Introduction

Dans les années soixante, on a constaté une évolution des mœurs au sein de la société européenne, avec l'essor économique des Trente Glorieuses. Nos habitudes sont désormais basées sur la consommation de produits de plus en plus attractifs, multifonctionnels et à usage unique. Parmi les matières premières utilisées pour fabriquer ces nouvelles marchandises, le plastique fait son apparition sur le marché de consommateurs. C'est un matériau léger, solide et très peu onéreux que l'on décline sous des dizaines de formes très différentes. On assiste depuis très peu de temps à une prise de conscience des impacts négatifs que ce matériau a sur l'environnement (notamment marin), avec la multiplication des mouvements écologistes autour du globe.

On date de l'Antiquité les premières matières "plastiques". Les Hommes se servaient des propriétés plastiques de la corne, de l'ambre, des écailles de tortue ou du caoutchouc, qui étaient chauffés et moulés.

C'est en 1869 que les frères Hyatt inventent officiellement la première matière plastique artificielle, le celluloïd.

Le PVC, ou Polychlorure de Vinyle, a été découvert à deux reprises, par erreur. La première fois en 1835, par Henri Victor Regnault, un chimiste et physicien français ayant travaillé sur les propriétés thermiques des gaz, et une seconde fois en 1872, par Eugen Baumann, un chimiste allemand.

En 1889, le chimiste français Jean-Jacques Trillat obtient de la galalithe en durcissant la caséine du lait, un matériau utilisé dans l'Antiquité. Cette matière, plus solide que la corne, sera, par la suite, utilisée dans la fabrication des boules de billard ainsi que des boutons, des bijoux fantaisies, ou encore des stylos.

La découverte de la bakélite par le scientifique belge Léo Baekeland date de 1907, suivie par celle du cellophane en 1908. La bakélite était utilisée pendant la première moitié du vingtième siècle pour ses propriétés isolantes et thermorésistantes, dans la fabrication de boîtiers et d'isolants électriques. On doit attendre jusqu'en 1927 pour l'apparition du polyméthacrylate, ou PMMA, commercialisé sous le nom de Plexiglas®. En 1930, Wallace Carothers crée le polystyrène et le polyamide. Les découvertes s’enchaînent rapidement avec le polyéthylène basse densité, en 1933, le polytétrafluoréthylène (commercialisé sous le nom de Téflon®), en 1938, et le polyuréthane, en 1940. La mélamine et la silicone sont inventés en 1941, tandis que la production du caoutchouc synthétique prend son essor pour répondre aux besoins des pays en guerre.

Le polyéthylène haute densité est mis au point par le chimiste allemand Karl Ziegler, en 1953. Un an plus tard, le chimiste italien Giulio Natta invente le polypropylène et, en 1963, ces deux scientifiques se partagent le prix Nobel de chimie pour leurs études sur les polymères. Dans les quinze années suivant la Libération, la consommation de masse et la diversification des produits créent une explosion des demandes, et confortent l’essor de cette nouvelle industrie. Les matières plastiques sont essentiellement fabriquées par la pétrochimie, à partir du pétrole ou du gaz naturel. Les usages du plastique sont très variés, et cette matière est utilisée dans les objets de la vie quotidienne.

Le choc pétrolier de 1973 marque un tournant dans l'histoire du plastique : les plastiques, considérés comme matières de substitution jetables et bas de gamme, deviennent soudain des matériaux sophistiqués et de haute technicité. La production mondiale de plastique augmente chaque année (+ 2,9 % en 2012, + 4 % en 2013, + 3,9% en 2017), et pose des problèmes liés à la pétrochimie et à l'avenir des plastiques usagés. La prise de conscience des enjeux environnementaux évolue et incite au progrès : améliorer les techniques de recyclage et la biodégradabilité, utiliser de matières premières renouvelables, utiliser les matériaux de manière raisonnée...


Le Kevlar, un matériau plastique inventé dans les années 1990, est un polyamide très résistant aux chocs et au feu. Il est utilisé dans la fabrication des gilets et des vitres pare-balles, ainsi que pour celle des casques et des vestes des sapeurs-pompiers ou des gants de cuisine. Le polyéthylène et le polypropylène étaient les matières plastiques les plus produites en 2000.

Or, ce n'est qu'à partir des années 1970 que le problème des microplastiques surgit. Les scientifiques constatent une augmentation significative du taux de mortalité d'oiseaux vivant en milieu marin, et de certains poissons. Ils s'interrogent alors sur ce constat et mènent des recherches. Ils en concluent que cela est dû à une forte augmentation de la concentration du plastique. D'autre part, ils découvrent l'existence de micro-particules de plastique logées dans les organismes marins. Des travaux sont réalisés, en 1972, pour démontrer l'existence de microplastiques à la surface des océans. A partir des années 2000, on détecte de forts taux de microplastiques dans certaines zones océaniques, et en 2004 paraît une étude clé qui démontre, pour la première fois, que ces taux croissent de manière importante. Six ans plus tard, les premières études sur le sujet en Méditerranée voient le jour. C'est à cette période que le problème bascule de l'aspect scientifique vers l'aspect environnemental, avec une prise de conscience de la pollution des plages et des bas-côtés des routes.

En vue de la future application de la réforme de l'Union Européenne visant à l'interdiction de plusieurs types de plastiques, principalement la vaisselle en plastique non réutilisable, il nous a paru judicieux de nous intéresser à ce sujet. Les microplastiques sont des déchets plastiques de taille inférieure à 5 millimètres ; cette catégorie de déchets représente donc une menace bien plus importante que les déchets que nous pouvons voir à l’œil nu. Les Mathématiques et les Sciences de la Vie et de la Terre vont nous permettre de décrire les effets de cette nouvelle substance sur la vie marine de manière précise et pertinente. Nous étudierons cette question à travers notre rapport en trois parties : nous évoquerons l'origine des microplastiques, puis leur impact sur l'environnement marin, avant de terminer avec nos alternatives pour l'avenir.

Pourquoi et comment les microplastiques impactent-ils négativement l'écosystème marin ? Et comment peut-on y remédier ?