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Quatre mois en mer pour mesurer la pollution microplastique

Date 15.07.2022
Texte Sarah Perrin
Source EPFL
Photo Jamani Caillet
Environnement
Cinq jeunes scientifiques, dont une étudiante de l’EPFL, font le tour de la Méditerranée à la voile dans le cadre de l’expédition SEA Plastics. Plusieurs expériences scientifiques sont menées durant le périple pour quantifier la présence de particules de plastique et leurs effets dans les eaux marines. Reportage à bord.

Laurine se tient à l’arrière du bateau. Concentrée, elle remplit un seau après l’autre à un rythme soutenu. Ce n’est pas pour écoper le bateau. C’est la mer qu’elle vide ainsi de quelques litres, versés ensuite dans de grandes jarres en verre posées sur le pont. La jeune femme de 22 ans est étudiante à l’EPFL. Ces opérations, qu’elle répète plusieurs fois par jour, font partie de son travail de master* portant sur les interactions entre polluants et particules de plastique lorsqu’ils se rencontrent dans les eaux marines.

Participer aux recherches scientifiques et sensibiliser la population au problème de la pollution plastique sont les deux buts principaux de l’association SEA Plastics, à laquelle la jeune femme participe cette année. Créée en 2016 par des étudiants d’AgroParisTech, école française d’ingénieurs en sciences du vivant et de l’environnement, SEA Plastics organise chaque année une expédition en Méditerranée. De nouveaux étudiants partent en mer durant les mois d’été avec différentes expériences à bord visant à récolter des échantillons.

*Mené à cheval entre les facultés des sciences de la vie (SV) et de l’environnement naturel, architectural et construit (ENAC).

Dans ce dossier
  • Microplastiques: la science révèle peu à peu l’étendue du fléau
  • Nous étudions les multiples impacts des microplastiques
L'équipe SEA Plastics 2022: Numa, Anne-Laure, Alice, Clara et Laurine (de g. à d.) © Jamani Caillet/EPFL
L'équipe SEA Plastics 2022: Numa, Anne-Laure, Alice, Clara et Laurine (de g. à d.) © Jamani Caillet/EPFL

L’équipe 2022 est la sixième à se lancer dans l’aventure. En plus de Laurine, elle se compose à la base de trois autres jeunes femmes, Alice, Clara et Anne-Laure, rejointes en cours de route par un jeune homme, Numa, tous aux études à AgroParisTech. Partie à fin mars de Gibraltar, au sud de l’Espagne, l’expédition a remonté la côte est de ce pays et sillonné les eaux françaises, de Marseille à Gruissan. Là, un imprévu l’a obligée à faire une halte prolongée et à chercher un nouveau bateau. L’équipe a rapidement pu reprendre la mer pour faire cap vers la Corse et la Sardaigne.

Même si le cadre est magnifique, ce n’est pas un voyage d’agrément. Tout au long des journées, le travail ne manque pas, que ce soit en mer pour participer au pilotage du voilier et récolter des échantillons, ou sur terre pour mener des actions de sensibilisation auprès du public: accueil de classes, interventions dans des écoles, stand sur les marchés, conférences, discussions avec les acteurs du monde marin…

L'équipe SEA Plastics 2022: Numa, Anne-Laure, Alice, Clara et Laurine (de g. à d.) © Jamani Caillet/EPFL

SEA Plastics est une association d’étudiants ingénieurs aventuriers

Le bateau © Jamani Caillet/EPFL

Voyage à dos de plastique

Cette année, les buts scientifiques de l’expédition sont de développer de nouvelles méthodes de caractérisation des microplastiques, d’étudier comment ceux-ci transportent des micropolluants et de récolter des données sur les processus de vieillissement du plastique suivant différents paramètres environnementaux. Laurine est responsable de la partie scientifique et des expériences à bord, qui ont été mises au point avec l’aide du Laboratoire central environnemental (CEL) de l’EPFL.

La recherche que mène Laurine consiste à mieux comprendre les interactions se produisant entre les polluants issus des activités humaines et déversés dans l’eau – essentiellement des résidus d’hydrocarbures, de médicaments ou de pesticides, des métaux lourds, etc. – avec les différentes sortes de microplastiques. Il s’agit d’observer quelles liaisons chimiques se produisent selon les molécules en présence et en fonction de paramètres tels que la température, la salinité, le taux d’oxygène dissous, la force et la vitesse des courants, l’acidité (pH), la pression, la lumière, etc.

Le bateau © Jamani Caillet/EPFL

SEA Plastics - quatre mois en mer pour mesurer la pollution microplastique © Jamani Caillet/EPFL

La jeune scientifique étudie plus particulièrement les dynamiques d’adsorption, c’est-à-dire les propensions des molécules chimiques ou biologiques à s’attacher et se détacher d’une surface, en l’occurrence ici celles des microplastiques. Elle a donc mis en place un protocole de recherche qui lui permet d’observer les conditions dans lesquelles les polluants qui se sont fixés sur les microplastiques sont ensuite à nouveau relâchés dans l’environnement.

Petites boîtes filtrantes en aluminium © Jamani Caillet/EPFL

Avant le départ de l’expédition, elle a fabriqué, avec l’aide de son entourage, plus de 300 petites boîtes filtrantes en aluminium. Pour cela, elle a passé des heures dans les locaux du CEL, râpant des morceaux de plastique, en plongeant d’autres dans de l’azote liquide ou les broyant pour éviter que des fibres s’entortillent, et ainsi obtenir de la poudre de cinq sortes de plastiques différents parmi ceux que l’on retrouve le plus couramment dans le milieu marin: le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le polyéthylène téréphtalate (PET) et le polychlorure de vinyle (PVC). C’est au travers de ces boîtes minutieusement remplies de ces poudres que passent les litres d’eau prélevés à l’arrière du bateau et versés dans les jarres. À 18 reprises, en des points bien définis du voyage, l’équipe en sort quelques-unes, les étiquettes et les stocke à l’abri de la lumière et de la chaleur. Leur contenu sera analysé au laboratoire, à leur retour.

SEA Plastics - quatre mois en mer pour mesurer la pollution microplastique © Jamani Caillet/EPFL

Cette expédition nous aura fait découvrir la réalité de la science de terrain et beaucoup appris à s’adapter et rebondir”

Pour étudier le processus de vieillissement de certains plastiques, des bandelettes ont été fixées à différentes hauteurs © Jamani Caillet/EPFL
Pour étudier le processus de vieillissement de certains plastiques, des bandelettes ont été fixées à différentes hauteurs © Jamani Caillet/EPFL

Échantillons à gogo

D’autres échantillonnages sont réalisés à bord. Pour étudier le processus de vieillissement de certains plastiques, des bandelettes ont été fixées à différentes hauteurs – sur le mât, sur le pont et dans l’eau, traînées à l’arrière du bateau. Elles sont prélevées et remplacées tous les 10 à 12 jours. «L’idée est de mesurer l’impact , avec le temps, des rayons UV, du vent et des embruns sur la structure de ces plastiques, explique Laurine. De retour au labo, nous analyserons ces échantillons avec un microscope à balayage et recouperons les observations avec les données météorologiques au moment de leur prélèvement».

Pour étudier le processus de vieillissement de certains plastiques, des bandelettes ont été fixées à différentes hauteurs © Jamani Caillet/EPFL
Reportage complet © Jamani Caillet/EPFL

L’équipe SEA Plastics procède également régulièrement à des échantillonnages de surface à l’aide d’un filet manta – nommé ainsi en raison de la ressemblance de sa partie la plus large avec la tête d’une raie – ainsi qu’à des prélèvements à différentes profondeurs dans la colonne d’eau grâce à un filet fermant. Il s’agit d’opérations réalisées pour l’association Oceaneye, basée à Genève, dont l’objectif est notamment d’alimenter, grâce à la science participative, une base de données internationale concernant le niveau de pollution plastique de la mer Méditerranée.

Sur le bateau, les étudiantes récoltent les échantillons de microplastiques © Jamani Caillet/EPFL

L’expédition se terminera à la fin juillet sur la Côte d’Azur. Pour les cinq membres de l’équipe SEA Plastics 2022, nul doute que cette épopée est de celles qui marquent toute une vie…

«Cette expédition nous aura fait découvrir la réalité de la science de terrain et beaucoup appris à s’adapter et rebondir, s’accordent tous les membres de l’équipe. Elle est riche en rencontres, en émotions partagées, en paysages magnifiques. C’est avant tout une incroyable aventure humaine.»■

Laurine Planat © Jamani Caillet/EPFL

Références

SEA Plastics: https://www.seaplastics.org/

EPFL Out there : https://epfloutthere.tumblr.com/tagged/seaplastics

OceanEye: https://www.oceaneye.ch/

Swiss Cetacean Society: https://www.swisscetaceansociety.org/

Tous les partenaires: https://www.seaplastics.org/partenaires

Laurine Planat © Jamani Caillet/EPFL
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La science en action

Microplastiques: la science révèle peu à peu l’étendue du fléau

Photo Jamani Caillet
Recherche
Les particules de plastique sont désormais omniprésentes dans l’environnement, jusqu’au sein même des organismes vivants. Le point sur les conséquences de cette pollution dramatique à l’occasion de l’expédition SEA Plastics, qui sillonne la Méditerranée pour alerter et sensibiliser les populations.

Au sommet de l’Everest, dans les tréfonds de la fosse des Mariannes, sur les plages des îles subantarctiques les plus reculées, jusque au sein de nos organes et dans les feuilles des arbres: désormais, les particules de plastique sont partout. Le monde scientifique prend petit à petit la mesure de cette pollution omniprésente et protéiforme. Si de très nombreuses inconnues persistent quant à l’étendue exacte du problème, ses conséquences sur les écosystèmes, la biodiversité, la santé humaine et le climat apparaissent maintenant de plus en plus au grand jour.

Nous faisons le point sur la question à l’occasion d’un reportage d’une semaine aux côtés de l’équipe 2022 de SEA Plastics. Chaque année, cette association organise une expédition en Méditerranée, durant laquelle de jeunes scientifiques contribuent aux recherches sur le sujet en faisant des mesures et échantillonnages et en organisent des opérations de sensibilisation de la population lors de leurs escales. Cette année, l’EPFL est de la partie. Étudiante en sciences de la vie, Laurine Planat participe à l’aventure, avec le soutien du Laboratoire central environnemental de la faculté ENAC.

Depuis l’invention du plastique dans les années 1950, la production a connu une croissance exponentielle. D’environ 2 millions de tonnes au départ, elle est passée à 160 millions de tonnes au début des années 1990, puis à près de 450 millions de tonnes en 2015. Si elle se poursuit à ce rythme, elle devrait encore augmenter de 20% d’ici 2050. On estime qu’environ neuf milliards de tonnes de plastique ont été produites à ce jour. Moins de 10% de tous ces objets sont actuellement recyclés, le reste étant incinéré ou finissant comme déchets dans les décharges et l’environnement. Même si ces chiffres restent un peu abstraits, ils donnent une idée de l’ampleur du phénomène, de sa propension à la dispersion et des études qui restent à mener pour en cerner tous les enjeux.

«Il est très difficile de quantifier le problème avec précision, relève Florian Breider, qui dirige le Laboratoire central environnemental de l’EPFL. En mer, par exemple, les mesures nous fournissent essentiellement des données sur la présence de microplastiques à la surface, mais nous manquons de mesures sur toute la colonne d’eau, afin de comprendre comment et en quelles quantités le plastique peut couler, atteindre les sédiments et s’accumuler dans les profondeurs.»

Il est très difficile de quantifier le problème avec précision”

La filière par laquelle le plastique pénètre dans les océans du monde entier © ourworldindata.org

Invisible et pernicieux

Du côté du grand public, le problème est progressivement entré dans les consciences. Les images de rivières charriant des monceaux de bouteilles et autres emballages ou de plages entièrement recouvertes de déchets reviennent régulièrement dans les médias et sur les réseaux sociaux. On parle de «7e continent» pour décrire les gigantesques amas d’objets plastiques déversés tous azimuts pendant des décennies dans l’environnement par la société de consommation, et que les courants du vortex du pacifique nord a rassemblés en son centre.

Mais aussi impressionnantes que soient ces images, ce n’est que la partie visible de l’iceberg. Bien des aspects de cette pollution sont encore largement ignorés ou mal connus. C’est le cas pour ce qui touche à la problématique des microplastiques, c’est-à-dire des particules d’une taille inférieure à 5 millimètres. Un fléau d’autant plus pernicieux qu’il est invisible – il est estimé que les déchets visibles ne représenteraient que 1% de tout le plastique abandonné en mer.

La filière par laquelle le plastique pénètre dans les océans du monde entier © ourworldindata.org
Océan de plastique © Istock
Océan de plastique © Istock

Sans oublier également toute la gamme des nanoplastiques, c’est-à-dire des fragments d’une taille encore plus petite, allant d’un micromètre à cent nanomètres. Une pollution hyper fine encore plus difficile à quantifier. Des recherches ont toutefois déjà révélé leur présence non seulement au sein de pratiquement tous les écosystèmes, mais également des organismes vivants. Une étude de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL), publiée en avril de cette année, a pu établir que des nanoplastiques s’accumulent dans les racines des arbres forestiers et sont ensuite transportés jusque dans leurs branches et leurs feuilles.

Présents dans notre nourriture, dans l’eau et également dans l’air que nous respirons, ces nanoparticules se retrouvent dans nos tissus corporels. «Les effets sur la santé humaine sont encore mal connus, ajoute Florian Breider. Toutefois, on sait que ces particules pénètrent plus profondément dans nos organes. Avec le temps, il y a un risque de relargage et de bioaccumulation de substances toxiques pouvant déclencher des réponses de type inflammatoire et d’autres maladies». Le chercheur mène actuellement des travaux en collaboration avec UNISanté et le CHUV afin d’en savoir plus sur les quantités de plastique présentes dans les poumons, le flux sanguin et les reins.

Océan de plastique © Istock

Des nanoplastiques s’accumulent dans les racines des arbres forestiers”

Dimension au microscope d'une particule de polypropylène © EPFL

Poussières de pneus

Toutes ces particules proviennent de différentes sources. La dégradation et la fragmentation, avec le temps, des objets en plastique rejetés directement dans l’environnement en sont une, dont l’ampleur a longtemps été sous-estimée. Nos vêtements en sont une autre. Ils sont en effet aujourd’hui majoritairement faits de textiles synthétiques – dont les plus courants sont le polyester, le polyamide, l’acrylique, le polyuréthane et l’élasthanne -, fabriqués à partir de composés chimiques d’hydrocarbures. À chaque passage en machine, ces tissus libèrent des centaines de milliers de microfibres, qui peuvent finir dans les cours d’eau, puis dans les mers et océans. Il existe une troisième source, méconnue et pourtant responsable d’une large partie de la présence de polymères dans l’environnement: les résidus issus de l’usure des pneus et des routes.

Une recherche parue il y a deux ans dans le magazine «Science» a par exemple mis en cause un additif très communément utilisé pour prévenir les dommages causés par l’ozone au caoutchouc. L’étude a révélé que cette molécule, largement dispersée dans les cours d’eau de la côte pacifique des États-Unis par le ruissellement des eaux pluviales, était la cause d’une forte mortalité des saumons – entraînant un déclin de 50% à 90% de l’espèce – lors de leur retour dans les rivières urbaines ou suburbaines pour s’y reproduire.

Dimension au microscope d'une particule de polypropylène © EPFL

Et pas besoin d’aller aussi loin pour constater le même problème. Des études menées par le Laboratoire central environnemental de l’EPFL ont suggère que pas moins de 30% à 40% des particules plastiques présentes dans les eaux du lac Léman sont ainsi des poussières de pneus. Le laboratoire poursuit ses investigations sur les composés chimiques et métaux lourds contenus dans ces résidus, dont certains, en se dégradant, peuvent former tout un panel de nouvelles molécules potentiellement toxiques. Les travaux portent notamment sur l’impact de ces polluants sur les organismes des poissons et animaux marins, et donc sur toute la chaîne alimentaire, jusqu’aux humains. En utilisant des fluides gastriques et intestinaux de synthèse imitant les conditions gastro-intestinales de truites, les chercheurs testent la biodisponibilité de ces molécules, c’est-à-dire leur propension à être absorbées par la paroi intestinale ou le flux sanguin de l’organisme. Les échantillons prélevés dans le cadre de l’expédition SEA Plastics seront d’ailleurs également analysés avec cette méthode.

Le problème du plastique touche et concerne donc tout le monde. 80% de tous les déchets sont d’abord utilisés et jetés sur la terre ferme, le plus souvent à des kilomètres des côtes, avant d’être charriés par les cours d’eau jusqu’aux océans, où ils sont ensuite lentement réduits en particules de plus en plus petites, avec un impact très important et encore largement méconnu sur les écosystèmes. Ainsi que sur le climat.

 

30% à 40% des particules plastiques présentes dans les eaux du lac Léman”

Pollution plastique dans l’océan © Istock

Pétrole et effet de serre

En plus des gros morceaux de plastiques pouvant bloquer les voies respiratoires ou digestives de nombreux animaux, les particules microscopiques leur sont elles aussi très nocives. Elles sont notamment assimilées par les microorganismes qu’on appelle le plancton. Comme celui-ci est à la base de la chaîne alimentaire, tous les animaux qui s’en nourrissent sont ensuite contaminés. De plus, une fois ingérés, ces microplastiques peuvent remplir l’estomac et faire concurrence aux nutriments, dont l’animal ne dispose plus en suffisance pour ses besoins.

Un rapport du WWF paru en 2019 estime que nous ingérerions ainsi, par le processus de la chaîne alimentaire, jusqu’à 5 grammes de plastique par semaine, soit l’équivalent du poids d’une carte de crédit. Or, les additifs chimiques contenus dans certains plastiques sont déjà reconnus comme de potentiels perturbateurs endocriniens, susceptibles d’avoir des impacts sur les grandes fonctions comme la reproduction ou d’augmenter les risques de cancer.

 

Pollution plastique dans l’océan © Istock

Nous ingérerions jusqu’à 5 grammes de plastique par semaine”

Enfin, cette pollution a un impact non négligeable sur le climat. On estime que 5 à 10 % de tout le pétrole prélevé de la Terre, dont l’extraction toujours plus profonde requiert de plus en plus d’énergie, sert à la production de matière plastique. Et seulement environ 10% de celle-ci est actuellement recyclé. «Le reste est en général incinéré, et souvent dans de mauvaises conditions, ce qui génère d’importantes émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, à la base du réchauffement climatique», note Florian Breider. De plus, ajoute l’expert, les plastiques dispersés dans l’environnement tendent avec le temps à dégager du méthane, puissant gaz à effet de serre.

Autre référence :

Ciel – plastics and climate: https://www.ciel.org/plasticandclimate/

 

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Interview

Nous étudions les multiples impacts des microplastiques

Photo Alain Herzog
Recherche
Central Environmental Laboratory
Chef d'unité au Laboratoire central de l'environnement de l'EPFL (Groupe CEL), Florian Breider nous parle des enjeux principaux de cette pollution.