Le problème des déchets

Résumé : Les enfants étudient le contenu de poubelles et s'interrogent sur le devenir des déchets : dégradation, recyclage, destruction.

Objectif : Distinguer les déchets biodégradables de ceux qui ne le sont pas. Etudier quels éléments de réponse sont apportés au traitement des déchets.

Etape 1 : Questionnement initial

On propose la fiche « pré-test » aux élèves répartis par groupes de quatre. La consigne est de réfléchir en groupe et de se mettre d'accord pour répondre aux questions posées. Un rapporteur par groupe vient ensuite exposer le fruit des réflexions de son équipe.

Etape 2 : Le contenu de poubelles

Matériel pour un groupe de 4 :
- Gants ; papier journal ; poubelles

Mot de la main à la pâte
Les poubelles sont constituées par quelques enseignants, ou parents complices de l’opération qui veilleront à ne pas y mettre de matières pouvant présenter des risques pour l’hygiène ou la sécurité des enfants. De plus, Ils veilleront à ce que les poubelles contiennent le type de déchets sur lesquels le maître veut faire travailler les élèves.

Munis de gants, les élèves vident les poubelles sur le papier journal étalé sur la table. On leur demande de choisir des critères de classement puis de faire des familles de déchets. Les élèves inscrivent leurs résultats sur leur cahier d'expériences. Le rapporteur pourra faire un compte-rendu oral.
On peut aussi utiliser la fiche le contenu de nos poubelles. 

Lexique : matériaux ou effluents (liquides ou gaz) jetés parce que l’on en a plus d’utilisation.
Lors d’une discussion collective, en considérant le volume de la poubelle ainsi que le temps qu'il a fallu pour la remplir, on peut interroger les élèves sur le temps qu'il faudrait pour remplir toute la classe de détritus si le ramassage d'ordures ne se faisait pas.

Mot de la main à la pâte
Ce serait alors l’objet d’une séance de mathématiques.
Par exemple, les élèves peuvent inventer des problèmes en utilisant les données suivantes :
- Un sac-poubelle contient : 20, 30, 50 ou 100 litres
- En une semaine, une famille remplit un conteneur (120 litres, 200l, ou plusieurs sacs de .. litres)
- Le volume d’une classe  8m x 8m x 2,5 m=  160 m3
- Pour rappel, équivalence des unités :  1m3 correspond à 1000 litres

Etape 3 : Notion de biodégradabilité

Matériel pour un groupe de 4 :

un bac en plastique ; un déchet de chaque catégorie ; de la terre

On lance la discussion : Si on prend un déchet, comment vérifier s'il peut se dégrader ? Les élèves vont peut-être proposer de l'enterrer puis d'attendre... En supposant que ce déchet soit vraiment dégradable, comment faire pour qu'il se dégrade le plus vite possible ? On s'attend à ce que les élèves évoquent la pluie, le soleil... Comment savoir si un déchet est détruit  « plutôt grâce à la chaleur, plutôt grâce à l'eau ou plutôt grâce à la terre etc … » ?
Il s'agit d'amener les élèves à concevoir des expériences tests où les paramètres sont séparés.
On lance les expériences.
Organisation possible : On peut prévoir une expérience par groupe. Voici une proposition si la classe compte huit groupes.

Remarques :
Dans les expériences où l'on arrose les déchets, on veillera à ce qu'il n'y ait pas trop d'eau pour éviter que les déchets organiques ne se liquéfient et dégagent des odeurs désagréables.
Néanmoins, on gardera un bac où il y a trop d'eau : il sera utile pour introduire la séance sur la pollution de l'eau.

Mot de la main à la pâte
Le maître peut suggérer de réaliser les mêmes expériences avec de la terre stérilisée (passé au micro-ondes). En l’absence de microorganismes, il n’y aura pas de dégradation.

Lexique : Biodégradable: se dit d’un déchet susceptible d’être décomposé par des organismes vivants (en général par l’action de bactéries, de moisissures ou de vers existants dans le sol et dans les eaux). Exemple : les épluchures de légumes sont biodégradables.

Etape 4 : Le dépouillement des expériences

Matériel pour un groupe de 4 :
- 4 masques protecteurs (type masques pour travaux de bricolage)
- 4 paires de gants
- des journaux

En groupe, les élèves vident leur bac et essaient de retrouver les déchets qu'ils y avaient placés auparavant. Ils notent sur leur cahier d'expériences les éventuelles transformations des déchets. On leur demande d'observer quels sont les déchets qui se sont le plus décomposés.
On pourra introduire les mots " organique " (qui provient du monde vivant. Ex : les épluchures, les fruits, le bois, le papier, le carton...) et " non organique " (qui ne provient pas du monde vivant. Ex : métal, verre, plastique).
On fait une première conclusion : Quels sont les déchets biodégradables ? Collectivement, on discute des facteurs température, humidité, terre ...en comparant les résultats des différents groupes. Dans le cas des déchets non organiques, les résultats d'un groupe à l'autre sont presque identiques : il n'y a pas eu dégradation et ce, quelles que soient les conditions de l'expérience. Dans le cas des déchets organiques, on remarque que, dans chaque groupe, le phénomène de biodégradation s'est déclenché (présences de moisissures, déliquescence...).
En revanche, il est plus ou moins avancé en fonction de la présence ou non d'eau.
On pourra s'attarder sur le rôle à la fois positif et négatif de l'eau sur les déchets (décomposition et pollution).L’eau est en fait un agent indirect de la biodégradation (processus de  dégradation  # biodégradabilité) puisqu’elle favorise le développement des micro-organismes qui dégradent les déchets organiques.
Pour anticiper sur la séance suivante, on discute ensemble du devenir des déchets non biodégradables.

Etape 5 : Le recyclage des déchets

Les résultats des expériences précédentes nous ont appris que les déchets biodégradables sont, pour la grande majorité, des déchets organiques. Or ceux-ci représentent un faible pourcentage de la totalité des déchets domestiques (environs 20%). Que faire alors des autres déchets qui ne peuvent pas être décomposés naturellement ?
Le recyclage est un élément de réponse.
On commence une discussion sur les objets jetés (de la classe par exemple) qui peuvent être réutilisés. Cette phase de discussion peut faire l'objet d'une séance entière où l'on aboutit à un classement des déchets recyclables.

Une piste de prolongement : le recyclage du papier  est tout à fait réalisable en classe.

Matériel :
- papier journal
- un cadre en bois et tamis.
- un grand bac
- des vieux torchons
- une plaque en bois.

Réalisation :
- Couper le papier journal en petits morceaux.
- Mettre l'ensemble dans une bassine et mélanger avec de l'eau. Mixer afin d'obtenir une pâte. - Mettre la pâte dans un grand bac plein d'eau.
- Mettre le tamis recouvert du cadre en bois au fond du grand bac puis remonter l'ensemble : la pâte se dépose dessus.
- Egouttez le tout. Retirer le cadre en bois : la future feuille de papier est visible.
- Recouvrir la feuille de papier avec un torchon. Retourner l'ensemble. Tapoter le tamis : la feuille se décolle.
- Recouvrir la feuille d'un autre torchon.
- Appliquer la plaque en bois sur la feuille de papier prise entre les deux torchons et appuyer très fort pour faire sortir l'eau de la feuille.
- Laisser sécher sous presse (pendant deux jours environs) puis à l'air libre.

Quand les enfants ont fabriqué du papier à partir de papier recyclé, selon une démarche que la maître choisira en fonction du temps dont il dispose (fiche technique, recherche documentaire, essais…) on peut alors leur demander de rédiger sur ce papier le protocole que devrait suivre une personne qui n'a jamais recyclé du papier et qui voudrait essayer…
En laissant un maximum de liberté et en exigeant de la précision (matériel, étapes, astuces de savoir-faire...), ce travail de groupe peut être assez fertile.

Une autre piste : Visite d’une usine de traitement des déchets
- Aborder la notion de valorisation des déchets.
- Utiliser ses connaissances à propos de la conservation de la matière afin d'être critique face aux filières proposées pour traiter les déchets : que deviennent les résidus de l'incinération, les cendres, les fumées ? Que faire des déchets ultimes ?
- Conclure quant au devenir des déchets en général, éventuellement en élaborant un organigramme.

Résumé : Les élèves s'intéressent aux modifications - visibles ou non- subies par l'eau qui traverse la décharge. Ils constatent que l'eau a été polluée, et s'interrogent sur le devenir de cette pollution lors du passage de l'eau dans différents sols.

Objectif : Sensibiliser les enfants à la pollution de l'eau au contact des ordures, aux conséquences de l'infiltration de l'eau polluée dans le sol, et aux méthodes de dépollution.

Etape 1 : Le danger de l’eau dans la décharge

Matériel pour un groupe de 4 :
- une bouteille en plastique
- un filtre à café
- terre ou sable ou gravier ou argile.
- eau colorée
- un chronomètre

On commence par une discussion sur les conséquences du stockage des déchets en décharge dans le cas où il pleut. On observe le bac que l'on arrose trop : l'eau s'accumule. Est-ce qu'elle est propre ? Par quoi est-elle salie ?

Mot de La main à la pâte :
Prolongements possibles : dans de l’eau sale, dans de l’eau de vaisselle par exemple, certains éléments sont en suspension dans l’eau, d’autres sont déposés au fond. L’eau est-elle claire ? Comment la rendre claire ? cette eau claire est-elle propre à la consommation ?

On demande aux élèves ce qui se passerait si on était dans la nature. Est-ce que l'eau resterait ainsi en surface ? On s'attend à ce que les élèves disent que l'eau "s'enfonce" dans la terre. Que se passe-t-il si cette eau sale "s'enfonce dans la terre" ?
L'eau peut dissoudre certains déchets et emporter avec elle des matières toxiques. Il y a donc un risque de pollution des sols traversés par l'eau ainsi que des nappes phréatiques.
Les élèves peuvent consigner ces remarques par écrit.
On peut utiliser la fiche " infiltration de l'eau ".

Mot de La main à la pâte :
Ainsi, peut-on prendre l’exemple des nitrates qui, comme le sel, dans certaines proportions et conditions, sont solubles dans l’eau dans sans en modifier l’apparence (vue).
Issus de la biodégradabilité des déchets organiques (d’origine animale et végétale), les nitrates présents à faible dose ne sont pas toxiques (on les trouve dans les eaux minérales), tandis qu’à forte dose, ils sont responsables d’une grave maladie, surtout chez les nourrissons, en empêchant la fixation de l’oxygène (de l’air) dans le sang.

On demande ensuite aux élèves si, d'après eux, l'eau " s'enfonce " de la même façon et à la même vitesse dans toutes les sortes de sols. On leur propose alors de tester différents sols.
Chaque groupe va réaliser une expérience pour mesurer la vitesse d'infiltration de l'eau polluée à travers un sol donné. On demande aux élèves de réfléchir à une expérience qui permette d'atteindre cet objectif.
On peut discuter ensemble des solutions proposées. On veillera à ce que les élèves se posent la question de la répartition des tâches et du travail en équipe. En effet, il faudra simultanément verser l'eau au-dessus du dispositif et déclencher le chronomètre. Il faudra ensuite repérer l'instant où la première goutte d'eau est passée à travers " le filtre " pour arrêter le chronomètre.
Chaque groupe passe ensuite à la réalisation.

PS : Il faut veiller à utiliser de l'argile saturée en eau au préalable car les couches d'argile dans le sous-sol sont saturées d'eau.

Le mot de La main à la pâte
On peut, en parallèle, prévoir une ou deux séances supplémentaires pour travailler sur les propriétés perméables ou imperméables de l’argile ou d’autres terres !)

Les résultats sont ensuite mis en commun. On fait les conclusions qui s'imposent quant aux propriétés des différents sols. On introduira les mots " perméables ", " imperméables ".
On en déduit quel est le sol naturel le mieux adapté pour stocker les déchets en minimisant le risque de pollution par infiltration de l'eau. Il s'agit de l'argile. Mais si on construisait une décharge à l'aide d'argile, n'y aurait-il pour autant plus aucun risque de pollution ?
On pourra parler de la loi du 13 juillet 92 qui précise qu'à compter du 1er juillet 2002, les installations de stockage (c'est-à-dire les décharges) ne seront autorisées à accueillir que des déchets ultimes (déchets qui ne peuvent plus être recyclés ou éliminés dans les conditions techniques ou économiques de moment).

Etape 2 : La clarification de l’eau, première étape de dépollution

Matériel pour la classe :
bouteilles plastiques ; charbon de bois actif ; sable (lavé) ; graviers ; coton ; filtres à café.

Ayant, avant la séance, récupéré de l'eau contenant des impuretés (par exemple dans une rivière, dans la mer, dans une flaque d'eau ou un bac ayant servi à une des expériences...), on propose aux élèves de boire cette eau : réaction des élèves qui s'opposent à cette proposition. C'est l'occasion de leur demander d'imaginer une expérience pour clarifier cette eau.  Les élèves commencent par réfléchir en groupe. On peut alors leur distribuer la fiche " dépollution de l'eau ".

La séance peut alors se faire en 2 temps :
- 1er temps : chaque groupe conçoit puis met en place sa propre expérience. L'enseignant fait ensuite la synthèse des expériences en comparant les résultats obtenus avec l'eau de départ.
Certains vont proposer la décantation, d'autres vont filtrer avec des grillages, des filtres à café...
Les élèves obtiennent en général une eau plus claire, mais pas encore limpide. Il faudrait faire évaporer l'eau et la re-condenser pour obtenir un résultat plus probant, mais elle ne serait pas encore potable !
- 2ème temps : l'enseignant propose à la classe un modèle plus élaboré pour filtrer l'eau et qui représente grossièrement ce qui se passe dans un sol :

L'eau filtrée apparaît plus limpide mais il faut préciser aux élèves qu'elle n'est pas encore potable car elle contient des organismes vivants microscopiques (des bactéries par exemple) et des agents polluants qui la rendent impropre à la consommation. Pour la boire, il faudrait envisager un traitement chimique. 

Lexique :
-Pollution : Dommage causé à l’environnement (l’air, l’eau, les sols) par l’introduction d’un polluant lié aux activités humaines.
-Toxicité : Propriété de provoquer des troubles de la santé chez les êtres vivants pouvant aller jusqu’à la mort.

Etape 3 : questionnaire d’évaluation.

Les élèves réfléchissent en groupe et remplissent les feuilles de questionnement.

Exemple  inspiré d’un extrait du livre " Rien ne se perd ", éditions Pierron.
1. Pense à quelque chose que tu as mis à la poubelle récemment. Qu’est-ce que c’est ? Où est elle maintenant ? A ton avis, que lui arrive-t-il ?
Penses-tu qu’elle disparaîtra complètement ? Pourquoi ? Pourquoi pas ?
2. Pense à une autre chose, très différente de la première et que tu as jeté récemment et qui est très différente de l’article dans la question 1. Qu’est-ce que c’est ? Où est-elle maintenant ? A ton avis, que lui arrive-t-il ? Penses-tu qu’elle disparaîtra complètement ? Pourquoi ? Pourquoi pas ?

3. Regarde la liste suivante; ce sont des choses que l'on a jetées.
un trognon de pomme
une boîte de conserve
de vieux magazines
une branche morte
une vieille bicyclette
une pile usée
du papier pour écrire
du chiffon
des emballages plastiques
des frites
Classe ces choses en différents groupes. Donne un nom général à chaque groupe et propose des noms pour allonger la liste.

4. Imagine que tu te trouves perdu dans la jungle du Brésil avec une équipe d'explorateurs. Votre réserve d’eau est épuisée. L’eau de la rivière est boueuse et a un goût amer. Fais une liste des choses à faire pour obtenir de l'eau potable. Explique ce qu'apporte chaque étape.

5. Cite des problèmes qui se posent lorsqu’on se débarrasse de choses dont on ne veut plus. Cite quelques manières de résoudre ces problèmes.