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Le mystère des déchets plastique manquants dans l'océan

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D'abord découverts par les navigateurs, les amas de débris plastiques flottant au centre d'immenses tourbillons océaniques appelés « gyres » sont aujourd'hui passés à la loupe par les scientifiques. Pour mieux connaître la fragmentation des microplastiques, des chercheurs ont combiné des analyses physico-chimiques à une modélisation statistique. Ils ont ainsi montré que les plus gros flotteraient à plat à la surface de l'eau, avec une face exposée préférentiellement à la lumière du soleil. Ils ont aussi observé moins de débris de petite taille (environ 1 mg) que prévu par le modèle mathématique. Plusieurs hypothèses sont avancées pour expliquer ce déficit.

Suivez l’épopée étonnante du plastique dans l’océan  Chaque année, huit millions de tonnes de plastique sont rejetées en mer. Ce matériau évolue au gré des courants, est mangé par le plancton et les organismes marins, jusqu’à contaminer toute la chaîne alimentaire. L’expédition Tara Méditerranée étudie le phénomène. Découvrez en vidéo comment ces scientifiques traquent le plastique dans les océans. 

Depuis les années 1990, les expéditions scientifiques se succèdent pour étudier la composition et le comportement des microplastiques dans les cinq gyres océaniques. Ainsi, en mai 2014, la mission scientifique expédition 7e continent a permis aux chercheurs de prélever des échantillons du gyre de l’Atlantique nord, dans l'objectif de mieux comprendre le phénomène de fragmentation des déchets plastique. Les résultats des analyses physico-chimiques ont été confrontés à une modélisation mathématique.

Les études par microscopie et microtomographie montrent que les microplastiques prélevés (entre 0,3 et 5 mm de long) ont des comportements bien distincts selon leur taille. Les particules les plus grosses (2 à 5 mm), généralement parallélépipédiques, flottent à la surface de l'eau. La face préférentiellement orientée au soleil est décolorée et vieillit sous l'effet du rayonnement solaire, tandis que l'autre face est colonisée par des micro-organismes. Les particules les plus petites (0,3 à 1 mm) sont cubiques et ont des faces identiques. Leur tendance à rouler dans les vagues ralentirait le développement d'un biofilm et favoriserait leur érosion par leurs coins.

Les cinq gyres océaniques au centre desquels les déchets sont comme emprisonnés par des courants marins circulaires. © Expédition 7e continent

Où sont passées les plus petites particules de plastique ?

L'approche statistique, appliquée aux mêmes échantillons, a eu la particularité d'être basée sur la distribution des microplastiques en fonction de leur masse, rompant avec les méthodes plus classiques, basées sur leur répartition par taille. Or, le modèle mathématique prévoit, pour les particules les plus légères (moins d'1 mg), une masse totale 20 fois supérieure à celle observée dans les échantillons.

Ce déficit de particules les plus légères pourrait laisser penser que les plus petites, celles en forme de cube, se fragmentent plus vite pour donner naissance à des particules de taille inférieure à 0,3 mm (voire à des nanoparticules), qui aujourd'hui ne sont pas détectées. D'autres hypothèses peuvent être avancées : l'ingestion de ces particules par des organismes marins, par des poissons, un défaut de flottaison...

Une particule de plastique (environ 3 mm de long) observée au microscope électronique à balayage. Les craquelures observées à la surface (face exposée au soleil) sont dues au vieillissement photochimique. Elles favorisent la fragmentation du débris en particules plus petites, le long de ces fissures. © IMRCP, CNRS

Cette découverte devrait encourager les scientifiques à développer des techniques de dosage de particules micrométriques et nanométriques dans les échantillons naturels. Des travaux récents ont d'ailleurs démontré en laboratoire la formation de nanoparticules de plastiques dans des conditions qui simulent le vieillissement naturel. La question de l'impact des nanoparticules sur les écosystèmes est également posée. Déjà, des premières études ont montré que les particules de plastique micrométriques ingérées par les organismes du zooplancton obstruent leurs voies digestives.

Ces résultats publiés dans la revue Environmental Science and Technology ont été obtenus par des chercheurs du CNRS et de l'université Toulouse III - Paul Sabatier1 à partir d'échantillons récoltés lors de l'expédition 7e continent.

Chaque année, 8 millions de tonnes de déchets de matière plastique atteignent l'océan, où cette masse s'accumule en se fragmentant. La solution est un recyclage systématique. © Richard Whitcombe, Shutterstock