Entre le champ ou la mine et le produit fini, la matière première passe par une suite d'opérations : sécher, filtrer, broyer, fermenter, raffiner. L'Exetat te demande de nommer une opération, de remettre des étapes dans l'ordre, de classer une plante et de relier un produit à son usage.
L'essentiel
- Les opérations de base. Décantation : laisser reposer pour que les particules lourdes tombent au fond, puis verser le liquide clair. Filtration : faire passer un liquide à travers une toile ou un filtre qui retient les solides. Dessiccation : retirer l'eau d'un produit, par exemple au soleil (fèves de cacao, poisson). Concassage : briser les gros blocs de roche en morceaux ; le broyage les réduit ensuite en poudre. Fermentation : des levures transforment les sucres en alcool et en gaz carbonique. Vulcanisation : chauffer le caoutchouc avec du soufre pour le rendre plus résistant, plus élastique et moins collant.
- La métallurgie est l'ensemble des procédés qui extraient un métal de son minerai, le purifient et le travaillent. Pour le cuivre : concassage et broyage du minerai, puis flottation (dans l'eau avec des réactifs, l'air insufflé fait monter les grains utiles dans l'écume, la gangue reste au fond), fonte, puis convertisseur, qui donne le cuivre blister (environ 98 à 99 % de cuivre, nommé d'après les cloques de sa surface), enfin raffinage électrolytique, qui donne des cathodes d'environ 99,99 %. La forme commerciale destinée au tréfilage (fabrication des fils électriques) s'appelle le wire bar.
- Métaux et alliages : l'or est le métal le plus malléable et le plus ductile ; le fer-blanc des boîtes de conserve est une tôle de fer recouverte d'étain ; l'acier inoxydable doit sa résistance à la rouille au chrome ; l'acier au manganèse, résistant aux chocs, sert aux rails et aux aiguillages ; l'acier au silicium, pour ses propriétés magnétiques, sert aux tôles des transformateurs, moteurs et dynamos. L'uranium, identifié par Klaproth en 1789, est le combustible des centrales nucléaires (gisement de Shinkolobwe, Haut-Katanga).
- Le pétrole : l'industrie pétrolière moderne commence en 1859 avec le premier forage d'Edwin Drake à Titusville (Pennsylvanie). La raffinerie sépare le pétrole brut par distillation en produits : essence (moteurs des voitures et motos), kérosène (avions), gazole (moteurs diesel des camions, bus, groupes électrogènes), fioul lourd (chaudières industrielles, centrales thermiques, navires). Le craquage casse les grosses molécules lourdes pour obtenir plus d'essence.
- La bière : l'orge est la céréale du malt. Maltage : on fait tremper l'orge, germer, puis sécher pour obtenir le malt. Brassage : le malt broyé est mélangé à de l'eau chaude, l'amidon devient sucre et on obtient le moût. Fermentation : les levures transforment les sucres du moût en alcool et en gaz carbonique. L'huile de palme : stérilisation des régimes, égrappage (séparer les fruits de la rafle), malaxage (écraser les fruits chauffés pour détacher la pulpe des noix), pressage, clarification. L'huile de palme est la principale matière grasse des savonneries congolaises (elle sert aussi à la cuisine).
- Classer une plante d'après ce qu'on en tire. Stimulantes : caféier, théier, colatier. Oléagineuses (huile) : arachide, palmier à huile, tournesol, lin. Féculentes (amidon) : manioc, igname, patate douce. Textiles (fibres) : cotonnier, sisal (cordes, sacs), jute. Saccharifères (sucre) : canne à sucre. Céréales : orge, maïs, riz, blé. Une culture industrielle doit être transformée en usine ou exportée (café, coton) ; une culture vivrière nourrit directement (manioc). L'huile de lin, siccative (elle durcit à l'air), sert aux peintures et vernis ; l'huile de tournesol, riche en acides gras insaturés, sert aux margarines diététiques.
- Noms scientifiques et origines : cotonnier, Gossypium ; palmier à huile, Elaeis guineensis ; théier, Camellia sinensis, originaire de Chine ; hévéa, Hevea brasiliensis, dont le latex donne le caoutchouc naturel, originaire du Brésil (en 1876, Henry Wickham en fit sortir des graines, ensuite cultivées en Asie) ; caféier arabica, originaire d'Éthiopie. Les usines textiles utilisent surtout le coton.
La méthode
- 1Pour nommer une opération, décris ce qui arrive à la matière : elle se dépose (décantation), elle traverse une toile (filtration), elle perd son eau (dessiccation), elle est brisée (concassage, broyage), ses sucres deviennent alcool (fermentation), le caoutchouc reçoit du soufre (vulcanisation).
- 2Pour remettre des étapes dans l'ordre, suis la matière du champ ou de la mine jusqu'au produit fini : on prépare (stériliser, faire germer), on sépare (égrapper), on extrait (malaxer, presser, brasser), on transforme (fermenter), on purifie (clarifier, raffiner).
- 3Pour classer une plante, demande-toi ce qu'on récolte : un excitant (stimulante), de l'huile (oléagineuse), de l'amidon (féculente), des fibres (textile), du sucre (saccharifère).
- 4Pour un produit pétrolier, associe-le au moteur ou à l'appareil : voiture et moto = essence ; diesel = gazole ; avion = kérosène ; chaudière, centrale, navire = fioul lourd.
Un exemple résolu
Indique l'ordre correct des étapes de fabrication de la bière : a. fermentation ; b. maltage ; c. brassage. 1. a, b, c ; 2. c, b, a ; 3. b, c, a ; 4. b, a, c ; 5. c, a, b.
- 1.On part de la matière première : des grains d'orge. Il faut d'abord les transformer en malt en les faisant tremper, germer puis sécher : c'est le maltage (b). Il vient en premier ; on élimine 1, 2 et 5.
- 2.Le malt broyé est ensuite mélangé à de l'eau chaude : l'amidon devient sucre et l'on obtient le moût. C'est le brassage (c).
- 3.Enfin, les levures transforment les sucres du moût en alcool et en gaz carbonique : c'est la fermentation (a). Elle ne peut pas venir avant le brassage, puisqu'il faut d'abord du sucre dissous : on élimine 4.
- 4.L'ordre est donc maltage, brassage, fermentation.
Réponse : 3. b, c, a.
Les pièges à éviter
- Confondre décantation (les particules tombent au fond) et filtration (une toile retient les particules).
- Confondre l'égrappage (séparer les fruits du régime) et le malaxage (écraser les fruits pour détacher la pulpe des noix) dans l'huilerie de palme.
- Croire que le cuivre blister est pur : il ne contient qu'environ 98 à 99 % de cuivre ; c'est le raffinage électrolytique qui donne des cathodes à 99,99 %.
- Mettre la fermentation avant le brassage : les levures ont besoin des sucres libérés par le brassage.
- Confondre l'acier inoxydable (chrome) et le fer-blanc (fer recouvert d'étain).
À retenir
Bière : maltage, brassage, fermentation ; huile de palme : stérilisation, égrappage, malaxage, pressage, clarification ; cuivre : flottation, blister, raffinage électrolytique.