Le problème des déchets - Ecole des mines de Nantes

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LA MAIN A LA PATE®
Le problème des déchets
Cycle 3
Le problème des
déchets.
Le problème des déchets – cycle 3 - doc Ecole des Mines de Nantes
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LA MAIN A LA PATE®
Le problème des déchets
Cycle 3
Le problème des déchets.
PROGRESSION GENERALE
Séance n°1 :
Pré test sur la question des déchets en général.
Séance n°2 :
Qu'y a-t-il dans nos poubelles ? Choix de critères de classement, puis classement des déchets de la vie
courante, avec une éventuelle évaluation approximative en volume.
Séance n°3
Notion de biodégradabilité. Comment vérifier si un déchet est biodégradable ou non ?
Quelles sont les conditions favorables à la biodégradation ? Expérience test avec une décharge miniature.
Séance n°4 :
Notion de pollution. Le problème de l'eau dans la décharge. Rôle de la terre dans le phénomène
d'infiltration de l'eau.
Séance n°5 :
Notion de dépollution. Que faire de l'eau polluée lors de la traversée de la décharge ?
Fabrication d'un filtre naturel, qui ne fait que nettoyer l'eau partiellement, sans la dépolluer.
Notion de conservation de la matière.
Séance n°6 :
Dépouillement des expériences sur la biodégradation. Quels sont les déchets dégradés ? Quel est la nature
de la dégradation ? Il y a-t-il un rapport entre biodégradation et origine organique ou non du déchet ?
Séance n°7 :
Le recyclage : un élément de réponse.
Un exemple : le recyclage du papier en classe.
Séance n°8 :
Un autre élément de réponse : la valorisation énergétique.
Le module peut éventuellement se terminer par la visite d’une usine de traitements des déchets.
En Loire-Atlantique, ARC-EN-CIEL est la première filière globale de valorisation des déchets dont voici
les coordonnées : ARC-EN-CIEL - Centre de tri et de valorisation des déchets - La cité Navale-44200
COUERON - tel : 02 40 85 36 78
Séance n°9 :
Evaluation.
On pourra se référer pour ce thème aux fiches connaissances suivantes qui se trouvent sur le site Internet
du M.E.N et dont l’adresse est http://www.eduscol.education.fr/D0027/EXSREN02.htm :
- Etats de la matière et changements d’état
- Rôle et place des êtres vivants dans leur milieu (relations)
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Le problème des
déchets.
LISTE DE MATERIEL
Pour une classe de 30 élèves environ :
• déchets (à apporter de la maison )
• charbon de bois actif
• 30 paires de gants de protection
• coton
• 30 masques protecteurs
• 5 doubles cadres pour le recyclage du
• papier journal (à apporter de la maison )
• 8 barquettes alimentaires (à apporter de la
maison
• un grand bac en plastique (à apporter de la
maison d’un volume de10 l)
• du film plastique
papier
• des vieux torchons (à apporter de la
maison)
• un mixeur (à apporter de la maison)
• une plaque en bois ou un support plan qui
ne craint pas l’humidité (ex : une table) (de
la classe)
• terre, sable, gravier, argile (à apporter de
la maison )
• 16 filtres à café
• 8 bouteilles en plastique (à apporter de la
maison )
• colorant alimentaire
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LE PROBLEME DES DECHETS
(Cycle 3)
Place dans le programme :
Unité et diversité du monde vivant : approche écologique à partir de l’environnement proche ;
rôle et place des êtres vivants, notions de chaînes et de réseaux alimentaires.
1.
QUESTIONNEMENT INITIAL (séance1)
Objectifs:
Recueillir les conceptions et connaissances initiales des élèves.
Déroulement :
On propose un questionnaire 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.
Voir Pré-test.
2.
LE CONTENU DE NOS POUBELLES (séance 2)
Objectifs :
Classer les déchets domestiques en catégories
Evaluer la quantité de déchets jetés.
Matériel :
Pour un groupe de 4 :
• Poubelles rapportées de la maison
• Gants
• Papier journal
Déroulement :
Munis de gants, les élèves vident la poubelle sur la table.
On leur demande de choisir des critères de classification 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.
Voir fiche « le contenu de nos poubelles »
En discutant collectivement et en considérant le volume de la poubelle ainsi que le temps qu’il a
fallu pour la remplir, on calcule le temps qu’il faudrait pour remplir toute la classe de détritus si
le ramassage d’ordures ne se faisait pas.
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3.
NOTION DE BIODEGRADABILITE (séance 3)
Objectifs :
Faire apparaître la notion de biodégradabilité.
Concevoir des expériences pour vérifier si un déchet est biodégradable ou non et pour tester les
effets du climat (pluie, température) sur la vitesse de dégradation.
Matériel :
• 1 barquette alimentaire
• un déchet de chaque catégorie
• de la terre éventuellement
Déroulement :
On propose à chaque groupe une fiche de réflexion. Voir fiche « biodégradable ou non ».
A partir des réponses des élèves, on lance la discussion :
Si on prend un déchet, comment vérifier s’il est biodégradable ?
Les élèves vont peut-être proposer de l’enterrer puis d’attendre.....
En supposant que ce déchet soit vraiment biodégradable, 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 biodégradable est « détruit » plutôt grâce à la chaleur, plutôt
grâce à l’eau ou plutôt grâce à la terre ?
Il s’agit d’amener les élèves à concevoir des expériences test où les paramètres sont séparés.
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On lance les expériences. On peut prévoir une expérience par groupe. Voici une proposition si la
classe compte huit groupes.
déchets
papier, carton,
conditions
épluchures...
dans la terre seule
G1
dans la terre près d’une G2
source de chaleur
dans la terre avec un peu G3
d’eau tous les jours.
dans l’eau seule
G4
métal, verre, plastique...
G5
G6
G7
G8
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.
3.
Le danger de l’eau dans la décharge (séance 4)
Objectifs :
Faire la relation entre déchets et pollution. Comprendre le danger que représentent l’eau et le
phénomène d’infiltration pour les nappes phréatiques.
Tester le rôle de la terre dans le phénomène d’infiltration.
Matériel :
• une bouteille en plastique
• un filtre à café
• terre ou sable ou gravier ou argile.
• eau colorée
• un chronomètre
Déroulement :
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 ?
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.
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Voir fiche « infiltration de l’eau ».
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.
eau colorée
sable ou terre ou
gravier ou
argile...déposé dans
filtre à café
bouteille
coupée en
deux
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 plus autorisées à accueillir que des
déchets ultimes (déchets qui ne peuvent plus être recyclés ou éliminés dans les conditions
techniques ou économiques de moment).
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5.
La dépollution de l’eau (séance 5)
Objectifs :
Sensibiliser les élèves à la difficulté de dépolluer l’eau sale. Insister sur le fait que les matières
toxiques persistent malgré le filtrage de l’eau.
Matériel :
Pour la classe :
• bouteilles plastiques, charbon de bois actif, sable (lavé), graviers, coton, filtres à café.
Déroulement :
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.
Voir 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 recondenser 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 :
Eau à filtrer
Charbon actif
Gravier
Sable
Coton
bouteille
coupée en
deux.
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
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des agents polluants qui la rendent impropre à la consommation. Pour la boire, il faudrait
envisager un traitement chimique.
6.
Le dépouillement des expériences (séance 6)
Objectifs :
Recueillir les résultats d’une expérience.
Revoir la notion de biodégradabilité.
Comprendre le rôle des différents facteurs dans le phénomène de biodégradation.
Remarquer le rôle ambivalent de l’eau sur les déchets :
• vecteur de pollution (voir séance précédente).
• élément favorable à la décomposition.
Matériel :
• 4 masques protecteurs
• 4 paires de gants
• des journaux
Déroulement :
En groupe, les élèves vident leur bac et essaient de retrouver les déchets qu’ils y avaient placé
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).
Pour anticiper sur la séance suivante, on discute ensemble du devenir des déchets non
biodégradables.
7.
Le recyclage (séance 7)
Objectifs :
Aborder la notion de déchet recyclable.
Mettre en pratique un exemple de recyclage : celui du papier.
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Matériel :
• papier journal
• un cadre en bois et tamis.
• un grand bac
• des vieux torchons
• une plaque en bois.
Pour la classe :
• un mixeur
Déroulement :
Les résultats des expériences précédentes nous ont appris que les seuls 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. Pour des raisons techniques, on s’oriente vers le recyclage
du papier qui est tout à fait réalisable en classe.
Protocole expérimental :
- 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.
On réalise ce protocole devant les élèves qui continuent ensuite seuls.
Une fois que les feuilles de papier sont sèches, on s’attend à ce que les élèves soient satisfaits du
résultat. On leur demande alors de rédiger sur un panneau 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 doit être assez fertile.
8.
Visite d’une usine de traitement des déchets (séance 8)
Objectifs :
Aborder la notion de valorisation des déchets.
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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.
En Loire-Atlantique, ARC-EN-CIEL est la première filière globale de valorisation des déchets
dont voici les coordonnées : ARC-EN-CIEL - Centre de tri et de valorisation des déchets - La
cité Navale-44200 COUERON - tel : 02 40 85 36 78
9.
Evaluation (séance 9)
Objectifs :
Situer les acquis des élèves
Déroulement :
Les élèves réfléchissent en groupe et remplissent les feuilles de questionnement (tirées du
module Insight « Rien ne se perd ») jointes au dossier.
________________________
Pour compléter ou prolonger ce module, il est vivement conseiller de consulter le Cd-rom « Que
deviennent les déchets ? » aux éditions Odile JACOB Multimédia et vendu par JEULIN.
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PRE-TEST
GROUPE :
1) Pour vous, un déchet, qu'est-ce que c'est ?
2) Qui produit des déchets ?
3) Où mettons-nous les déchets ?
4) Que deviennent-ils ?
5) A votre avis, qu'est-ce qui prend le plus de place dans votre poubelle ?
6) Peut-on réutiliser certains déchets ? Si oui, donnez des exemples.
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7) Pouvez-vous donner une définition du mot "recyclage" ?
8) Connaissez-vous les symboles du recyclage ? Dessinez un de ces symboles.
9) Pour vous, qu'est-ce que la pollution ?
10) Qui pollue?
11) Quelles sont les questions auxquelles vous aimeriez répondre à propos des
déchets ?
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LE CONTENU DE NOS POUBELLES
GROUPE :
Décris le contenu de la poubelle et l'état des déchets que tu y trouves.
En quelles catégories as-tu classé les déchets ?
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BIODEGRADABLE OU NON ?
GROUPE :
1) Pour vous, que veut dire "biodégradable" ?
2) Donnez plusieurs exemples de ce qui est biodégradable.
3) A votre avis, que peut-on faire pour vérifier si ces déchets sont
effectivement biodégradables ?
Dessinez et commentez.
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LA DEPOLLUTION DE L'EAU
GROUPE :
1) A ton avis, qu'est-ce qui pollue l'eau ?
2) Peut-on boire l'eau polluée ? Pourquoi ?
3) Existe-t-il un moyen de nettoyer l'eau ? Si oui, lequel ?
4) Tu vas maintenant imaginer une expérience pour clarifier l'eau.
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Matériel :
Schéma de l'expérience :
Explications, résultats :
5) Que penses-tu du résultat de ton expérience ? ( L'eau est-elle limpide ?
Pourrais-tu la boire ?)
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INFILTRATION DE L'EAU
GROUPE :
1. En observant le bac qui est trop arrosé, que remarquez-vous ?
2. Est-ce que cette eau est propre ? Par quoi est-elle salie ?
3. Si on était dans la nature, est-ce que l'eau resterait ainsi en surface ?
4. Quels sont les dangers si cette eau sale s'enfonce dans la terre ?
5. D'après vous, est-ce que l'eau s'enfonce de la même façon et à la même vitesse
dans toutes les sortes de sols ?
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´
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6. Nous allons tester différents sols. Remplis le tableau suivant.
Materiau – montage
Résultats-commentaires
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