Histoire d'un matériau : le caoutchouc L'histoire fascinante du caoutchouc

de Auteur : Gilles Bordet und Gilles Bordet

Le caoutchouc, matériau fantastique aux usages multiples, est issu de la transformation du latex naturellement sécrété par des végétaux tel que l'hévéa ou le guayule. Il peut également être d'origine synthétique à base de monomères issus d'hydrocarbures fossiles. Le caoutchouc fait partie de la famille des élastomères.

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La culture de l'hévéa pour son latex nécessite un travail manuel important.
La culture de l'hévéa pour son latex nécessite un travail manuel important.
(Source : styf – stock.adobe.com)

Si généralement le caoutchouc est associé à l'hévéa (Hevea brasiliensis) il tire en réalité son nom du figuier à caoutchouc (Ficus elastica, famille des moracées) originaire d'Asie. Cette plante tropicale n'est pas inconnue sous nos latitudes car très appréciées comme plante d'intérieure pour la beauté de son feuillage. Mais il existe, ici même en Suisse, de nombreuses plantes qui sécrètent également un latex blanc lorsque l'on coupe leurs tiges ou leurs feuilles comme la chicorée, la laitue, le pissenlit ou encore le salsifis. Il existe encore d'autres familles de plantes qui produisent du latex, les moracées (figuiers), les apocynacées (ordre des gentianales) que l'on trouve en Europe comme la grande et la petite pervenche, les papayacées intertropicales (papayer) et la famille des papavéracées à partir duquel on obtient, chez Papaver somniferum, l'opium.

Un matériau connu depuis des millénaires

Il est difficile de dater les premières utilisations du caoutchouc mais les historiens s'accordent sur le fait que les civilisations précolombiennes connaissaient et utilisaient ce matériau. L'origine du mot caoutchouc vient du quechua, caotchu où Cao signifie bois et tchu qui pleure, on le nomme également « arbre qui pleure ». Les Mayas et les Aztèques l'utilisaient pour leur sport national, le « jeu de balles » mais le consommaient également pour ses propriétés médicinales. À la suite des grandes découvertes (XVe siècle) les explorateurs et colonisateurs européens observent en Amérique centrale et du sud chez les peuples autochtones l'utilisation d'un matériau qui leur était alors inconnu. Les peuples amérindiens confectionnent à partir du latex de nombreux objets par moulage sur argile (balles, torches, toiles cirées).

Ramené en Europe cette matière inconnue ne suscita que peu d'intérêt car il était difficile de lui trouver une application. En effet le latex sous sa forme naturelle présente plusieurs inconvénients :

  • il devient collant lorsqu'il est exposé au soleil ;
  • il fond à la chaleur et casse au froid ;
  • il se coagule et brunit à l'air libre.

Ce n'est que beaucoup plus tard au XVIIe siècle que les naturalistes français Charles Marie de La Condamine et François Fresneau de La Gataudière redécouvrent le caoutchouc naturel au Pérou, en Équateur et en Guyane. C'est La Condamine qui francisa le nom en caoutchouc et qui fit la première description scientifique de ce matériau qu'il rapporta en France en 1736 d'une expédition en Amérique du Sud. Ce siècle ne connut que peu d'applications pour le caoutchouc. La première application connue du latex en Europe remonte à 1770. On la doit à deux hommes : le chimiste anglais Joseph Priestley qui découvre les propriétés du latex à effacer les traces de graphite sur le papier et Edward Nairne, ingénieur et commerçant anglais qui invente officiellement la gomme à effacer et la vend dans son commerce sous la forme d'un cube d'un demi-pouce au prix de 3 shillings.

La seconde application est moins anecdotique car elle permit les prémices des premiers vols habités. Le 27 août 1783 à Paris décolla le premier ballon au monde gonflé à l'hydrogène. Il est le fruit de la collaboration entre Jacques Charles, physicien, chimiste et inventeur français et les frères Anne-Jean Robert et Nicolas-Louis, ingénieurs et aérostiers. L'enveloppe de ce ballon parfaitement sphérique était fabriquée avec de la soie imprégnée d'un vernis à base de caoutchouc pour garantir son étanchéité. Le brevet déposé en 1791 par l'industriel anglais Samuel Peal pour un procédé d'imperméabilisation des tissus et du cuire fut la dernière application conséquente de ce siècle.

La découverte qui changera tout

Il y a eu de nombreuses découvertes et dépôts de brevets au cours du XVIIIe siècle concernant les applications du caoutchouc mais celle qui changera vraiment tout c'est la découverte en 1842 de la vulcanisation par Charles Goodyear.

La vulcanisation est un procédé chimique où un agent vulcanisant (généralement du soufre) est incorporé à un élastomère brut pour relier entre elles les chaînes de macromolécules lors du processus de cuisson. La vulcanisation rend le caoutchouc moins plastique mais plus élastique. Historiquement on attribue la découverte de la vulcanisation à Goodyear même si c'est l'ingénieur anglais Thomas Hancock qui déposa le premier un brevet sur la vulcanisation du caoutchouc le 21 mai 1844. L'histoire personnelle et tragique de Charles Goodyear qui mourra endetté, les poumons rongés par les nombreux produits chimiques utilisés lors de ses expériences aurait pu passer aux oubliettes de l'histoire. Mais son nom perdure aujourd'hui encore sous la marque du célèbre fabricant de pneus américain (pour en savoir plus voir l'encadré).

Ce siècle verra encore l'apparition des premiers pneus pleins, à valve, démontables ainsi que les premiers préservatifs à base de caoutchouc. En 1888, John Boyd Dunlop, inventeur et vétérinaire écossais, déposa un brevet pour le premier pneumatique gonflable destiné aux bicyclettes. Avec le développement de l'utilisation du caoutchouc, le gouvernement britannique a décidé d'exporter la culture des hévéas en Extrême-Orient, considérant que le caoutchouc produit par les hévéas sauvages au Brésil ne pouvait pas répondre aux besoins de l'industrie. En 1876, l'anglais Henry Alexander Wickham rapporte 74 000 graines d'hévéa du Brésil à Londres. Ces graines seront cultivées au Kew Garden du Royal Botanic Gardens où seulement 3,6 % germeront. En 1877 onze plants sont envoyés à Henry Nicholas Ridley, directeur du Jardin Botanique de Singapour. Ce dernier mis au point une méthode de croissance rapide qui permit le développement à grande échelle de la culture de l'hévéa en Asie, principalement au Ceylan, en en Malaisie et en Indonésie.

Aujourd'hui 90 % de la production mondiale de caoutchouc naturel se concentre principalement dans cette région du monde à savoir la Thaïlande, l'Indonésie, le Viêt Nam, l'Inde, et la Chine.

Informations additionnelles
Focus
La triste histoire de Charles Goodyear

La gomme, extraite de l'arbre hévéa, lequel pousse en Amazonie, a été connue en Europe à la fin du XVIIIe siècle. C'est un matériau élastique qui peut être dissous dans un solvant et en solution peut être appliqué sur un tissu pour le rendre étanche.

Une découverte fortuite comme beaucoup d'autres

La vie de Charles Goodyear inspire autant le respect que la pitié, cet homme consacra toute sa vie au caoutchouc. Mais ses recherches l'ont ruiné et il finit à maintes reprises en prison pour dettes. Assez vite l'idée de mélanger une poudre au caoutchouc germa dans son esprit, le matériau est collant alors peut-être qu'une poudre l'asséchera. Il commença ses expérimentions avec de la magnésie mais se mis tous ses voisins à dos à cause de l'odeur nauséabonde générée par le processus. Il essaya encore bien d'autres mélanges mais sans succès. Arriva alors la grande crise économique américaine de 1837 qui le jeta avec sa famille sur le trottoir. Mais en 1839, toujours dans une pauvreté extrême, il allait devenir célèbre en raison de la découverte de la vulcanisation. Cet hiver là et selon une des multiples version de cette histoire, Goodyear se rendit en ville pour effectuer divers achats dans le but de poursuivre ses recherches. Il avait pour habitude de toujours avoir des échantillons de caoutchouc dans ses poches. Arrivé dans un commerce, à cet époque les commerces vendaient aussi bien des produits alimentaires que de la quincaillerie et faisaient souvent aussi office de bar, il fut pris à partie par des hommes attablés en train de boire. Sous les quolibets son sang ne fit qu'un tour et machinalement il mit la main à la poche, attrapa une boule de caoutchouc et la lança vigoureusement en direction de ses persécuteurs mais les manqua lamentablement. Le morceau de caoutchouc finit sur le poêle à bois qui en cette saison tournait à plein régime. Cet échantillon de matière avait été préalablement mélangé avec du souffre. Goodyear pressentait déjà qu'il était la clé de son problème mais n'avait pas encore réussi à trouver le procédé qui rendrait le caoutchouc réellement souple et utilisable à toutes températures. Il récupéra rapidement son échantillon avant que ce dernier ne se mette à brûler en dégageant une fumée épaisse et une odeur âcre qui lui aurait valu encore de nouveaux problèmes. L'histoire dit que quelques temps après il retomba sur le fameux échantillon qu'il avait oublié et sa texture le frappa immédiatement, le caoutchouc était élastique, ne cassait plus, n'était plus collant. Il venait de découvrir la vulcanisation mais il lui fallut plusieurs années avant de pouvoir répéter le procédé. Après un hiver de misère, de maladie, de décès dans sa famille (six de ses douze fils moururent en bas âge) Goodyear trouva enfin des industriels pour reconnaitre l'importance de sa découverte, cependant, il ne l'avait pas encore breveté. Il envoya plusieurs échantillons du nouveau caoutchouc en Angleterre et l'un d'eux tomba entre les mains du pionnier anglais du caoutchouc, Thomas Hancock, celui qui, vingt ans auparavant, avait tenté en vain d'obtenir du caoutchouc de qualité acceptable. Hancock a noté la présence de traces de soufre dans le caoutchouc vulcanisé et fit immédiatement breveter en 1843, l'effet de vulcanisation au soufre. Lorsque Goodyear présenta une demande de brevet, il découvrit que Hancock l’avait précédé de quelques semaines. Goodyear fût alors introduit dans les salons du monde à Paris et à Rome en 1850, ses articles en caoutchouc vulcanisé eurent un grand succès. Mais il finit par retourner en prison pour dette, avec toute la famille, pendant deux semaines, parce qu'il n'avait pas encore reçut la récompense pour son brevet. En prison, il reçut la Croix de la Légion d'honneur attribué par l'empereur Napoléon III. Quand il mourut en 1860, les poumons rongés par les fumées toxiques de ses expériences, Goodyear laissa 200 000 $ de dette à sa famille et un témoignage : « La vie ne peut être évaluée que sur la base de l'argent, je ne regrette pas de l'avoir détruite car d'autres ont récolté les fruits de mon travail. Un homme ne doit regretter que s'il a semé et que personne ne vient récolter. »

Le XXe siècle, l'ère du caoutchouc industriel

C'est à partir du début des années 1900 que le caoutchouc connu un essor fulgurant. Le développement des véhicules automobiles a été le moteur de cette croissance. La demande en caoutchouc pour la fabrication de pneumatique ne fit que croître depuis le début du XXe siècle. Cette production industrielle a été à l'origine de pratiques inhumaines au point qu'en juillet 1904 une commission internationale pour enquêter sur les pratiques utilisées dans la production du caoutchouc fût crée. Une petite révolution vit le jour en 1907 avec la fabrication des premiers caoutchoucs de synthèse par le chimiste allemand Friedrich Carl Albert Hofmann. Cette découverte donnera naissance à certains élastomères toujours utilisés actuellement comme l'EPDM, le NBR ou le CR. En 1915 l'Allemagne produit déjà environ 2500 tonnes de caoutchouc synthétique par année. C'est également en Allemagne que fût développé en 1929 le SBR (styrène-butadiène). Dès le début de la seconde guerre mondiale, l'Allemagne sous embargo et les Etats-Unis privés de leur filière d'approvisionnement asiatique améliorent les procédés de fabrication du caoutchouc de synthèse. L'essor de l'automobile et la demande de plus en plus importante pour les pneumatiques poussa Michelin à développer la technologie du pneu à carcasse radiale plus adaptée à l'utilisation de caoutchouc naturelle. La France commença la production de caoutchouc synthétique à partir de 1958. À la fin du siècle, en 1980, les expériences faites avec le guayule naturel du Mexique permirent de mécaniser son exploitation avec un rendement supérieur à l'hévéa.

Du sang et des larmes

L'histoire de l'exploitation et de la production de caoutchouc à partir du latex naturel s'est faite dans la douleur pour les populations autochtones des pays producteurs. Bien avant les dégâts environnementaux liés aux mono cultures, à la déforestation et à l'utilisation de pesticides hautement toxiques, ce sont les sévices perpétrés sur les populations qui ont entaché cette industrie. Esclavages, mutilations, exécutions, tortures, les récits de ses pratiques abjectes ont été rapportées avec force détails dans de nombreux comptes-rendus, photos et films à l'appui. Si l'Afrique n'a produit que peu de caoutchouc naturel, ce sont les Anglais qui ont introduit la culture de l'hévéa sur le continent, elle en a payé le plus lourd tribu humain principalement au Congo Belge. Près de dix millions d'hommes, de femmes et d'enfants ont perdu la vie dans des conditions atroces alors même que le volume de la production de latex africain reste anecdotique. Mais c'est bien tout d'abord en Amazonie que les autochtones ont subi de plein fouet l'extrême barbarie des exploitants occidentaux prêt à tout pour augmenter les volumes de latex produit afin de répondre à une demande croissante et quasiment exponentielle. Certaines populations autochtones du Brésil, du Pérou, de Colombie ou du Chili et tout particulièrement dans le Putumayo amazonien ont même été entièrement décimées. Aujourd'hui les historiens parlent ouvertement de génocide lorsqu'ils évoquent cette page sombre de notre histoire.

Un essor fulgurant loin de ses origines

Les indépendances des anciennes colonies espagnoles et portugaises d'Amérique du Sud ont poussé les Anglais à délocaliser la production en Asie. Au début du XXe siècle les plantations d'hévéas se développent à une échelle industrielle en Malaisie et en Indonésie. Les méthodes misent en œuvre en Asie diffèrent de celles utilisées en Amérique du Sud et en Afrique. Contrairement aux cultures amazoniennes principalement naturelles qui posent d'importantes difficultés d'acheminement des ballots de caoutchouc jusqu'aux principaux ports, les plantations asiatiques seront dès le départ organisées de manières à faciliter l'exportation des produits issu de l'hévéa. Les exploitants occidentaux investissent beaucoup plus dans les infrastructures plus faciles à mettre en œuvre qu'en Amazonie où la construction de routes nécessite un déboisement complexe et couteux. Ils vendent également aux autochtones l'idée que la production de latex est une solution économique pérenne pour eux et leur famille en lieu et place de la riziculture.

La France et son immense empire colonial profitera également de cette manne providentielle en introduisant la culture de l'hévéa en Indochine. L'État français procédera selon ses habitudes en spoliant des terres qui seront données à de riches colons qui les exploiteront grâce à une main d'œuvre corvéable à souhait, les « engagés ». Ils représenteront 90 % des travailleurs et travailleuses agricoles en Indochine, mi-esclaves, mi-salariés. À partir de 1923, Michelin qui cherche un accès direct à la production de caoutchouc naturel s'installe en Indochine. Le fabricant de pneumatiques français mettra en place des méthode tayloriennes pour augmenter le rendement de ses cultures d'hévéa au détriment de ses « coolies » (terme péjoratif désignant les travailleurs agricoles d'origine asiatique). Cet esclavage moderne basé sur les travaux de Frederick Winslow Taylor porta ses fruits et permis à Michelin de dépasser tous ses concurrents en matière de rendement et de volume produit.

Le boum du caoutchouc synthétique

Au cours du XXe siècle, les progrès fulgurants dans le domaine de la pétrochimie laissent penser que l'utilisation de matériaux de synthèse renverra la culture de l'hévéa à ses origines modestes. Mais à la fin des années trente la production de caoutchouc naturel domine toujours largement le marché devant les caoutchoucs synthétiques. Il faudra attendre la seconde guerre mondiale pour voir enfin les caoutchoucs synthétiques se développer de manière croissante sous l'impulsion des Etats-Unis privés de leurs réseaux d'approvisionnement asiatiques sous contrôle japonais. Les deux décennies suivantes verront se secteur croître exponentiellement jusqu'aux premières crises pétrolières. L'éveil d'une conscience écologique durant les années septante ralenti encore l'essor des caoutchoucs synthétiques considérés à juste titre comme trop polluants et dépendants de la pétrochimie.

De leur côté les pays asiatiques producteurs de latex sont désormais indépendants et revoient leur manière de produire. Plantations d'État pour les régimes communistes, coopératives familiales et petite paysannerie pour les autres. Actuellement ces modes de production représentent encore 90 % du caoutchouc consommé dans le monde. Depuis les années 2000 la production de latex et les superficies de cultures d'hévéa ont doublé. En opposition à la production de caoutchouc de synthèse, les cultures d'hévéa paraissent naturelles et respectueuses de l'environnement. Cela reste vrai pour un certain type de culture mais la généralisation de la monoculture a un impact délétère pour l'environnement comme pour les populations locales. La déforestation de la forêt primaire, l'appauvrissement des sols, les pollutions liées à l'utilisation de pesticides, la diminution du rendement des hévéas naturels nécessitant la création de nouveaux plants plus productifs, la disparition d'espèces animales sont les principales conséquences de ce type de cultures intensives. Sur un plan social la monoculture est également désastreuse car ses immenses plantations ne peuvent plus être exploitées par les paysans car elles sont devenues bien trop grandes.

Le caoutchouc en chiffre

Malgré tout ça le caoutchouc naturel reste un produit essentiel même si aujourd'hui la production de caoutchouc synthétique dépasse les volumes de son cousin naturel. C'est principalement pour certaines de leurs caractéristiques chimiques ou mécaniques supérieures au caoutchouc naturel que les caoutchoucs synthétiques dominent le marché d'une courte tête car dans la pratique, naturel ou synthétique, les volumes de production sont somme toute assez proches.

En 2018, la production de caoutchouc naturel atteignait 13,6 millions de tonnes par année et occupe plus de 10 millions d'hectares. L'offre de caoutchouc naturelle représente environ 45 % du marché mondial pour un total de plus de 27 millions de tonnes au total (naturel et synthétique). Ces chiffres fluctuent en fonction de la demande et de l'offre bien entendu mais également des incidents climatiques tels que les inondations, sécheresses, tempêtes, etc... Le potentiel de croissance des cultures d'hévéa est important tout particulièrement en Afrique où la Côte d'Ivoire est devenue en 2020 le quatrième producteur mondial. Au niveau des caoutchoucs de synthèse les Etats-Unis dominent le marché suivi par la Chine, le Japon, la Russie, l'Allemagne, la Corée du sud et la France. L'Europe fourni près de 20 % de la production mondiale de caoutchouc synthétique. Selon les experts financiers la tendance de fond du marché du caoutchouc est positive et à la hausse. La demande en caoutchouc est portée par les demandes toujours plus importantes des économies émergentes et continuera sa croissance ses prochaines décennies. Par exemple la Chine consomme deux fois plus de caoutchouc qu'elle n'en produit elle-même et le nombre de Chinois ne possédant pas encore de voiture est toujours important. Et il ne faut pas oublier également que le cours du caoutchouc synthétique est indexé à celui du pétrole ce qui fait que lorsque le prix du pétrole augmente la demande en caoutchouc naturel augmente également car ce dernier devient plus rentable.

Les fabricants de pneumatiques restent les plus importants consommateurs de caoutchouc au niveau mondiale. Ce secteur industriel consomme à lui seul 70 % de la production mondiale de caoutchouc naturel et synthétique ! Contrairement à ce que l'on pourrait penser la part de caoutchouc naturel dans la fabrication de pneumatique reste importante.

Certes les pneumatiques destinés aux marchés automobiles ne contiennent plus que 5 % de caoutchouc naturel mais les productions dédiées à l'aéronautique sont constituées à 100 % de caoutchouc naturel plus résistant. Mais bien d'autres secteurs industriels utilisent ce matériau fantastique comme les acteurs des domaines de la santé, gants et préservatifs en tête. Le latex issu de l'hévéa contient des substances allergènes c'est pourquoi on lui préfère souvent le latex de guayule. Il y a ensuite cette kyrielle de produits divers et variés qui utilisent du caoutchouc naturel ou synthétique qu'il serait impossible de lister tellement ils sont nombreux. On peut citer entre autres les joints, les semelles, les silentblocks, les chaussures (nos bottes de jardinage comme celles des combinaisons spatiales des missions Apollo), les revêtements acoustiques, les isolants des câbles électriques, les courroies, les revêtements synthétique (gazon). Sans caoutchouc il n'y aurait plus d'avions en vol ni d'automobiles sur les routes, pas de tunnel sous la manche ou de fusée spatiale. Ce matériau aux multiples caractéristiques nous est devenu indispensable qu'il soit d'origine naturelle ou artificielle.

Un avenir radieux parsemé d'embûches

Plusieurs facteurs affectent négativement l'industrie du caoutchouc. Pour le caoutchouc d'origine naturelle ce sont principalement des facteurs naturels comme le temps de maturation de la plante (6 ans), le dérèglement climatique et le champignon microcyclus ou induit par l'homme comme la monoculture. Il y a également les facteurs sociaux liés aux conditions de travail qui restent difficiles et précaires pour beaucoup de cultivateurs conséquence de la spéculation sur les prix.

En ce qui concerne les caoutchoucs de synthèse les risques sont liés aux cours des marchés des hydrocarbures et aux risques de pénuries. Le pétrole n'étant pas un produit renouvelable contrairement aux plantes à latex.

Dans les deux cas le risque le plus important reste la pénurie et la flambée des prix. Actuellement il n'existe aucun matériau pour remplacer le caoutchouc à cette échelle. Le monde ne peut plus s'en passer et il faudra d'un côté pérenniser notre approvisionnement et de l'autre augmenter la part de recyclage des caoutchoucs.

Il existe trois principales méthodes pour recycler les caoutchoucs :

  • La micronisation : c'est un broyage mécanique pour obtenir des microparticules qui seront réincorporées à hauteur de 10 % dans du caoutchouc neuf.
  • La dé-vulcanisation : c'est un procédé qui détruit les liaisons de soufre de manière propre ce qui permet d'obtenir un matériau recyclé de qualité et réutilisable à 100 %.
  • La pyrolyse : c'est un processus de valorisation du caoutchouc décomposé sous forme d'huile, de carbone noir et d'énergie.

Il y a également des projets alternatifs qui exploitent le latex d'autres plantes plus faciles à cultiver. En effet il faut 6 à 7 ans pour qu'un hévéa soit productif et son exploitation pourra durer jusqu'à 30 ans.

L'université d'État de l'Ohio étudie quelles plantes pourraient remplacer l'hévéa. Parmi les plantes sélectionnées il y a un pissenlit, le Taraxacum kok-saghyz qui présente de nombreux avantages.

Bien que ne produisant qu'un dixième de la quantité de latex par hectare comparé à l'hévéa, ce pissenlit originaire du Kazakhstan est bourré de qualités. À commencer par l'excellente tenue à l'abrasion de son caoutchouc, la possibilité de le récolter trois mois seulement après les semailles et sa grande production de graines ce qui permet d'augmenter rapidement la production.

L'institut de recherche allemand Fraunhofer ISC a développé récemment un pneu appelé Biskya. L'ISC affirme que ce pneu en caoutchouc de pissenlit présente une plus grande résistance à l'usure que le caoutchouc d'hévéa.

Il y a aussi le guayule, un arbuste des régions désertiques des États-Unis et du Mexique qui suscite de l'intérêt.

Quelles que soient les solutions que nous trouverons nous continuerons toujours d'utiliser le caoutchouc pour ses fantastiques propriétés. Sa production, peu importe la plante utilisée n'est pas prête de s'arrêter. La gigantesque demande chinoise comme indienne porte presque à elle seule ce marché qui ne connait que très peu la crise. MSM

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