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Les microplastiques dans l'environnement

12. mai 2021, Catégorie: Ecotoxicologie aquatique Ecotoxicologie des sols Ecotoxicologie des sédiments Evaluation des risques

Les microplastiques dans l'environnement

Le plastique est partout. On le trouve dans le milieu aquatique, dans les sols et même dans les aliments. Or on en sait encore trop peu sur les effets des particules de plastique sur les écosystèmes et les êtres humains. Il est donc difficile d'évaluer le risque qui en émane. Le Centre Ecotox a informé sur l'état d'avancement des connaissances dans ce domaine dans un cours dispensé en ligne en janvier.

Le plastique est un matériau très intéressant qui a connu un succès fulgurant depuis son invention il y a plus de cent ans : à l'heure actuelle, plus de 350 millions de tonnes de plastique sont produites chaque année dans le monde et la production de plastique a été multipliée par dix au cours des 50 dernières années. Une partie de ce plastique est rejeté involontairement ou par négligence dans le milieu aquatique et dans les sols où il se dégrade très lentement en petits fragments et particules. Suite à ce phénomène, tous les compartiments environnementaux, les êtres vivants et les aliments sont aujourd'hui contaminés par des quantités croissantes de petites particules de plastique appelées microplastiques.

Les particules de plastique peuvent renfermer des additifs toxiques et transporter des polluants organiques adsorbés à leur surface. Lorsqu'elles sont absorbées par les êtres vivants, elles peuvent représenter un danger. Mais comment ces particules agissent-elles exactement sur les écosystèmes et la santé humaine ? Comment peut-on évaluer le risque qu'elles représentent ? Et comment peut-on éviter leurs émissions ? C'est à de telles questions que le Centre Ecotox a consacré un cours de formation continue de deux jours en janvier – le premier du Centre Ecotox à avoir lieu exclusivement en ligne. Ce cours a été organisé avec le Centre suisse de toxicologie humaine appliquée (SCAHT) pour aborder tous les aspects liés à l'Homme et à l'environnement dans une approche holistique.

Qu'appelle-t-on exactement microplastique ?

On entend par microplastiques les particules de plastique de moins de 5 mm. On parle de nanoplastiques lorsque leur taille est inférieure à 100 nm. Les microparticules de plastique peuvent avoir la forme de billes, de fragments ou de fibres. Elles peuvent se former suite à la lente dégradation d'objets et fragments plus grands ou être directement produites et émises sous cette forme. Dans l'environnement, elles proviennent principalement des routes, des emballages, des terrains de sport et des chantiers. Des quantités plus modérées de microplastiques venant des vêtements en synthétique, des produits d'entretien et des cosmétiques sont rejetées dans le milieu aquatique en transitant par les stations d'épuration. De son côté, le plastique émis par l'agriculture se retrouve directement dans les sols. Or le plastique se dégrade très lentement dans la nature.

Caractérisation et détection dans l'environnement

La détection du microplastique dans l'environnement est laborieuse. Pour mettre en évidence les particules d'une matière spécifique, on utilise généralement la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) ou la spectroscopie Raman qui permettent de les détecter à partir de leurs émissions de lumière. Le dénombrement des particules réparties en différentes classes de taille demande une purification préalable complexe des échantillons. Toutes les matières organiques doivent tout d'abord être éliminées et les échantillons doivent être filtrés. Ce peut être une étape difficile avec les matrices complexes telles que la terre, les boues d'épuration ou les sédiments. Pour déterminer le nombre de microparticules de plastique présentes, différentes méthodes de microscopie peuvent être utilisées comme par exemple l'imagerie infrarouge directe au laser (LDIR), la cytométrie en flux ou la spectrométrie de masse à plasma par couplage inductif (ICP-MS). Ces méthodes ne fournissent cependant pas de renseignement précis sur la nature du matériau plastique en présence. Et, bien que plusieurs méthodes soient disponibles, aucune méthodologie standard n'a encore été définie pour le dosage des microplastiques. De plus, la technique choisie varie souvent en fonction de l'objectif des recherches. Ainsi, étant donné que les résultats dépendent fortement de la méthode d'échantillonnage et de la technique d'analyse, il peut être hasardeux de comparer les données obtenues dans différentes études.

Effets écotoxicologiques

Des microplastiques ont aujourd'hui été détectés dans tous les compartiments environnementaux (rivières et lacs, mers et océans, sols et sédiments, air) et ce, même dans les endroits les plus reculés. Dans l'eau, les particules les plus grandes sont absorbées par les larves de poissons et les petits crustacés tandis que le zooplancton se charge des plus petites. Les interactions avec l'organisme, et donc les effets sur celui-ci, dépendent de nombreux facteurs tels que la taille, la forme et la concentration des particules et le matériau qui les constitue mais aussi du type d'organisme concerné, de son mode d'alimentation et de son stade de développement. Il est d'autre part difficile d'extrapoler les résultats obtenus en laboratoire sur la toxicité des particules à la situation réelle sur le terrain. En effet, les essais de laboratoire sont souvent menés avec des concentrations beaucoup plus élevées que celles rencontrées dans la nature. De plus, les tests sont généralement effectués avec des billes standard alors que les formes prédominantes dans la nature sont les fibres et les fragments. Enfin, dans l'environnement, le microplastique continue de se modifier, en se couvrant de biofilms par exemple.

Les microparticules de plastique peuvent avoir divers effets sur les organismes : ainsi, des perturbations fonctionnelles (instabilité du fourreau chez les larves de trichoptères, par exemple), des carences, des inflammations et des perturbations du développement ont déjà été observées. Les particules modèles peuvent également perturber la structure des communautés des biofilms aquatiques ainsi que les capacités de reproduction des escargots d'eau douce qui vivent à leur surface. Dans le milieu édaphique, les microplastiques peuvent modifier les propriétés du sol et affecter les plantes et la pédofaune. En plus de la structure du sol, l'activité de certaines enzymes et les communautés bactériennes peuvent s'en trouver modifiées de même que le pouvoir de germination, la croissance et la biomasse des végétaux, la biomasse des vers de terre et le microbiome intestinal des collemboles.

Effets sur l'Homme

La détection de microplastiques dans des denrées alimentaires telles que l'eau minérale, le miel, la bière, les fruits de mer et le sel a suscité de vives inquiétudes. Les polluants ont maintenant été détectés dans l'intestin. En principe, les microplastiques peuvent nuire à l'organisme par voie physique, chimique ou biologique. On ignore cependant encore si les microparticules de plastique peuvent être absorbées par l'organisme car elles devraient pour cela franchir plusieurs barrières tissulaires. D'après l'Agence européenne de sécurité des aliments (EFSA), les particules de moins d'1,5 µm peuvent en principe traverser la barrière intestinale et se retrouver dans le sang. D'autres études ont toutefois montré que ces petites particules restaient bloquées dans la paroi intestinale et étaient ensuite excrétées. On ne dispose pas actuellement de données sur la toxicité des microparticules de plastique pour l'Homme mais uniquement de résultats d'essais sur animaux et sur cultures cellulaires. Ces derniers attestent d'une possible cytotoxicité, de réactions inflammatoires et d'effets sur la croissance. Ceci, toutefois, à des concentrations bien supérieures à celles rencontrées dans l'environnement. Le système digestif humain n'est pas en mesure de dégrader les microplastiques une fois qu'ils ont été avalés. Il semble donc que les microparticules de plastique aient peu de chances d'être absorbées dans les cellules et qu'elles ne devraient donc pas être particulièrement toxiques. Toutefois, les données dont on dispose actuellement sont encore insuffisantes pour porter un avis définitif.

Évaluation du risque

Le risque que représentent les nano et microparticules de plastique pour la santé des organismes vivants est évalué en comparant les concentrations environnementales avec les concentrations maximales n'ayant encore aucun effet sur les organismes. Les scientifiques ont donc comparé les concentrations mesurées avec les concentrations ayant eu un effet écotoxicologique avéré. Cette comparaison a montré que les domaines de concentration ne se chevauchaient presque pas. Un risque pour l'environnement semble donc, pour le moment, peu vraisemblable. De même, le risque pour la santé humaine est aujourd'hui jugé non critique. Ces résultats doivent cependant être considérés avec prudence car les particules présentes dans l'environnement diffèrent de celles utilisées pour les tests.

Mesures d'évitement des émissions à la source et d'élimination des particules dans l'environnement

Les stations d'épuration (STEP) peuvent retenir une grande partie du microplastique émis dans les eaux usées (environ 90 %). Mais malgré cette efficacité, les stations du canton de Zurich, par exemple, rejettent chaque jour 30 milliards de particules, soit 600 g de microplastique, dans le milieu aquatique. Les rejets sont mesurables dans tout le bassin versant du Greifensee. Le microplastique est stocké dans les sédiments du lac où il ne constitue cependant encore qu'une infime partie du total des particules sédimentaires. L'installation de systèmes de filtration membranaire dans les STEP permettrait d'augmenter encore la part de particules retenues mais cela représenterait un coût disproportionné. Les mesures à la source sont donc à privilégier face à de telles mesures « end-of-pipe ».

Dans certains domaines, les polymères biodégradables offrent une alternative intéressante aux plastiques habituels. Ainsi, le PBAT (polybutylène adipate téréphtalate) peut être employé comme film de paillage dans l'agriculture. Les possibilités d'utilisation des plastiques biodégradables doivent cependant être évaluées au cas par cas en considérant l'ensemble du cycle de vie. Leur emploi est pertinent lorsqu'ils apportent un plus (en tant que sacs à compost, par exemple), qu'il est difficile de séparer le plastique du reste des déchets organiques (comme pour les étiquettes collées sur les bananes, par exemple) ou que le plastique est amené à demeurer dans l'environnement (films agricoles ou filets de pêche, par exemple). Les polymères biodégradables ne constituent donc pas une solution universelle pour remplacer les plastiques non dégradables mais sont plutôt amenés à intervenir en complément de la stratégie des 3R (réduire, réutiliser, recycler).

Divers produits cosmétiques contiennent aussi des microplastiques. On distingue les produits rincés, comme les shampoings, qui sont entraînés avec l'eau juste après leur application, des produits non rincés, comme les crèmes pour le visage, qui sont principalement éliminés en tant que déchet solide lors du démaquillage. Suite à l'initiative des producteurs européens de cosmétiques, près de 97 % des microplastiques ont déjà pu être retirés des produits rincés. Dans les produits non rincés, qui représentent une part plus faible du marché, leur remplacement est plus difficile.  

Communication sur le risque et mesures politiques

Pour la communication sur les risques, il est important de garder à l'esprit que la façon dont les experts et non-experts les perçoivent peut fortement diverger. Dans l'ensemble, la recherche en sciences sociales sur les microplastiques s'est fortement développée et près de 90 % des Européens se disent préoccupés par les effets du plastique sur l'environnement.

L'Union européenne a réagi à ces inquiétudes et déjà initié des mesures de lutte contre les émissions de microplastiques à la source dans le cadre d'une Stratégie plastique (2018) et d'un nouveau plan d'action (2020). Ainsi, des restrictions relatives aux microplastiques ajoutés intentionnellement devraient être arrêtées en 2021 ou 2022 dans le cadre du règlement REACH pour les utilisations entraînant des émissions significatives dans l'environnement. Ces restrictions devraient entrer en vigueur progressivement sur une période de six ans. Elles concernent notamment les granulats utilisés dans les pelouses artificielles, certains produits agricoles tels que les engrais à libération contrôlée ou les antiagglomérants, divers additifs des cosmétiques, les lessives et détergents où ils servent à encapsuler les fragrances et bien d'autres utilisations. On estime que cette restriction des microplastiques devrait permettre une réduction de 500'000 tonnes ou de 90 % des émissions dans l'environnement dans les vingt prochaines années. Si cette réglementation entre en vigueur, la Suisse l'étudiera et préparera une adaptation en conséquence de l'Ordonnance sur la réduction des risques liés aux produits chimiques.

En parallèle, l'UE interdit à partir du 4 juillet 2021 la mise sur le marché des plastiques oxodégradables. Ces matériaux, surtout utilisés pour les emballages et les films agricoles, sont dotés d'additifs organométalliques qui favorisent leur fragmentation en petites particules mais qui provoquent aussi une augmentation des rejets de microplastiques. La Suisse a mis en consultation un projet de réglementation visant une interdiction de la mise en circulation des plastiques oxodégradables. Cette réglementation doit être adoptée par le Conseil fédéral à l'automne 2021.

Beaucoup de questions se posent encore sur la dangerosité des microplastiques et le risque qu'ils représentent dans l'environnement. Mais il est déjà certain qu'elles nous occuperont encore longtemps. En vertu du principe de précaution, les mesures politiques prévues doivent non seulement restreindre les utilisations mais également réduire fortement les émissions. C'est à cette condition que les effets négatifs sur les organismes vivants et sur l'Homme pourront être limités.

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