Technologie au collège

3ème - Comment une trottinette électrique pollue-t-elle de sa fabrication à sa fin de vie, et comment réduire cet impact ?

Comment une trottinette électrique pollue-t-elle de sa fabrication à sa fin de vie et comment réduire cet impact ?

FICHE D'ACTIVITÉ ÉLÈVE — TECHNOLOGIE 3ÈME

Thématique : SFC – Structure, fonctionnement, comportement des objets et systèmes

Niveau : 3ème	Sous-thématique : T7-Matériaux et procédés
Compétence visée : SFC1 – Décrire et caractériser l'organisation interne d'un OST et ses échanges	Support d'étude : Trottinette Électrique Urbaine
Connaissances : SFC1g (Cycle de vie d'un OST) & SFC1h (Incidence environnementale)	Ressources : Capsules Vidéos Académiques SFC1g / SFC1h

1. Situation Déclenchante (vidéo) & Problématique

Situation : Pour ses déplacements quotidiens jusqu'au collège, Lucas hésite à acheter une trottinette électrique. Son ami Youssef affirme que c'est un moyen de transport '100% écologique et sans aucun impact sur la planète'.

Cependant, lors d'un reportage, Lucas apprend que la fabrication des batteries au lithium et la gestion des trottinettes hors d'usage posent de sérieux problèmes environnementaux.

Problématique à résoudre : Comment l'ensemble du cycle de vie d'une trottinette électrique génère-t-il des impacts environnementaux, et sur quelles étapes peut-on agir pour réduire son empreinte écologique ?

2. Document Ressource Technique : La Trottinette Électrique

Fiche Technique Synthétique — Trottinette Électrique Urbaine :
• Composition : Châssis en aluminium extrudé, batterie Lithium-Ion (manganèse/cobalt/lithium), moteur brushless dans la roue en cuivre/aimants néodyme, pneus en caoutchouc synthétique.
• Origine des composants : Lithium extrait en Amérique du Sud, Assemblage final de la trottinette en Asie, Transport maritime vers l'Europe (15 000 km).
• Durée de vie moyenne en libre-service (flottes partagées) : 12 à 18 mois | En usage personnel : 4 à 6 ans.
• Fin de vie : Recyclage du cadre alu (95%), traitement complexe de la batterie (taux de valorisation ~65%), mise en décharge ou incinération des plastiques non recyclables.

3. Activités Évolutionnaires (Taxonomie de Bloom)

--- NIVEAU 1 : CONNAISSANCE (Restituer & Identifier) ---

Question 1 [Niveau 1] : Parmi les propositions suivantes, quelle est la première étape du cycle de vie d'un objet technique ?

☐ A) Fabrication

☐ B) Extraction des matières premières

☐ C) Assemblage

☐ D) Transport

Réponse : .....................................................................................
...............................................................................................

Question 2 [Niveau 1] : Associez l'action 'Assembler le moteur et la batterie dans le cadre en aluminium' à l'étape du cycle de vie correspondante :

☐ A) Extraction

☐ B) Traitement

☐ C) Assemblage / Fabrication

☐ D) Fin de vie

Réponse : .....................................................................................
...............................................................................................

Question 3 [Niveau 1] : Que signifie le terme 'Incidence environnementale' d'un produit ?

☐ A) Le prix de vente du produit en magasin

☐ B) L'ensemble des impacts et effets du produit sur la nature et l'environnement

☐ C) La vitesse maximale que peut atteindre l'objet

Réponse : .....................................................................................
...............................................................................................

Question 4 [Niveau 1] : Indiquez l'ordre chronologique exact des 4 étapes suivantes : Utilisation (1), Recyclage/Fin de vie (2), Extraction (3), Transport (4).

Réponse : .....................................................................................
...............................................................................................

Question 5 [Niveau 1] : QCU : Quelle étape intervient généralement entre l'extraction des minerais de lithium et l'assemblage de la batterie ?

☐ A) La fin de vie

☐ B) Le traitement/raffinage des matériaux

☐ C) L'élimination des déchets

Réponse : .....................................................................................
...............................................................................................

--- NIVEAU 2 : COMPRÉHENSION (Expliquer & Mobiliser les capsules vidéos) ---

Question 6 [Niveau 2] : En vous appuyant sur la vidéo SFC1g (Cycle de vie), expliquez pourquoi l'étape du 'Transport' est présente à plusieurs moments du cycle de vie de la trottinette.

Question 7 [Niveau 2] : D'après la vidéo SFC1g, reformulez avec vos mots la différence entre la phase de 'Fabrication/Traitement' et la phase d' 'Assemblage'.

Question 8 [Niveau 2] : En consultant la vidéo SFC1h (Incidence environnementale), citez deux types d'incidences (pollutions ou consommations) générées lors de la phase d'UTILISATION d'un objet électrique.

Question 9 [Niveau 2] : En croisant le document technique et la vidéo SFC1h, expliquez pourquoi l'extraction du lithium pour la batterie pose un problème environnemental majeur.

Question 10 [Niveau 2] : Expliquez ce qu'advient de la trottinette électrique lors de son étape de 'Fin de vie' d'après la fiche technique rattachée.

--- NIVEAU 3 : APPLICATION (Appliquer à un contexte concret) ---

Question 11 [Niveau 3] : Lucas parcourt 1 200 km par an. Calculez l'économie de CO2 réalisée s'il utilise sa trottinette (émissions totales cycle de vie : 25g CO2/km) au lieu d'être déposé en voiture thermique (150g CO2/km).

Question 12 [Niveau 3] : Proposez 2 actions concrètes que l'utilisateur de la trottinette peut réaliser pendant la phase d'UTILISATION pour prolonger sa durée de vie et réduire son impact.

Question 13 [Niveau 3] : Sur un schéma simplifié du cycle de vie (Extraction ➔ Traitement ➔ Fabrication ➔ Transport ➔ Utilisation ➔ Fin de vie), placez les éléments suivants : 'Moteur Brushless', 'Recharge sur secteur', 'Recyclage de l'aluminium', 'Mines de cuivre'.

Question 14 [Niveau 3] : Si une entreprise décide de fabriquer le cadre de la trottinette en France avec de l'aluminium recyclé plutôt qu'en Asie avec de l'aluminium vierge, quelles étapes du cycle de vie voient leur impact fortement réduit ?

Question 15 [Niveau 3] : Complétez le tableau d'impact suivant en associant le composant principal à sa phase critique : batterie Lithium-Ion / Cadre Aluminium / Emballage carton.

--- NIVEAU 4 : ANALYSE et JUSTIFICATION (Critiquer, comparer et proposer) ---

Question 16 [Niveau 4] : En analysant le document technique, comparez l'impact environnemental global d'une trottinette en 'libre-service' (durée de vie 12 mois) par rapport à une trottinette 'personnelle' (durée de vie 5 ans). Justifiez votre réponse.

Question 17 [Niveau 4] : Une municipalité souhaite interdire les trottinettes électriques au profit du vélo mécanique classique. Analysez les avantages et inconvénients environnementaux de ce choix sur l'ensemble du cycle de vie.

Question 18 [Niveau 4] : Proposez deux modifications de conception (Éco-conception) sur la trottinette permettant d'améliorer la phase de 'Fin de vie' et d'en faciliter le recyclage.

Question 19 [Niveau 4] : Analyse de dysfonctionnement : La trottinette de Lucas ne tient plus la charge après 1 an. Le fabricant propose de remplacer toute la trottinette. Argumentez pourquoi cette solution est une aberration environnementale et proposez la solution adaptée.

Question 20 [Niveau 4] : Synthèse critique : Répondez à l'affirmation de Youssef ('C'est un moyen de transport 100% écologique'). Rédigez un paragraphe argumenté de 5 lignes pour nuancer son propos.

4. Ma carte mentale

✏️ Ma synthèse en carte mentale :

Construis une carte mentale ci-dessous résumant la problématique : Comment l'ensemble du cycle de vie d'une trottinette électrique génère-t-il des impacts environnementaux, et sur quelles étapes peut-on agir pour réduire son empreinte écologique ?

Synthèse

À retenir :

Ressources

Définitions :

Le néodyme est un métal de la famille des terres rares utilisé pour fabriquer les aimants permanents les plus puissants au monde.

Châssis en aluminium extrudé :

Moteur brushless dans la roue en cuivre/aimants néodyme :

3ème - Comment le choix d'un matériau et de son procédé de mise en forme permet-il de répondre aux contraintes techniques et environnementales d'une gourde réutilisable ?

Comment le choix d'un matériau et de son procédé de mise en forme permet-il de répondre aux contraintes techniques et environnementales d'une gourde réutilisable ?

Inox, plastique ou verre : quelle gourde devons-nous conseiller aux parents pour polluer le moins possible ?

Niveau : 3e | Thématique : SFC – Structure, fonctionnement, comportement : des objets et des systèmes techniques à comprendre

Sous-thématique : T7 – Matériaux et procédés

Compétence travaillée : Justifier le choix d'un matériau et de son procédé de mise en forme au regard des contraintes techniques et environnementales

Connaissance associée : SFC1e - les caractéristiques et les propriétés des principaux matériaux

Fiche connaissances : SFC1e-les-caracteristiques-et-les-proprietes-des-principaux

Vidéo ressource :

SFC1e-Les caractéristiques et les propriétés des principaux matériaux - Sciences & Technologies

Situation déclenchante

La classe de 3e organise une vente de gourdes réutilisables pour financer le voyage scolaire. Trois modèles sont proposés par un fournisseur : AquaPure Steel 500 (inox), AquaPure Light (plastique) et AquaPure Glass (verre). Les élèves doivent conseiller les familles sur le choix du modèle le plus adapté, en tenant compte des matériaux utilisés et de leur impact environnemental.

Problématique

Comment le choix d'un matériau et de son procédé de mise en forme permet-il de répondre aux contraintes techniques et environnementales d'une gourde réutilisable ?

Document technique — Comparatif des trois modèles de gourdes

Caractéristique	AquaPure Steel 500	AquaPure Light	AquaPure Glass
Matériau	Acier inoxydable 18/8 (inox)	Polypropylène (PP)	Verre borosilicate + housse silicone
Famille	Métaux	Synthétiques (plastiques)	Minéraux (+ synthétique pour la housse)
Capacité	500 mL	500 mL	500 mL
Masse	280 g	90 g	320 g
Épaisseur	0,8 mm (double paroi)	1,5 mm (paroi simple)	2 mm
Effet isotherme	Oui — froid 24 h / chaud 12 h	Non	Non (housse silicone = protection chocs uniquement)
Prix	24,90 €	3,90 €	14,90 €
Résistance corrosion	Élevée	Élevée (mais sensible à la chaleur > 100°C)	Très élevée, mais fragile aux chocs
Recyclabilité	100 % recyclable, filière acier existante	Recyclable sous conditions (tri PP), filière limitée localement	Recyclable filière verre, housse silicone à part
Procédé de mise en forme	Emboutissage profond + soudage laser des deux parois	Injection plastique	Soufflage-moulage du verre

Niveau 1 — Connaître

Questions rapides : entoure, coche ou associe la bonne réponse.

Question 1. QCU — L'acier inoxydable (inox) de la gourde AquaPure Steel 500 appartient à la famille des :

a) matériaux organiques

b) matériaux métalliques

c) matériaux synthétiques

d) matériaux minéraux

Réponse :

Question 2. QCM — Parmi les propriétés suivantes, coche celles qui sont des propriétés mécaniques :

☐ résistance à la traction

☐ conductivité électrique

☐ dureté

☐ élasticité

☐ résistance à la corrosion

Réponse :

Question 3. Association — Relie chaque échantillon de matériau à sa famille (Métaux / Synthétiques / Minéraux.).

[Échantillon A : inox] → ………………

[Échantillon B : polypropylène] → ………………..

[Échantillon C : verre borosilicate] → ………………..

Question 4. QCU — Quelle propriété permet à l'inox de résister au contact répété avec l'eau sans se dégrader ?

a) la dureté

b) la résistance à la corrosion

c) la conductivité thermique

d) l'élasticité

Réponse :

Question 5. QCM — D'après le tableau comparatif des trois gourdes, coche celles qui sont recyclables (Justifie ta réponse) :

☐ AquaPure Steel 500

☐ AquaPure Light

☐ AquaPure Glass

Niveau 2 — Comprendre

Appuie-toi sur la vidéo ressource et sur la fiche connaissances pour répondre.

Question 1. D'après la vidéo, qu'appelle-t-on une « propriété » d'un matériau ? Reformule avec tes propres mots.

Question 2. En t'appuyant sur la fiche connaissances, explique la différence entre une propriété mécanique et une propriété thermique.

Question 3. Pourquoi l'inox est-il largement utilisé dans l'industrie alimentaire ? Reformule en t'appuyant sur les ressources.

Question 4. Associe chaque propriété citée dans la vidéo à un exemple concret observé sur la gourde AquaPure Steel 500 (complète : propriété → exemple).

Question 5. La gourde AquaPure Steel 500 possède une double paroi avec du vide entre les deux couches d'inox. Explique en une phrase pourquoi cela améliore les performances isothermes.

Niveau 3 — Appliquer

Utilise le tableau comparatif des trois gourdes (document technique) pour répondre.

Question 1. À partir du tableau comparatif, identifie quel modèle de gourde possède la meilleure résistance à la corrosion.

Question 2. Propose un protocole simple permettant de vérifier la résistance à la corrosion d'un échantillon d'inox par comparaison avec un échantillon d'acier non traité (matériel : eau salée, deux échantillons, durée d'observation).

Question 3. Une famille souhaite une gourde qui résiste à une chute de 1 m sur du carrelage et qui garde le froid au moins 12 h. D'après le tableau comparatif, quel modèle choisir ? Justifie.

Question 4. Le fabricant a choisi l'inox plutôt que l'aluminium pour la gamme Steel. Sachant que l'aluminium est plus léger mais se raye et s'oxyde plus facilement au contact des liquides acides, justifie ce choix.

Question 5. Calcule la masse volumique n'est pas demandée ici : indique plutôt, à partir des masses données (280 g / 90 g / 320 g pour une même capacité de 500 mL), quel modèle est le plus adapté à un usage nomade (sac à dos, randonnée) et justifie.

Niveau 4 — Analyser

Ces questions demandent d'analyser, comparer et argumenter à partir de l'ensemble des ressources.

Question 1. Compare les trois matériaux (inox, PP, verre borosilicate) selon des critères techniques et environnementaux. Conclut en indiquant, selon toi, le meilleur compromis global.

Question 2. Une cliente se plaint que sa gourde AquaPure Light s'est déformée après être passée au lave-vaisselle en cycle chaud (65°C). Analyse la cause probable de ce dysfonctionnement en t'appuyant sur les propriétés du polypropylène.

Question 3. Propose une amélioration du procédé de mise en forme de l'inox (emboutissage + soudage laser) qui permettrait de réduire le coût de fabrication de l'AquaPure Steel 500, sans dégrader ses performances isothermes.

Question 4. En te basant sur les grandes étapes du cycle de vie (extraction, fabrication, utilisation, fin de vie), argumente si le choix de l'inox est réellement le plus durable pour une gourde destinée à être utilisée pendant plusieurs années.

Question 5. Le fabricant envisage une version en aluminium recyclé pour réduire l'empreinte carbone de la gamme. Analyse les avantages et les inconvénients de ce choix par rapport à l'inox.

Ma carte mentale

✏️ Ma synthèse en carte mentale :

Construis une carte mentale ci-dessous résumant la problématique : Comment le choix d'un matériau et de son procédé de mise en forme permet-il de répondre aux contraintes techniques et environnementales d'une gourde réutilisable ?

Synthèse

Après avoir étudié les trois gourdes, rédige une courte synthèse (5 à 8 lignes) qui répond à la problématique de départ : quel matériau et quel procédé de mise en forme choisirais-tu pour concevoir une gourde réutilisable, et pourquoi ? Appuie-toi sur au moins deux contraintes techniques et une contrainte environnementale.

Ressources

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