Soutenance de thèse de Hela BEN ZEINEB

Cette thèse s’intéresse à la dégradation du polyéthylène (PE) et du chlorure de polyvinyle rigide (PVC), deux plastiques très présents dans notre quotidien, mais également dans les déchets de moyenne activité à vie longue du stockage nucléaire. Lorsque ces matériaux vieillissent ou sont soumis à l’irradiation, qu’elle soit naturelle (UV) ou provenant de rayons ionisants (rayonnement ), ils peuvent libérer des gaz et des produits solubles dans l’eau, capables d’interagir avec des éléments métalliques ou radioactifs, notamment en les complexant, ce qui les rendraient plus solubles et susceptible d’être entrainer dans l’environnement. Aussi, comprendre ces mécanismes de transformation est essentiel pour évaluer leur impact non seulement sur l’environnement, mais aussi pour la sécurité des sites de stockage. Ainsi, l’objectif de ce travail est de caractériser les produits libérés et de mieux comprendre les mécanismes chimiques de dégradation du PE et du PVC rigide en contexte de stockage nucléaire, lorsque ces polymères sont exposés à des rayonnements en présence, ou non de solutions aqueuses. La bibliographie a montré que, si la formation de gaz et la migration de certains additifs sont bien documentées, la majorité des produits hydrosolubles potentiellement formés reste peu étudiée, surtout lorsque l’irradiation est suivie d’une hydrolyse. Des expériences d’irradiation, en présence, ou non, d’eau ont été menées sur différents types de PVC (pur, sanitaire et utilisé dans des laboratoires de l’industrie nucléaire) et sur du PE, en faisant varier le pH des solutions, la température et la dose d’irradiation. Les analyses infrarouges et chromatographiques (GC-MS) ont révélé la formation de nouveaux groupes chimiques, tels que carbonyles, alcools, acides et esters, ainsi que la rupture partielle des chaînes polymériques. Le PVC se dégrade rapidement par déshydrochloruration, libérant des ions chlorure et de l’acide chlorhydrique qui se solubilise rapidement dans les solutions aqueuses, tandis que le PE se dégrade plus lentement, par oxydation progressive et formation de radicaux libres. La production de gaz, notamment d’hydrogène et de dioxyde de carbone, dépend du polymère et du pH du milieu. Enfin, la combinaison de l’irradiation et de l’hydrolyse a montré un effet amplificateur : l’irradiation préalable favorise la rupture des chaînes et la libération de produits hydrosolubles, augmentant le carbone organique dissous et la réactivité des fragments libérés. Dans l’ensemble, ce travail met en lumière la complexité des mécanismes de dégradation du PE et du PVC rigide, et apporte des éléments nouveaux pour comprendre la formation des produits solubles et gazeux. Ces résultats offrent une meilleure compréhension du comportement de ces plastiques dans les environnements naturels et dans les sites de stockage des déchets nucléaires.