Microplastiques : les flocons de neige du monde du plastique

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Les microplastiques jonchent tous les coins du globe, même le paysage autrefois vierge de l'Antarctique. Ces minuscules particules proviennent de gros morceaux de plastique, dégradés et usés au fil des ans jusqu'à ce qu'ils ne mesurent que quelques millimètres - voire moins - de diamètre.

Alors que certains plastiques finissent en décharge ou sont incinérés, la plupart des plastiques non recyclés sont destinés aux océans où ils contaminent l'écosystème marin et, bien que nous ne puissions pas le dire avec une certitude absolue, potentiellement la chaîne alimentaire.

Les plastiques font l'objet d'un examen minutieux depuis les années 1960, lorsque les débris ont été documentés pour la première fois dans les océans. Depuis lors, de nombreuses recherches ont été menées sur les effets néfastes des plastiques et des microplastiques sur l'environnement et sur les dommages qu'ils pourraient avoir sur la santé animale et humaine.

"Les microplastiques sont un peu un terme" fourre-tout "pour les petites particules de plastique qui mesurent moins de 5 mm de long ou un peu plus d'un quart de pouce", explique le Dr Christopher Reddy, chimiste et océanographe du Département de chimie marine. et géochimie à la Woods Hole Oceanographic Institution dans le Massachusetts, et auteur de Science Communication in a Crisis: An Insider's Guide.

C'est un peu un défi; il n'y a pas de "plastique typique", ni de définition ou de description singulière du plastique. Reddy compare les microplastiques aux flocons de neige - chacun est différent : "Il existe une large gamme de plastiques produits - qui sont tous des bêtes différentes. Certains flottent sur l'eau, d'autres non. En plus des différents polymères, il existe une large gamme d'additifs (couleur, résistance, retardateurs de flamme, etc.) dans les plastiques qui comportent leurs propres risques. Ensuite, vous avez différentes tailles et formes, qui sont affectées différemment par les intempéries et les dégradations environnementales. Enfin, les plastiques dans l'environnement peuvent agir comme des éponges et ramasser d'autres contaminants."

Reddy décrit les microplastiques comme des invités non invités, un ennemi en constante évolution représentant l'une des plus grandes menaces environnementales, en particulier pour les océans. "Pour la plupart, ces petits morceaux sont des fragments d'un article en plastique comme une bouteille d'eau, une tasse ou un sac en plastique", explique Reddy. "Une combinaison d'exposition au soleil, à l'abrasion et à d'autres intempéries les conduit. Par conséquent, ce sont des produits non intentionnels."

Les microbilles sont un autre invité indésirable que l'on trouve dans les cosmétiques et les produits de soins personnels ; ces petites particules de plastique manufacturées solides sont ajoutées aux produits de beauté comme les nettoyants et le dentifrice comme exfoliant ou abrasif. Ils ont été utilisés pour la première fois il y a environ 50 ans, ils ne sont donc pas un problème nouveau, mais nous commençons à peine à réaliser les dommages qu'ils peuvent causer. Les microbilles ne se dégradent pas ou ne se dissolvent pas dans l'eau, mais beaucoup sont trop petites pour être capturées par les systèmes de filtration des eaux usées, elles se retrouvent donc dans nos rivières, lacs et océans où elles constituent une menace pour la vie aquatique. Mais il y a de bonnes nouvelles : en 2015, le président Obama a adopté la loi sur l'eau sans microbilles, qui interdit l'utilisation de microbilles dans les produits de soins personnels et cosmétiques.

Une autre source majeure de pollution plastique est les nurdles ou pellets. Ce sont des matières premières ou des ingrédients de pré-production pour des articles tels que des sacs en plastique - et on les trouve partout dans le monde, notamment en raison d'une mauvaise manipulation lors de l'expédition et de la livraison. Dès 1972, les scientifiques savaient que ces nurdles, ou sphérules, devenaient problématiques dans le milieu aquatique après les avoir trouvés à la surface de la mer des Sargasses.

La pollution microplastique est un problème chronique, dit Reddy, la décrivant comme des robinets qui coulent dans le monde entier par opposition à une libération massive de plastiques, et c'est un problème qui doit être résolu.

La racine du problème des microplastiques est leur persistance ; ils restent dans l'environnement pendant plusieurs décennies, voire des centaines d'années, et se dégradent très lentement, se fragmentant en morceaux de plus en plus petits.

La plupart des microplastiques proviennent de la terre et sont transportés par les rivières et le vent vers l'océan, où ils sont pris dans le système de circulation océanique mondial. Le National Ocean Service, qui fait partie de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), affirme que les plastiques sont le type de débris le plus répandu dans les océans et les Grands Lacs ; ils ont également été découverts sur des plages du monde entier, au fond de l'océan et dans la banquise de l'Arctique. Des fibres microplastiques synthétiques ont également été trouvées dans des échantillons d'air, de sédiments d'eau de mer et de glace de mer prélevés dans la mer de Weddell autrefois préservée, l'une des régions les plus isolées de l'Antarctique.

"Les microplastiques ont de nombreuses origines, mais c'est le produit de décomposition des déchets plastiques provoqué principalement par les plastiques à usage unique, les emballages, les ordures, etc., qui partent de sources urbaines et rurales et se terminent dans les rivières, les décharges et enfin l'océan, " explique Rigoberto Advincula, professeur titulaire de la chaire du gouverneur au Laboratoire national d'Oak Ridge et à l'Université du Tennessee, Département de génie chimique et biomoléculaire.

Les microplastiques sont également présents dans les sources d'eau publiques où ils ont subi de nombreux cycles de dégradation mécanique, biologique et environnementale, et ils s'accumulent finalement dans les organismes marins comme les poissons et les crustacés, dit-il. Des microplastiques ont été trouvés dans les estomacs de différentes espèces marines, des plus petites espèces de plancton aux grandes baleines, dans le tube digestif des invertébrés benthiques et dans des échantillons d'excréments de manchots. Ils ont également été trouvés dans l'air, l'eau du robinet, le sel de mer, l'eau en bouteille, la bière et les poissons que les humains mangent - mais nous n'en savons pas encore assez sur le danger qu'ils peuvent représenter pour la santé humaine.

Bien que nous connaissions les dangers potentiels de la pollution plastique depuis les années 1960 et 1970, les premières recherches consistaient en des articles ponctuels, ce qui signifie qu'il n'y avait pas suffisamment de compréhension de la distribution et du comportement des microplastiques dans l'environnement.

Ce n'est qu'au cours de la dernière décennie environ qu'il y a eu des types de recherche plus dirigés et plus diversifiés sur la pollution plastique, y compris les microplastiques, donnant accès à des données complètes à grande échelle et à long terme. Au fur et à mesure que le domaine mûrit, en partie grâce à un financement accru, il commence à développer et à reconnaître des matériaux de référence standard et à créer un langage commun sur la quantité et la distribution de plastique dans les échantillons de laboratoire et de terrain.

Le programme sur les débris marins de la NOAA aide à accroître les données ; il a développé des méthodes de terrain standardisées pour la collecte d'échantillons de microparticules de sédiments, de sable et d'eau de surface. Ces méthodes sont constamment examinées pour développer des tests sur le terrain et en laboratoire suffisamment robustes et précis pour permettre des comparaisons globales du nombre de microparticules dans différents environnements - une première étape essentielle pour déterminer la distribution finale, l'impact et le devenir des microplastiques.

Le portail sur les microplastiques marins des centres nationaux d'information sur l'environnement recueille également des données sur l'occurrence, la distribution et la quantité de microplastiques mondiaux dans les environnements marins. Ces informations peuvent être utilisées pour améliorer la qualité de l'eau et protéger les écosystèmes de la Terre.

Mais comment les scientifiques testent-ils exactement la présence de microplastiques ? Le professeur Advincula, chimiste des polymères dont les recherches portent sur la synthèse, la fabrication et le travail analytique sur tous les types de matériaux plastiques, explique : "La détection se fait par accumulation dans la vie marine et directement à partir de la mer - collecte d'échantillons et analyse statistique - en utilisant la spectroscopie chimique et méthodes analytiques microscopiques. Les plastiques sont principalement à base de thermoplastiques polyoléfiniques (PE, PP, PS) et PC, PET et nylon. À partir de nos instruments et méthodes, nous pouvons détecter les microplastiques à l'aide de méthodes telles que la spectroscopie infrarouge (IR), la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse et méthodes de pyrolyse et spectroscopie par résonance magnétique nucléaire. L'étude des microplastiques, des échantillons modèles et des produits de décomposition des plastiques aux particules est effectuée par de nombreux scientifiques du monde entier.

Cependant, malgré les progrès réalisés, il reste encore du chemin à parcourir car les scientifiques ne sont pas en mesure de dire avec une certitude absolue quel effet les microplastiques ont exactement sur les écosystèmes et leurs habitants.

"Ce manque de certitude dans la mesure crée d'énormes quantités d'incertitude sur l'échelle des impacts négatifs de la pollution plastique", déclare Reddy. "Le domaine mûrit, et nous sommes sur une trajectoire de plus grande certitude, mais scientifiquement, ce serait beaucoup plus agréable d'avoir plus de certitude dans la mesure des plastiques !"

Cela ne veut pas dire que les plastiques et les microplastiques ne sont pas mauvais, ajoute-t-il, nous n'avons tout simplement pas une compréhension complète de l'exposition aux microplastiques et ne pouvons pas dire avec suffisamment de confiance pour faire une déclaration définitive sur leur impact. En conséquence, les scientifiques adoptent une approche de précaution vis-à-vis du plastique et péchent par excès de prudence.

"Alors que les plastiques sont généralement inoffensifs en tant que matériaux en vrac et qu'ils sont essentiels à la société moderne (pensez aux contenants, aux emballages alimentaires, aux meubles, aux voitures, aux brosses à dents, aux bouteilles, etc.), leur effet sur le corps en tant que particules commence à peine à être compris." dit Advincula. "Puisqu'ils ne sont normalement pas biodégradables et qu'ils sont également composés de diverses compositions, leur taille (micro à nanoparticules) est préoccupante car ils peuvent rester dans le système digestif de tout organisme vivant."

Il est difficile de créer une déclaration généralisée sur les effets des microplastiques, et même si nous y parvenons, cela prendra du temps. Reddy utilise l'exemple du plomb élémentaire comme comparaison : au fil des ans, les scientifiques ont rassemblé de grandes quantités de données sur la façon dont il affecte le corps humain et ont développé des tests pour déterminer sa quantité dans le sang d'une personne. Maintenant, nous pouvons dire avec une grande confiance que le plomb affecte le développement neurologique des enfants, provoquant un ralentissement de la croissance, des problèmes d'apprentissage et de comportement, ainsi que des problèmes d'audition et d'élocution.

Les humains peuvent être exposés aux microplastiques de plusieurs manières - ingestion, inhalation ou contact cutané - mais la façon dont ces microplastiques affectent ensuite le corps humain est mal comprise. Les effets indésirables possibles comprennent le stress oxydatif, la cytotoxicité, la neurotoxicité, la perturbation du système immunitaire et le transfert de microparticules à d'autres tissus après l'exposition, l'hypersensibilité, l'hémolyse, les lésions inflammatoires, d'éventuelles perturbations métaboliques et un risque accru de cancer. Cependant, il reste de grandes lacunes dans nos connaissances, nous ne pouvons donc pas dire avec une certitude absolue quels effets les microparticules ont sur la santé humaine, comme le souligne Reddy : « Nous n'avons pas encore les données et avec le temps, le domaine gagnera en confiance. Il ajoute: "Mais les microplastiques semblent inquiétants, nous devrions donc faire quelque chose. Et nous devrions réévaluer la situation à mesure que davantage de données deviennent disponibles et que la science s'améliore."

D'innombrables articles sont publiés chaque jour sur la pollution plastique - presque trop que Reddy pense qu'il est impossible de suivre. Le secteur est sursaturé de publications, de qualité variable, et il est difficile de bien comprendre et évaluer la situation actuelle.

"Il est également difficile de dire avec une grande confiance si les plastiques testés dans les laboratoires sont vraiment représentatifs de la véritable exposition (pensez aux flocons de neige et au fait que nous ne pouvons pas mesurer avec précision les plastiques dans le sang, etc.). Avec le temps, nous en saurons plus", dit Reddy. "Je ne suis pas un apologiste de la pollution plastique et je consacre la moitié de mon temps de recherche aux plastiques. Mais il est essentiel de communiquer ce que nous savons, ne savons pas, ce qui change et ce qui fait l'objet de débats."

Edward Carpenter, scientifique à la Woods Hole Oceanographic Institution, a jeté les bases de la recherche sur les plastiques. Son travail, publié en 1972, a révélé la présence de petites particules de plastique à la surface de la mer des Sargasses et de sphérules dans les eaux côtières du sud de la Nouvelle-Angleterre, ce qui, selon lui, pourrait entraîner des blocages intestinaux chez les poissons en cas d'ingestion.

Depuis lors, la recherche a révélé l'accumulation de plastique dans le gyre subtropical de l'Atlantique Nord, la présence de particules de plastique dans les filtreurs océaniques ouverts tels que le zooplancton, les poissons et les crevettes, et les microplastiques dans l'environnement de l'Antarctique autrefois vierge et de ses habitants. .

Pourtant, nous fabriquons toujours des plastiques et la pollution est un problème croissant. Les plastiques sont tellement ancrés dans nos vies qu'il serait pratiquement impossible de trouver un substitut approprié pour chacun ou de les supprimer complètement de nos vies. Nous avons fabriqué un produit trop bon et devons utiliser ce que nous savons des plastiques actuels pour construire de nouveaux plastiques capables de remplir les mêmes qualités et "nous devons les rendre" juste assez bons "", déclare Reddy. "Ils doivent avoir un talon d'Achille intégré que la nature sait comment attaquer pour qu'ils ne puissent pas persister."

Nous devons également nous attaquer aux plastiques et microplastiques déjà présents dans l'environnement. Le problème est que, tout comme il n'y a pas deux flocons de neige identiques, aucun environnement n'est exactement le même. Il n'y a pas de solution unique. Au lieu de cela, cela nécessite une approche à plusieurs volets, s'attaquant à la pollution plastique de plusieurs manières différentes.

On estime qu'il y a 5 000 milliards de déchets plastiques situés dans cinq poubelles dans les océans, et cela doit être nettoyé avant qu'il ne se dégrade en microplastiques, qui sont inévitablement plus difficiles à éliminer de l'eau. Il y a plusieurs années, il y a eu une grande poussée pour retirer le plastique de l'océan bleu - essentiellement de grands filets jetés pour attraper les plastiques - mais il est devenu clair qu'il serait plus sûr et plus efficace de l'attraper à la source, dans les rivières et les ruisseaux avant il atteint même l'océan.

The Ocean Clean Up est une fondation à but non lucratif composée de 120 ingénieurs, chercheurs, scientifiques et modélisateurs informatiques dont la technologie vise à éliminer les plastiques des océans et à la source - les rivières.

Dans les océans, leur technologie de barrière crée un littoral artificiel où les gros et petits plastiques se concentrent et sont donc plus faciles à éliminer. La modélisation informatique prédit où un point chaud de plastique est susceptible de se trouver, permettant une opération de nettoyage ciblée, suivie d'un recyclage des plastiques.

Ils utilisent une technologie similaire le long des rivières ; une barrière guidant les déchets vers un navire de type catamaran, qui collecte et extrait les déchets plastiques pour les recycler. Un autre type de barrière peut également être déployé directement à l'embouchure de la rivière pour arrêter les déchets jusqu'à ce qu'ils puissent être évacués.

De nombreuses autres entreprises et organisations travaillent également à nettoyer les rivières et les océans, notamment Mr. Trash Wheel, qui collecte les débris plastiques de plusieurs rivières à Baltimore, et FRED, qui aspire les débris mesurant entre 5 mm et 5 m de la surface de l'océan.

Mais nous devons également arrêter toute nouvelle pollution - nous devons fermer le robinet qui fuit. Beaucoup d'entre nous recyclent déjà nos plastiques ou sont passés à des alternatives sans plastique, mais il faudra un changement radical au niveau gouvernemental pour avoir un impact. De nombreux pays adoptent une législation pour aider à lutter contre les déchets plastiques - l'interdiction des microbilles par Obama en est un exemple - en interdisant les plastiques à usage unique comme les couverts et les boîtes à emporter ou en encourageant le recyclage en offrant des bons ou des jetons pour le retour des vides.

Reddy est optimiste quant à l'avenir des plastiques. Il pense qu'un effort collectif pour s'attaquer maintenant au problème de la pollution plastique réduira les problèmes à l'avenir et que nous pourrions être sur la bonne voie dans les 10 à 20 prochaines années.