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L’âge des matériaux
technologiques.
Des ressources à nos GSM, des GSM à
des ressources.
Animation pédagogique
5e-6e secondaire
Dossier de l'enseignant
Dossier réalisé par
Fanny LAMBERT (GeMME ULg)
et Céline RUESS
(Maison de la Métallurgie et de
l’Industrie de Liège).

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Table des matières
I. L’animation Homo informaticus . L’âge des matériaux technologiques. p. 2
I.1. Informations pratiques
I.2. Déroulement et objectifs de l’animation.
I.2.1. Savoirs disciplinaires
I.2.2. Atelier des ressources à nos GSM, de nos GSM à des ressources.
I.2.3. Homo informaticus . Electronique et informatique. p. 3
II. Matériaux et ressources p. 4
II.1. Les matériaux utilisés dans les GSM
II.2. Les ressources p. 5
II.2.1. Exploitation minière
II.2.2. Du minerai au métal. p. 7
II.3. Fiches explicatives par élément p. 9
II.4. Vers une économie circulaire p. 14
III. Quelques repères de l’histoire de l’informatique p. 15
III.1. Avant l’ordinateur
III.2. L’ordinateur
III.3 Les circuits électroniques p. 17
III.4. Les mémoires p. 19
III.5. L’évolution des usages p. 21
III.6 Orientation bibliographique p. 22
Merci à toutes les personnes qui ont participé à la rédaction de cet dossier pédagogique, en
particulier, chez GeMMe, Maxime Evrard, Mohamed Aâtach et Julie Vanheyste, ainsi que Marie
d’Udekem-Gevers (UNamur) pour ses conseils en histoire de l’informatique.
I. L’animation Homo informaticus . L’âge des matériaux technologiques.
I.1. Informations pratiques
Lieu : Maison de la Métallurgie et de l’Industrie de Liège
Durée : 2h.
Max 50 élèves par animation (2 groupes de 25 élèves : visite de l’expo + atelier Gsm)
Pour les besoins de l’atelier, 5 GSM hors d’usage sont nécessaires par 25 élèves participants.
I.2. Déroulement et objectifs de l’animation.
Approche générale :
- participation active de l’élève ; observation, questionnements
- mise en perspective sociétale et historique de la science et de la technique.
I.2.1. Savoirs disciplinaires
Les contenus abordés dans l’animation concernent prioritairement les cours de chimie et d’informatique.
Ils trouveront également un écho dans d’autres disciplines : géographie (répartition des ressources minérales, sciences de
la terre - géologie), sciences sociales, physique (une application de l’électronique) et mathématiques (origines de l’infor-
matique).
I.2.2. Atelier des ressources à nos GSM, de nos GSM à des ressources.
A la découverte et la compréhension de notre environnement, nous nous sommes mis à exploiter toutes les ressources
naturelles disponibles. Aujourd’hui, il n’y a pratiquement aucun élément du tableau de Mendeleïev qui ne trouve son
champ d’application spécifi que : du lithium dans les batteries à l’indium dans les écrans en passant par le tantale dans les
condensateurs.
Baignant quotidiennement dans un tel univers d’abondance, nous en oublions d’où proviennent ces ressources et nous

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ignorons souvent que des dizaines de mines ont dû être ouvertes pour assouvir notre besoin de consommation.
Partons à la découverte des matières premières utilisées dans un objet du quotidien, le GSM. Disséquons-le, observons-
le, étudions-le. Il renferme en fait des matériaux insoupçonnés, souvent exploités à l’autre bout du monde…
PHASE 1 : Quels sont les éléments chimiques contenus dans nos GSM ? A quoi servent-ils ?
Nous imaginons bien que le GSM doit contenir des plastiques, du lithium, présent dans les fameuses batteries que se
dégradent moins rapidement, de l’indium, élément incontournable des écrans plats… Mais nous attendons-nous à ce que
le GSM contienne 52 éléments chimiques parmi 118 éléments du tableau périodique ? Dès lors, nous pouvons imaginer
l’étendue des ressources naturelles qu’il a fallu exploiter à travers le monde pour donner vie à cet objet du quotidien.
Nous connaissons certaines propriétés physiques et chimiques de métaux de la vie quotidienne. Le cuivre par exemple,
utilisé pour conduire le courant dans les câbles électriques, est également présent dans notre GSM, car il permet les
connections entre les différentes parties de la carte électronique. D’autres éléments chimiques nous sont par contre com-
plètement inconnus, c’est le cas du tantale. Où est-il ? A quoi sert-il ? Arrêtons-nous quelques minutes pour le traquer à
travers la carte électronique. Enfi n, certains métaux sont utilisés pour des raisons insoupçonnées. L’or, le métal précieux
par excellence, est recherché par l’homme depuis toujours pour fabriquer des bijoux ou pièces de monnaie. Saviez-vous
qu’il était également capital dans l’industrie de l’électronique ?
Durant cette phase, les élèves sont répartis en groupe.
1. Ils démantèlent un GSM et répartissent les différentes pièces en plusieurs groupes de matériaux qui leur semblent
contenir des substances similaires. Par exemple, répartir les différentes pièces dans les groupes suivants : les plastiques,
l’acier, l’aluminium, la batterie, la carte électronique et l’écran. A ce stade, les observations permettent une première
réfl exion sur la problématique du recyclage (démantèlement parfois diffi cile d’un objet qui n’a pas été conçu pour le recy-
clage, matériaux mélangés....)
2. En observant les pièces démantelées, les élèves cherchent à identifi er des éléments ils contiennent.
3. En s’aidant de leurs observations, du tableau périodique des éléments et de fi ches explicatives, les élèves idnetifi ent 10
matériaux et leur utilisation dans le GSM. Pour certains matériaux, ils manipulent un échantillon.
PHASE 2 : Quelles ressources naturelles ont dû être exploitées pour fabriquer mon GSM ? Dans quels pays/régions sont
exploitées les ressources nécessaires pour fabriquer mon GSM ?
Nous avons vu le grand nombre d’éléments chimiques contenus dans notre GSM. Attelons-nous maintenant à découvrir
dans quelles ressources naturelles sont présents tous ces éléments, et où elles sont exploitées à travers le monde.
Les élèves manipulent des échantillons et s’aident des fi ches explicatives « ressources » pour déterminer les minerais
associés aux métaux vus en phase I. Ils repèrent quelques pays producteurs sur un planisphère.
PHASE 3 : Réflexion sur les enjeux de la disponibilité des ressources et du recyclage
Comment se passe l’exploitation des ressources nécessaires pour fabriquer mon GSM ? Que devient mon GSM une fois
que je le jette ? Comment faire pour récupérer les ressources et leur donner une nouvelle vie ?
Une visite commentée de la salle du musée consacrée aux métaux non ferreux permet de relier ces enjeux à la tradition
métallurgique du pays de Liège. Echantillons, maquettes, archives et gravures illustrent le cas de l’industrie du zinc.
I.2.3. Homo informaticus. Electronique et informatique.
Visite commentée de l’exposition « Homo informaticus. A la recherche de la civilisation numérique », poncutée d’activités
sur le codage de l’information.
L’enjeu des ressources en « matériaux technologiques » est lié à l’évolution rapide de l’électronique et du secteur des
TIC. Les matériels informatiques, rapidement obsolètes, sont remplacés et recyclés. Quel est le rôle de l’électronique
dans cette évolution ? Nous savons qu’avant les écrans tactiles des smartphones, il y avait des ordinateurs de bureau.
Mais nous ignorons souvent que le PC ne marque pas le début de l’aventure. Le patrimoine informatique nous permet de
plonger aux sources de culture numérique, dont l’histoire a déjà plus de 70 ans.
En quoi l’électronique est-elle à la base de la révolution du numérique ?
Quel est le rôle des circuits électroniques dans l’ordinateur et comment ont-ils évolué ? Cependant, l’évolution des maté-
riels ne suffi t pas à expliquer l’histoire de l’informatique : la notion de code et de programmation est essentielle.
Comment utilisait-on l’ordinateur avant le smartphone ?
L’observation de différentes interfaces permet de comprendre l’évolution des usages de l’informatique, d’abord dans le
monde du travail, bureau mais aussi usine, puis dans les loisirs et la vie quotidienne, avec l’émergence d’un monde «
connecté ».

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a. Les plastiques : coque, clavier, etc.
b. L’écran : verres, écran LCD ( Liquid Crystal Display : deux plaques de verre prennent en sand-
wich différents composants électroniques dont des électrodes transparentes (indium) et une solution de
cristaux liquides)
II. Matériaux et ressources
II.1. Les matériaux utilisés dans les GSM
Les matériaux utilisés dans les GSM peuvent être classés en différentes catégories :
c. La batterie : généralement lithium-ion

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e. La carte électronique : elle contient 40% de métaux
Cuivre : pour le réseau électrique de la carte et dans les puces électroniques
Or : pour les connections et parce qu’il est très stable chimiquement, il est plaqué en très fi nes
couches à plusieurs endroits sur la carte et est aussi présent dans les puces électroniques
Nickel : il est placé sous les plaquages d’or
Etain : dans les soudures
Tantale : dans les condensateurs
Silicium : dans les puces électroniques
Acier, Alliage Cu-Ni-Zn : pour le blindage de la carte électronique, élément métallique qui protège
une ou plusieurs puces électroniques.
Néodyme : dans les aimants du moteur qui permet de faire vibrer le GSM, dans les aimants du micro
Etc.
d. L’aluminium et/ou l’acier : ils forment la structure du GSM. Pour savoir si
la structure est en aluminium ou en acier, il faut se fi er à la densité de l’aluminium
(plus faible que celle de l’acier) et au fait que l’acier est magnétique => attention,
certains aciers inoxydables sont faiblement magnétiques, mais dans la plupart des
cas pour cette application, nous aurons une structure en acier inoxydable magné-
tique.
II.2. Les ressources
II.2.1. Exploitation minière
Minerai : roche qui contient des matériaux exploitables économiquement à l’heure actuelle. En fonction des évolutions
techniques et des évolutions du marché, et donc en fonction du temps, une roche peut devenir un minerai ou un minerai
peut ne plus être un minerai.
Gisement : Concentration minérale exploitable économiquement à l’heure actuelle ( ≠ « gîte »), ou plus simplement lieu
où se trouve le minerai.
Exemple: mine de Chuquimata, sur le gisement des Porphyry Copper au Chili. Le minerai de cuivre y est présent sur
de grand volumes, mais en faible concentration. Des tonnes de roches sont donc déplacées (par camions de 400 t.)
et fragmentées pour obtenir seulement 1.7% de chalcopyrite (minerai de cuivre), soit une teneur de 0.6% en cuivre.
Cela se justifi e par le cours actuellement élevé de ce métal, et les conditions avantageuses de l’extraction, à ciel ouvert.
L’excavation atteint déjà une profondeur de 850m.