L'empreinte dans l'eau
Comment l'homme pollue nos eaux avec des microplastiques et des milliers de produits chimiques.
Sur le lac de Zurich, devant Bellevue, un emballage sandwich en plastique flotte. Il est pris dans le courant de la Limmat et dérive vers l'aval. Il s'échoue sur la rive de l'?le Werd. Exposé à la lumière du soleil, il se désagrège en morceaux de plus en plus petits que la prochaine pluie ramènera à la rivière. Les fragments continuent d'être broyés entre les galets au fond de la Limmat - jusqu'à ce qu'on ne les voie presque plus à l'?il nu : L'emballage du sandwich est devenu du microplastique.
Les microplastiques, c'est-à-dire les particules de plastique de moins de cinq millimètres, se retrouvent désormais partout : "Dans les lacs de montagne, dans l'eau de source, même dans les coins les plus éloignés des océans du monde, les minuscules particules de plastique sont omniprésentes", explique Denise Mitrano. La professeure de chimie environnementale des matériaux anthropogènes de l'ETH Zurich étudie d'où proviennent les microplastiques, comment ils se comportent dans l'environnement - et s'ils représentent un danger pour les organismes aquatiques.
Les microplastiques ne proviennent pas seulement des déchets plastiques jetés négligemment. L'usure des pneus, les fibres textiles et les produits de soins personnels tels que les gels douche ou les dentifrices contenant des particules de plastique comme abrasifs favorisent également la pollution par les microplastiques.
Cycle complet des nutriments
La dangerosité des particules pour l'environnement, l'homme et l'animal fait l'objet de recherches actuelles. En effet, l'une des difficultés est de quantifier les microplastiques. Denise Mitrano et ses collaborateurs ont donc mis au point une nouvelle méthode d'analyse. Le c?ur de la méthode est un polymère auquel on ajoute un métal. Le plastique est ensuite réduit en micro et nanoplastiques, dont la taille est même inférieure à un micromètre. Dans des échantillons d'eau, de sol ou de tissus, il est alors possible de mesurer la quantité de microplastiques à l'aide du métal contenu dans les particules de polymère. Les chercheurs peuvent ainsi étudier le transport et le devenir des particules de plastique dans l'environnement et à travers les organismes.
"Dans les lacs de montagne, dans l'eau de source, même dans les coins les plus éloignés des océans, les minuscules particules de plastique sont omniprésentes".Denise Mitrano
La professeure a notamment étudié si les nanoplastiques nuisaient aux daphnies (puces d'eau). Ces crustacés filtrent les aliments à base de plancton dans l'eau et absorbent ainsi également les particules de plastique. Mais l'étude montre "seulement" que les daphnies absorbent effectivement les nanoplastiques, mais qu'elles les rejettent également sans dommage. Ni la croissance ni la reproduction ne semblent être affectées. Ce n'est qu'après quelques générations que des restrictions apparaissent dans le métabolisme énergétique des petits animaux.
La chercheuse a également pu démontrer chez les poissons que les nanoplastiques traversaient la barrière intestinale et se retrouvaient dans la chair musculaire des animaux. "Les poissons n'en sont toutefois pas morts. Les particules ne présentent donc pas de toxicité aigu?", résume Mitrano.
Pourtant, elle ne peut et ne veut pas donner le feu vert. En effet, dans l'eau douce et l'eau de mer, les particules de plastique s'agglutinent avec les algues planctoniques. Cela augmente le taux de sédimentation des algues. De cette manière, les particules de plastique peuvent influencer l'ensemble du cycle des nutriments d'un cours d'eau - un effet indirect sous-estimé de la pollution. "Jusqu'à présent, la recherche sur les microplastiques s'est fortement concentrée sur les effets directs. Mais nous devrions étendre nos efforts de recherche pour évaluer également les effets négatifs au niveau de l'écosystème et étudier le point de vue écologique", s'inquiète la chimiste environnementale.
Autre conséquence indirecte : les microplastiques peuvent libérer des substances nocives. Des centaines d'additifs sont ajoutés aux polymères afin d'obtenir les propriétés souhaitées. "Une question importante est donc de savoir ce qui est vraiment nocif : les polymères eux-mêmes, la forme et la taille des microplastiques - ou les additifs qui s'échappent des polymères ?", demande Denise Mitrano.
Des milliers et des milliers de produits chimiques
Les substances qui s'échappent des microplastiques sont loin d'être les seuls produits chimiques présents dans l'eau. L'industrie chimique a créé des centaines de milliers de composés au cours des dernières décennies. Chaque année, rien qu'en Europe, 26 000 nouvelles substances sont mises sur le marché en quantités d'au moins une tonne. Ce qu'il en advient n'est pas clair dans la plupart des cas.
"Il faut compter 30 à 40 ans avant que les autorités n'édictent des réglementations basées sur des études scientifiques, voire des interdictions."Kristopher McNeill
Kris McNeill, chimiste de l'environnement à l'ETH, s'intéresse depuis longtemps à de telles questions. Dans ses recherches, il étudie comment les molécules organiques artificielles, notamment les principes actifs des médicaments, se comportent comme des poisons dans l'environnement et comment elles sont dégradées. "Médicaments, cosmétiques, pesticides et engrais - tout ce que nous utilisons au quotidien finit un jour ou l'autre dans les rivières et les lacs", explique le professeur de chimie environnementale de l'ETH Zurich.
Comme l'agent antimicrobien triclosan, par exemple. Il a d'abord été utilisé aux ?tats-Unis dans les désinfectants pour les mains dans les h?pitaux, mais son utilisation s'est étendue à de nombreux produits de consommation courante dans les années 1970. Au début des années 2000, 95 % des savons liquides pour les mains aux ?tats-Unis contenaient du triclosan. Plus tard, on s'est rendu compte à quel point cet additif était inutile.
McNeill et son collègue William Arnold ont pu démontrer que la lumière du soleil décompose le triclosan dans les eaux usées en un produit de décomposition dangereux : la dioxine. "La lumière du soleil peut rendre inoffensifs de nombreux polluants. Mais ici, on a obtenu quelque chose de bien pire", a déclaré McNeill. L'?tat du Minnesota, où ils ont mené leurs recherches, a été le premier à interdire le triclosan dans les produits de consommation. En 2016, la Food and Drug Administration (FDA) a décidé de bannir le triclosan et d'autres agents antimicrobiens de certains produits. Un des rares triomphes pour le chimiste de l'environnement : "J'aime à penser que nos résultats ont joué un r?le important dans cette décision".
Ce cas est exemplaire : La chimie environnementale est à la tra?ne de l'industrie chimique. D'abord, elle invente de nouvelles substances qui sont rapidement distribuées et appliquées à grande échelle. Des années plus tard, des chimistes de l'environnement comme Kris McNeill découvrent que ces produits chimiques sont nocifs pour l'environnement, les hommes et les animaux. "Il s'écoule 30 à 40 ans avant que les autorités n'édictent des réglementations basées sur des études scientifiques, voire des interdictions", explique le chercheur. Il demande donc que le processus soit inversé : d'abord les études de chimie environnementale, ensuite l'utilisation des produits chimiques. "C'est la seule fa?on pour nous, en tant que société, d'éviter que les tragédies du triclosan et de tous les autres poisons environnementaux comme le produit chimique industriel PCB ou l'insecticide DDT ne se répètent sans cesse", souligne McNeill.
Vers les personnes
Kristopher McNeill est professeur de Chimie de l'environnement au Département des sciences des systèmes de l'environnement.
Denise Mitrano est professeure assistante de Chimie environnementale des matériaux anthropiques au Département des sciences des systèmes de l'environnement.
