasaki avec 50,1 % de participation, à Yamaguchi avec 38 % de participation, à Yokkaichi avec 75 % de participation, en Malaisie à Port Dickson avec 51 % de participation.
• BASF, produit du propylène à Anvers, en Belgique avec 650 000 t/an, à Ludwigshafen, en Allemagne avec 350 000 t/an, en association 50/50 avec Sinopec, à Nanjing, en Chine avec 370 000 t/an, en association 60/40 avec Total, à Port Arthur, au Texas, aux États-Unis avec 890 000 t/an, en association 51/49 avec Sonatrach, à Tarragone, en Espagne avec 350 000 t/an.
• Chevron Phillips avec une capacité de production, en 2019, de 1,440 million de t/an produit du propylène aux États-Unis, au Texas, à Baytown, avec 465 000 t/an, Port Arthur avec 350 000 t/an et Sweeny avec 395 000 t/an, ainsi qu’au travers de joint ventures (à 50 et 35 %) à Al Jubail en Arabie Saoudite, avec 230 000 t/an.
• Total produit du propylène :
  • par vapocraquage, en France, à Gonfreville, en Belgique, à Anvers, aux États-Unis, à Port Arthur, au Texas, en association 40/60 avec BASF, avec 500 000 t/an, en Corée du Sud, à Daesan, en association 50/50 avec Hanwha avec 865 000 t/an et en Arabie Saoudite, à Al Jubail, en association 37,5/62,5 avec Saudi Aramco, dans SATORP, avec 200 000 t/an. A en projet, à Arzew, en Algérie, pour 2022, en association 49 %/51 %, avec la Sonatrach dans STEP, la construction d’une usine de production de 650 000 t/an, par déhydrogénation du propane afin de produire du polypropylène.
  • par craquage catalytique dans ses raffineries, avec, par exemple, une capacité de production de 455 000 t/an dans ses 5 raffineries françaises.

Situation française

Production : 1,665 millions de t, en 2019, dont 1,341 million de t par les vapocraqueurs, en 2018.

Commerce extérieur : en 2019.

Les exportations étaient de 120 499 t avec comme principaux marchés à :

• 47 % la Belgique,
• 30 % les Pays Bas,
• 11 % l’Espagne,
• 8 % le Royaume Uni.

Les importations s’élevaient à 376 161 t en provenance principalement à :

• 41 % d’Italie,
• 27 % d’Allemagne,
• 15 % de Serbie,
• 7 % du Royaume Uni.

Producteurs et sites de production : en milliers de tonnes par an.

Production issue de vapocraqueurs :

• NaphtaChimie, société commune 50/50 entre Total et Ineos à Lavéra (13) : 500.
• LyondellBasell à Berre (13) : 230.
• ExxonMobil à Notre Dame de Gravenchon (76) : 300.
• Total à Gonfreville (76) : 260.
• AP Feyzin, société commune entre Total 57,5 % et Ineos 42,5 %, à Feyzin (69) : 180.
• Versalis (Eni) à Mardyck (59) : 180.

Production issue de raffineries :

• Total avec un total de 455 000 t/an, à Gonfreville (76), Donges (44), Feyzin (69), Grandpuits (77), La Mède (13), avec 70 000 t/an.
• ExxonMobil à Port Jérôme (76) et Fos sur Mer (13) avec 80 000 t/an.
• Ineos, à Lavera (13), avec 50 000 t/an.

Utilisations

Il n’y a quasiment pas d’utilisation directe du propylène qui est transformé en divers produits, la principale transformation étant sa polymérisation sous forme de polypropylène (voir ce chapitre).

Consommations : dans le monde, en 2017 : 106 millions de t dont, en 2018, 14,315 millions de t en Europe de l’Ouest (UE à 15 + Norvège).
Les consommations, en 2015, de la Chine sont de 26 millions de t, en 2018, de la Corée du Sud de 7,127 millions de t, de l’Inde de 5,176 millions de t, du Japon de 4,730 millions de t, de Taipei chinois de 3,127 millions de t, de la Thaïlande de 2,923 millions de t.

Principaux secteurs d’utilisation :

• L’oxyde de propylène (CH₃C₂H₃O), avec une capacité mondiale de production de 11,21 millions de t/an en 2018, peut être synthétisé en passant par la chlorhydrine obtenue par l’addition sur le propylène d’une solution de dichlore en milieux aqueux chlorhydrique. Cette chlorhydrine est ensuite déshydrohalogénée en oxyde de propylène par une base. Ce procédé contribue, en 2018, à 30 % de la production d’oxyde de propylène. L’oxyde de propylène est utilisé comme précurseur dans la fabrication des polyuréthanes, dans les antigels, les résines polyesters insaturées, comme humectant en pharmacie, en cosmétique, dans les tensioactifs non ioniques. Enfin les éthers de propylène glycol, comme solvants, sont en passe de remplacer ceux d’éthylène glycol, du fait de leur moindre toxicité.
  D’autres procédés l’utilisent l’époxidation du propylène ou le procédé HPPO développé par Dow et BASF et exploité par Solvay, BASF et Dow, à Anvers, en Belgique, depuis 2008, pour produire 300 000 t/an d’oxyde de propylène à partir de propylène et de peroxyde d’hydrogène sans coproduction de styrène ou d’alcool tertiobutylique, selon la réaction :

CH₂CH₃CH + H₂O₂ = CH₃C₂H₃O + H₂O

• Le cumène (voir ce chapitre) obtenu par réaction du propylène avec le benzène est destiné à la fabrication du phénol et de l’acétone (voir ces chapitres).
• Le propylène est la base de la production d’acrylonitrile destiné à la fabrication de fibres acryliques et des résines styréniques ABS et SAN, selon la réaction :

2 CH₂CH₃CH + 2 NH₃ + 3 O₂ = 2 CH₂CHCN + 6 H₂O

• L’hydrolyse de l’acrylonitrile donne l’acide acrylique dont les esters donnent par polymérisation des surperabsorbants.

Autres utilisations :

• L’oxydation ménagée du propylène par des catalyseurs aux molybdates permet de synthétiser l’acroléine (CH₂=CH-CHO) qui est le précurseur de la synthèse des acides aminés L et D méthionine. Ces derniers sont utilisés comme additif dans l’alimentation animale.
• A la base de la fabrication des alcools oxo (2-éthyl hexane et n-butanol) et de l’alcool isopropylique.

Bibliographie

Données industrielles

Présentation

L’oxyde d’éthylène (époxyéthane ou oxirane) possède comme formule brute C₂H₄O. Il s’hydrolyse pour donner le monoéthylèneglycol (éthane-1,2-diol), ou MEG, de formule brute C₂H₆O₂. Par condensation, on obtient le diéthylèneglycol (DEG), le triéthylèneglycol (TEG) ou des polyoxyéthylènes (POE) polymères pouvant comporter plusieurs centaines d’unités monomériques que l’on rencontre aussi sous le nom de polyéthylèneglycol (PEG).

Fabrication industrielle

Oxyde d’éthylène : l’éthylène est partiellement oxydé par le dioxygène à une température comprise entre 220 et 280°C et sous une pression de 1 à 3 MPa selon la réaction suivante :

         Δ_rH° = – 103,4 kJ/mol.

Les deux réactifs doivent avoir une pureté d’au moins 99,5 % et un catalyseur à base d’argent dispersé, avec une teneur de 7 à 20 %, sur de l’alumine alpha poreuse est nécessaire. La consommation d’argent pour cette utilisation a été, en 2018, de 171 t à 23 % en Chine, 18 % en Amérique du Nord, 17 % en Arabie Saoudite, 14 % dans les autres pays d’Asie de l’Est, 7 % dans les autres pays du Moyen-Orient, 7 % dans l’Union européenne. En 2016, une consommation maximale de 317 t avait été atteinte, avec un total de 5 048 t d’argent immobilisé, en 2015, dans les unités de production d’oxyde d’éthylène. La durée de vie du catalyseur est de 2 à 5 ans. Les principaux sous-produits formés sont le dioxyde de carbone et l’eau provenant de la combustion complète de l’éthylène :

C₂H₄ + 3 O₂ = 2 CO₂ + 2 H₂O

L’éthanal (CH₃CHO) constitue également une impureté du mélange final avec moins de 0,1 %. La sélectivité (rapport de l’éthylène transformé en oxyde sur le total de l’éthylène qui a réagi) est de 85 à 90 %. Afin d’accroître la sélectivité de 2,5 à 3 ppm de chloroéthane ou de 4 à 6 ppm de chlorure de vinyle sont ajoutés.

Le réacteur est constitué par des faisceaux de milliers de tubes de 6 à 15 m le longueur et de 20 à 50 mm de diamètre, renfermant le catalyseur, et refroidis vigoureusement, la réaction étant exothermique. La phase gazeuse obtenue, renferme de 1 à 2 % d’oxyde d’éthylène et environ 5 % de dioxyde de carbone. L’oxyde d’éthylène est récupéré par dissolution dans l’eau et transformé directement en glycols ou distillé pour obtenir le produit pur. Le dioxyde de carbone est éliminé par dissolution dans une solution aqueuse de carbonate de potassium et la phase gazeuse ainsi purifiée est recyclée.
Les capacités de production peuvent atteindre, par unité de production, plus de 400 000 t/an.

La fabrication de l’oxyde d’éthylène, représente, en 2016, 15 % de la consommation mondiale d’éthylène dans le monde, 11 % en Europe de l’Ouest, en 2015.

Monoéthylèneglycol : il s’obtient traditionnellement par hydrolyse de l’oxyde d’éthylène en présence d’un grand excès d’eau afin d’éviter la formation des polyéthylèneglycols :

La proportion de monoéthylèneglycol produite est de 90 à 92 % à côté de di et triéthylèneglycol. En général, les unités de production de monoéthylèneglycol et d’oxyde d’éthylène sont situées sur le même site et 56 % des capacités de production d’oxyde d’éthylène sont captives.

Shell a développé un procédé, « OMEGA« , consistant à faire réagir l’oxyde d’éthylène avec le dioxyde de carbone sous-produit afin de former du carbonate d’éthylène qui par hydrolyse donne 99 % de monoéthylèneglycol en quasi absence des autres éthylèneglycols. La production, par tonne d’éthylène, atteint ainsi 1,95 t de MEG au lieu de 1,55 à 1,70 t avec le procédé classique.

La société japonaise Ube, développe un procédé, exploité en Chine, consistant à produire du MEG à l’aide du gaz de synthèse obtenu à partir de charbon. Le monoxyde de carbone du gaz de synthèse réagit avec du nitrite de méthyle pour donner de l’oxalate de diméthyle (DMO) qui par hydrogénation avec le dihydrogène du gaz de synthèse donne du MEG et du méthanol. Le méthanol formé réagit avec le monoxyde d’azote formé lors de la synthèse du DMO pour donner du nitrite de méthyle. En 2017, en Chine, 20 usines fonctionnent selon ce procédé, représentant 40 % des capacités chinoises de production de MEG.

Polyéthylèneglycols : ils s’obtiennent par polyaddition sur l’oxyde d’éthylène :

Productions

Oxyde d’éthylène : en 2016, la production mondiale est de 30 millions de t avec 146 usines. Aux États-Unis, en 2018, la production est de 2,92 millions de t avec 15 unités de production à 59 % au Texas et 41 % en Louisiane. Dans l’Union européenne, en 2019, la production est de 2,103 millions de t dont 976 073 t en Allemagne et 853 205 t, en 2016, aux Pays Bas. En France, seul Ineos à Lavéra (13) produit de l’oxyde d’éthylène avec une capacité de production de 220 000 tonnes par an. En 2016, les capacités mondiales de production sont de 34,5 millions de t/an, celles de la Chine, de 7,43 millions de t/an, celles du Japon, en 2018, de 921 000 t/an, de Taipei chinois, en 2018, de 921 000 t/an. Elles sont situées à 34 % en Asie du Nord-Est, 25 % au Moyen-Orient, 18 % en Amérique du Nord.

Commerce international : 2019. Il est peu développé en raison de la dangerosité du produit.

Principaux pays exportateurs sur un total de 311 850 t.

en tonnes

Pays Bas	127 793		Russie	17 785
Allemagne	126 348		Espagne	7 663
Belgique	28 688		États-Unis	1 659

Source : ITC

Les exportations des Pays Bas sont destinées à 48 % à l’Allemagne, 33 % à la Belgique, 9 % à la France.

Principaux pays importateurs sur un total de 348 156 t.

en tonnes

Belgique	87 932		France	26 360
Allemagne	80 975		Slovaquie	15 789
Italie	76 939		Royaume Uni	13 351

Source : ITC

Les importations belges proviennent à 48 % des Pays Bas, 35 % d’Allemagne, 16 % de France.

Monoéthylèneglycol : en 2019, les capacités de production mondiales sont de 38,1 millions de t/an, situées à 43 % en Asie, 26 % dans les pays du Golfe, 16 % en Amérique du Nord, 6 % en Europe. Productions, en 2016, sur un total mondial de 26,611 millions de t :

En 2019, la production de l’Union européenne est de 1,075 million de t dont 533 164 t en Belgique, 302 882 t en Allemagne et 29 433 t en Espagne.
Commerce international : en 2019, sur un total de 11,172 millions de t en 2018.

Principaux pays exportateurs :

en milliers de tonnes

Arabie Saoudite	2 480		Belgique	681
Canada	1 513		Corée du Sud	570
Taipei chinois	1 449		Japon	323
États-Unis	1 297		Pays Bas	195
Singapour	945		Malaisie	186

Source : ITC

Les exportations de l’Arabie Saoudite sont destinées à 71 % à la Chine, 8 % aux Pays Bas, 5 % à la Turquie.

Principaux pays importateurs :

en milliers de tonnes

Chine	9 947		Turquie	326
Inde	768		Corée du Sud	310
États-Unis	711		Pays Bas	279
Belgique	444		Allemagne	276
Indonésie	432		Espagne	257

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 46 % d’Arabie Saoudite, 13 % de Taipei chinois, 10 % du Canada.

Diéthylèneglycol : la production mondiale est estimée à 2,5 millions de t/an. En 2019, la production de l’Union européenne est de 101 937 t dont 63 158 t en Belgique et 7 149 t en Pologne.

Commerce international : en 2019.

Principaux pays exportateurs sur un total de 1,056 million de t.

en milliers de tonnes

Belgique	206		Corée du Sud	43
Canada	178		Iran	41
Taipei chinois	166		Émirats Arabes Unis	41
Koweït	129		Inde	39
États-Unis	76		Thaïlande	30

Source : ITC

Les exportations belges sont destinées à 53 % à l’Allemagne, 14 % aux Pays Bas, 11 % au Royaume Uni, 9 % à la France.

Principaux pays importateurs sur un total de 1,573 million de t.

en milliers de tonnes

Chine	746		Espagne	39
États-Unis	178		Turquie	38
Belgique	150		Royaume Uni	34
Allemagne	105		Corée du Sud	24
Italie	71		Pologne	20

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 48 % d’Arabie Saoudite, 21 % de Taipei chinois, 7 % du Koweït.

Triéthylèneglycol : la production mondiale est estimée à 300 000 t/an.

Polyéthylèneglycol : en 2019, la production de l’Union européenne est de 2,292 millions de t, dont 953 720 t, en 2018, aux Pays Bas, 572 039 t en Allemagne, 261 268 t en Belgique, 180 136 t, en 2017, en Espagne, 144 334 t en France.

Principaux producteurs

En 2016, en t/an de capacités de production.

Oxyde d’éthylène :

• Dow (États-Unis) : 2,9 millions de t/an, aux États-Unis, à Seadrift, au Texas, Plaquemine et Saint Charles (Hahnville), en Louisiane et aux Pays Bas à Terneuzen avec 165 000 t/an. Par ailleurs, Dow est partenaire dans trois joint-ventures, Equate et The Kuwait Olefins Company (TKOC) à 42,5 % avec des sociétés koweïtiennes, qui produisent de l’oxyde d’éthylène destiné à la production d’éthylèneglycol ainsi qu’en Arabie Saoudite, Sadara avec une capacité de production de 390 000 t/an.
• MEGlobal est une filiale de Equate, joint-venture entre Dow Chemicals à 42,5 %, Petrochemical Industry Company (PIC), du Koweït, à 42,5 %, Boubyan Petrochemical Company (BPC), à 9 % et Qurain Petrochemical Industries Company (QPIC), à 6 %. La production de 690 000 t/an est réalisée au Canada, dans l’Alberta, à Prentiss (Red Deer) et Fort Saskatchewan. Par ailleurs, Equate produit 850 000 t/an au Koweït à Shuaiba.
• Sabic (Arabie saoudite) : 2,5 millions de t/an, au travers de sociétés en propre et de plusieurs joint-ventures :
  Saudi Kayan, détenu à 35 % par Sabic : 550 000 t/an, à Al Jubail, en Arabie Saoudite.
  Jubail United Petrochemical Company (JUPC), à Al Jubail, en Arabie Saoudite, détenu à 75 % par Sabic : 1 000 000 t/an.
  Saudi Arabia’s Eastern Petrochemical (SHARQ), à Al Jubail, en Arabie Saoudite : 1,2 million de t/an, joint-venture 50/50 entre Sabic et des intérêts japonais menés par Mitsubishi.
  Yanpet, à Yanbu, en Arabie Saoudite : 640 000 t/an, en joint-venture 50/50 entre Sabic et ExxonMobil Chemical.
  Yansab, à Yanbu, en Arabie Saoudite, détenu à 51 % par Sabic.
  Sinopec Sabic Tianjin Petrochemical Company (SSTPC), à Tianjin, en Chine, avec 360 000 t/an, joint-venture 50/50 entre Sabic et Sinopec.
• Shell Chemicals (Pays Bas/Royaume Uni) : 1,5 million de t/an, aux Pays Bas, à Moerdijk (305 000 t/an), dans l’île de Jurong, à Singapour (710 000 t/an), aux États-Unis, à Geismar, en Louisiane (415 000 t/an), au Canada, à Scotford, dans l’Alberta et, en Chine, à Nanhai (131 000 t/an) par une joint venture 50/50 avec CNOOC.
• BASF (Allemagne) : 1,26 million de t/an, en Belgique, à Anvers, avec 500 000 t/an, en Allemagne, à Ludwigshafen, avec 345 000 t/an, aux États-Unis, à Geismar, en Louisiane, avec 220 000 t/an et en Chine, à Nanjing, en joint-venture 50/50 avec le groupe chinois Sinopec, avec 190 000 t/an en propre pour BASF. La capacité de production à Anvers devrait augmenter de 400 000 t/an en 2022.
• Formosa Plastics Group (Taipei chinois) : 1,2 million de t/an, avec la filiale Nan Ya Plastics Corporation, à Taipei chinois et aux États-Unis, à Point Confort, au Texas.
• Lotte Chemical (Corée du Sud) : 930 000 t/an en Corée du Sud, à Yeosu et Daesan.
• Ineos (Royaume Uni) : 920 000 t/an, en Belgique, à Anvers (420 000 t/an), Allemagne, à Köln (290 000 t/an) et en France, à Lavéra (250 000 t/an).
• Reliance (Inde) : 621 000 t/an, à Hazira, dans État du Gujarat, en Inde.

Éthylèneglycol (MEG, DEG et TEG) :

• Sabic (Arabie Saoudite) : 4,6 millions de t/an, dans les unités de production d’oxyde d’éthylène, voir ci-dessus. En particulier, Saudi Kayan qui produit à Al Jubail, en Arabie Saoudite, 566 000 t/an de MEG, 41 000 t/an de DEG et 2 000 t/an de TEG et Yansab, à Yanbu, en Arabie Saoudite, détenu à 51 % par Sabic qui produit 700 000 t/an de MEG, 65 000 t/an de DEG et 5 000 t/an de TEG.
• ME Global qui est une filiale de Equate, elle même joint-venture principalement entre Dow Chemical (42,5 %) et Petrochemical Industry Company (PIC) (42,5 %) : 4,25 millions de t/an commercialisées qui proviennent de :
  • ME Global : 2,09 millions de t/an au Canada, dans l’Alberta, à Prentiss (Red Deer) avec 890 000 t/an et Fort Saskatchewan avec 450 000 t/an et aux États-Unis, sur le site de Oyster Creek, à Freeport, au Texas, avec une capacité de production, depuis octobre 2019, de 750 000 t/an,
  • Equate et TKOC : 1,2 million de t/an au Koweït, à Shuaib,
  • et Dow : 1,1 million de t/an aux États-Unis, à Seadrift, Texas et Saint Charles (Hahnville), en Louisiane. Une unité de production est en cours de construction.
• Sinopec (Chine) est le troisième producteur mondial, avec, en 2017, une production de 2,69 millions de t, réalisées dans ses propres usines et dans des joint-ventures avec Sabic à Tianjin et BASF à Nanjing.
• Shell Chemicals (Pays Bas/Royaume Uni) : 2,255 millions de t/an, aux Pays Bas, à Moerdijk (155 000 t/an), dans l’île de Jurong, à Singapour (902 000 million de t/an), aux États-Unis, à Geismar, en Louisiane (375 000 t/an), au Canada, à Scotford, dans l’Alberta (450 000 t/an de MEG) et en Chine à Nanhai (415 000 t/an) par une joint venture, CNOOC and Shell Petrochemicals Company, 50/50 avec CNOOC.
• Nan Ya Plastics Corporation (Taipei chinois, filiale de Formosa Plastics Group) : 1,8 million de t/an, à Taipei chinois avec 1,32 million de t/an et aux États-Unis, à Point Confort, au Texas, avec 378 000 t/an.
• Lotte Chemical (Corée du Sud) : 1 million de t/an, en Corée du Sud, à Yeosu et Daesan.
• Reliance (Inde) : 750 000 t/an de MEG, 65 000 t/an de DEG, 10 000 t/an de TEG, à Hazira, État du Gujarat, en Inde. En 2017, une nouvelle unité de production de 750 000 t/an de MEG a été construite à Jamnagar, faisant de Reliance le 6^ème producteur mondial.
• BASF (Allemagne) : 747 000 t/an, en Belgique, à Anvers, en Allemagne, à Ludwigshafen, en Chine, à Nanjing.
• Mitsubishi (Japon) : 510 000 t/an, au Japon, à Kashima
• Ineos (Royaume Uni) : 520 000 t/an, en Belgique, à Anvers avec 290 000 t/an, en France à Lavera avec 15 000 t/an, en Allemagne, à Köln avec 150 000 t/an.

Polyéthylèneglycol : Dow, BASF, Clariant, Huntsman, Eastman.

Situation française

En 2019.

Production : une seule usine de production d’oxyde d’éthylène est exploitée par Ineos, à Lavéra (13), avec une capacité de production de 250 000 t/an d’oxyde d’éthylène, 53 000 t/an d’éthanolamines et 160 000 t/an de glycoéthers.

Commerce extérieur : du fait d’un seul producteur, les données sur les exportations sont confidentielles, sauf pour le polyéthylèneglycol.

• Oxyde d’éthylène : importations : 26 360 t à 36 % des Pays Bas, 27 % d’Espagne, 24 % d’Allemagne, 13 % de Belgique.
• Monoéthylèneglycol : importations : 72 480 t à 44 % de Belgique, 37 % d’Allemagne, 9 % des Pays Bas.
• Diéthylèneglycol : 15 552 t à 73 % de Belgique, 11 % d’Allemagne, 8 % des Pays Bas.
• Polyéthylèneglycol : importations : 12 384 t à 41 % d’Allemagne, 33 % de Belgique, 13 % d’Italie ; exportations : 39 900 t vers l’Allemagne à 20 %, l’Italie à 17 %, le Royaume Uni à 7 %.
• Monoéthanolamine : importations : 11 015 t à 33 % d’Allemagne, 32 % des Pays Bas, 15 % de Belgique, 7 % d’Italie.
• Diéthanolamine : importations : 1 997 t à 24 % d’Allemagne, 22 % d’Arabie Saoudite, 22 % de Belgique, 15 % des Pays Bas.
• Triéthanolamine : importations : 12 162 t à 27 % des Pays Bas, 27 % d’Espagne, 25 % d’Allemagne, 18 % de Belgique.

Utilisations

Oxyde d’éthylène : répartition des utilisations, en 2016, avec une consommation mondiale de 29,270 millions de t.

En 2018, la production d’éthylène glycol compte pour 73 % de la consommation d’oxyde d’éthylène.

Aux États-Unis, en 2018, la part du MEG est de 34 %, celle des autres éthylènes glycol de 9 %, celle des éthoxylates de 28 %, des éthanolamines de 16 %, des éthers de glycol de 6 % et des polyols de 4 %.

Monoéthylèneglycol : principalement, à 87 %, en 2016, pour la fabrication de fibres (55 %), films (6 %) et bouteilles (26 %) de polyéthylènetéréphtalate (PET), 8 % comme antigel. Parmi les autres utilisations, la synthèse du dioxane et du glyoxal. Consommations, en 2016, sur un total mondial de 27,238 millions de t.

Diéthylèneglycol : secteurs d’utilisation, en 2016, dans le monde, avec une consommation mondiale de 2,3 millions de t.

La principale utilisation, en 2013, aux États-Unis, à 51 % et dans l’Union européenne, à 53 %, est la fabrication de résines polyester insaturées et de polyuréthane. Au Japon cette application compte pour 22 % des utilisations, la principale, à 35 %, étant comme adjuvant aux ciments.

Triéthylèneglycol : en 2015, la consommation mondiale est de 270 000 à 275 000 t, avec les secteurs d’utilisation suivants :

La principale utilisation est dans la déshydratation du gaz naturel.
Est également employé pour générer des fumées lors d’effets scéniques, pour stabiliser, dans la dynamite, la nitroglycérine.

Polyéthylèneglycols : ils sont utilisés comme solvants, lubrifiants ou plastifiants. Ils sont liquides à température ambiante lorsqu’ils contiennent moins de 500 unités monomériques et solides au delà (utilisation en cosmétique et pharmacie). Ils sont, en particulier, utilisés comme laxatifs.

Éthoxylates : ce sont des composés obtenus par addition de substrats lipophiles (alcools gras, alkyl phénol, acides gras, amines grasses) sur l’oxyde d’éthylène. Cette opération, appelée éthoxylation, très dangereuse en raison des propriétés inflammables de l’oxyde d’éthylène, est réalisée en pulvérisant le substrat dans l’oxyde d’éthylène gazeux. Les composés obtenus possèdent une partie hydrophile et sont de bons tensioactifs.

Éthanolamines : elles sont obtenues par addition d’une, deux ou trois molécules d’oxyde d’éthylène sur une molécule d’ammoniac.

Productions dans l’Union européenne, en 2018 :

• Monoéthanolamine : 253 497 t.
• Diéthanolamine : 47 516 t.
• Triéthanolamine : 66 140 t, en 2016.

Producteurs : Dow, Nouryon (en Suède, à Stenungsund, en Allemagne, à Leverkusen, en Chine, à Ningbo), BASF (400 000 t/an), Huntsman, Ineos (à Plaquemine, en Louisiane, aux États-Unis avec 175 000 t/an et Lavéra (13), en France)

Les éthanolamines sont utilisées pour leurs propriétés basiques lors du raffinage du pétrole. Leur caractère tensioactif est utilisé dans l’industrie des cosmétiques, des produits d’entretien, des lubrifiants, des ciments… En 2011, 30 % de la production est utilisée comme tensioactif, 15 % dans les herbicides.

Éthers de glycol : ils sont obtenus par addition d’alcool sur l’oxyde d’éthylène. Les plus courants sont obtenus à partir du méthanol, de l’éthanol et du butanol :

Le dernier étant non toxique est le plus utilisé. Ils sont employés comme solvant, en particulier dans les encres et les peintures.

Autres utilisations : on utilise l’oxyde d’éthylène dans des copolymères avec l’oxyde de propylène. Il est également utilisé directement pour protéger les céréales, lors de leur stockage, comme inhibiteur de fermentation ainsi que, dilué dans un gaz neutre, comme agent de stérilisation d’appareillages, en particulier médicaux.

Toxicité

L’oxyde d’éthylène est un gaz (T_eb = 10,5°C) neurotoxique et irritant : sa concentration limite admissible dans l’air est de 1 ppm pour une exposition de 8 heures, 5 jours par semaine. Il est de plus hautement inflammable (point éclair de – 17,8°C) et son mélange, à partir de 3 % en volume, dans l’air est explosif.

Il est présent dans le gaz naturel, la fumée de cigarettes et les gaz d’échappement des moteurs diesel.

Bibliographie