I) L'origine du microplastique

Le terme "microplastique" date des années 1980, mais ce n'est qu'en 2016 que l'on a assisté à une explosion de sa fréquence d'apparition dans les publications scientifiques. Ce phénomène, qui a marqué la littérature scientifique, reflète le retard conséquent de la prise de conscience de ce concept, et de la volonté d'agir dans une optique de neutralisation plus ou moins complète de ces micro-particules, dont on sait désormais qu'ils nuisent grièvement à l'environnement. Nous verrons d'abord pourquoi le plastique constitue une source de pollution de l'écosystème marin. Nous expliquerons en second lieu le mécanisme de la dégradation des déchets plastiques. Enfin, nous nous demanderons comment ces déchets s'accumulent dans les océans.


Accroche : En réaction aux études scientifiques actuelles, alarmantes pour la population, nous sommes allés à la source de ces avertissements, et nous nous sommes demandés d'où venaient les microplastiques, une matière quasiment inconnue il y a quarante ans. Nous verrons tout d'abord d'où vient la pollution plastique, pour ensuite étudier le mécanisme de la dégradation des déchets plastiques, et pour enfin observer l'accumulation de ces déchets dans nos océans.


Partie 1 : La pollution du plastique


Chaque année, 6,5 millions de déchets plastiques sont rejetés dans les océans, ce qui équivaut à environ 630 fois le poids de la tour Eiffel. Les déchets plastiques représentent donc 70 % des déchets rejetés en mer. Nos océans sont gorgés de plastique, mais aussi de microplastiques. La pollution plastique retrouvée dans l'océan provient à 80 % de l'intérieur des terres, c'est-à-dire qu'ils arrivent dans l'océan par l'intermédiaire des cours d'eau, du fait du cycle naturel de l'eau. Nous pouvons donc nous demander comment ces plastiques arrivent dans ce milieu. On sait qu'ils sont abandonnés sur le bord des routes et dans les rues. Mais le plastique provient également des activités industrielles, commerciales et agricoles, des décharges sauvages comme pour les pneus, de la peinture des bateaux, etc. De plus, 10 % de ces déchets sont rejetés directement dans la mer à cause de la présence humaine en mer (transports maritimes, pêche et activités nautiques...), et 10 % sont abandonnés sur les rivages par les usagers des berges, du littoral et des infrastructures côtières.

Cela nous indique comment les plastiques sont arrivés en mer. Mais qu'en est-il des microplastiques ?


Il faut tout d'abord savoir que les microplastiques sont principalement de classe secondaire, c'est-à-dire qu'ils proviennent de la dégradation des macroplastiques. Ainsi, les microplastiques sont formés à partir de macroplastiques qui, sous l'influence des différents facteurs environnementaux (soit les vagues, les courants marins, les rayons ultra-violets, ou le climat) se dégradent en micro-particules, comme les vêtements en fibres synthétiques, par exemple. La seconde origine des microplastiques sont les microplastiques dits "primaires", qui sont synthétisés à cette taille. Nous pouvons retrouver ce type de microplastiques dans l'industrie cosmétique, dans certains masques exfoliants, gels pour les cheveux, ou encore dans certains shampoings.

Les objets tels que les pailles, les sacs et les bouteilles en plastique sont les principales sources de pollution par le plastique sur terre et sur mer. Actuellement, encore 70 % des plastiques sont à usage unique. Par ailleurs, les raz de marée apportent beaucoup de plastiques dans les océans comme en 2011, avec le tsunami survenu au Japon. Non seulement l'eau est polluée, mais cela touche aussi d'autres milieux, tels que l'air, où les microplastiques sont en suspension et voyagent au gré du vent. Une expérience menée à la plage (cf. protocole, annexe p. ) a révélé la présence d'environ 6 microplastiques visibles à l’œil nu par mètre carré. En effet, nous avons calculé la moyenne de microplastiques retrouvé dans neuf carrés d'un mètre carré, ce qui nous a donné 54/9=6 microplastiques. De plus, nous avons remarqué une absence de déchets plastiques au bord de l'eau. Nous pouvons suspecter que la marée, ou le vent, a emporté ces immondices.

Expérience carré : voir Annexes > Expériences



Partie 2 : La dégradation du plastique


Une étude menée sur le massif de déchets dans le Pacifique, près de la Californie, explique le processus de dégradation d'un plastique dans l'océan. Le massif de déchets, ou septième continent, est un point d'accumulation naturel de plastique où se crée un îlot de déchets.



En mer, les déchets plastiques subissent une dégradation qui se réalise sous deux formes successives :

Tout d'abord, la dégradation abiotique est la première transformation que subit un plastique en mer. Il s'agit d'une accumulation de facteurs physiques (tels que les vagues, la température et les rayons ultraviolets) et chimiques (comme l'oxydation, l'hydrolyse, ou la photolyse) qui contribuent à "attaquer" les molécules polymères du plastique, et ainsi à fragmenter l'objet. C'est au cours de ce processus que la majorité du corps en plastique est dégradé.

Ensuite, la seconde partie de la dégradation est biologique. Elle se réalise grâce à l'action de micro-organismes, le plus souvent des bactéries ou des enzymes. Ces êtres vivants, aussi appelés les « éboueurs des océans », continuent de fragiliser les structures des polymères du plastique, dans le but de le rendre assimilable par la faune marine. La bio-dégradation se déroule en quatre étapes :

  • Tout d'abord, on a ce que l'on appelle la Bio-détérioration. C'est un processus au cours duquel les bactéries agrandissent les fissures du plastique, déjà formées par la dégradation abiotique.

  • Vient ensuite la Bio-fragmentation ; c'est l'action d'enzymes bactériennes qui permettent de rendre le plastique plus facilement dégradable pour les bactéries.

  • Le corps en plastique subit par la suite une Assimilation, c'est-à-dire un transfert des molécules de plastique dans les cellules bactériennes et leur transformation en composés cellulaires et en biomasse.

  • L'étape finale achève la transformation du plastique en molécules oxydées : c'est la Minéralisation.

Ainsi, lorsqu'un déchet plastique se dégrade dans la nature, on peut constater qu'il ne devient jamais complètement sain pour les êtres vivants.


A l'issue de ce processus, le déchet est réduit en amas de monomères, et peut être utilisé pour fabriquer de la biomasse. Cependant, lorsqu'un déchet plastique se dégrade dans la nature, il ne devient jamais complètement sain pour les êtres vivants, car la nature n'a pas les capacités de transformer entièrement ce type de matériau synthétique. Les micro-organismes chargés de dégrader les déchets réduisent donc le plastique en une multitude de micro-particules de matière, sans pouvoir le détruire dans sa totalité. Ces résidus, que nous appelons désormais "microplastiques", s'envolent, se déplacent au gré du vent et d'autres phénomènes météorologiques, et polluent partout où ils se déposent. Cela pose un immense problème environnemental et sanitaire, car ils entraînent la pollution de tous les milieux.

Équation chimique de la dégradation biologique d'un polymère de plastique : voir Annexes > Expériences


Partie 3 : L'accumulation dans les océans


De nos jours, 5 billions de microplastiques flottent dans les océans.


De nos jours, 5 billions de microplastiques flottent dans les océans. Cela correspond à environ 8 millions de tonnes de plastique. On en retrouve dans les grandes profondeurs ainsi que sur les plages. L'accumulation de plastique est de plus en plus visible à l’œil nu, notamment au niveau des cinq gyres océaniques qui sont des zones d'accumulation dues aux courants marins, et qui rassemblent les déchets dans des lieux précis. Ils sont situés dans les océans Pacifique, Atlantique et Indien, le plus connu étant le septième continent. Ce dernier est situé dans l’océan Pacifique, entre Hawaï et la Californie. Ces déchets sont constitués en grande majorité de plastique. En anglais, le septième continent est aussi connu sous le nom de « the Great Pacific Garbage Patch », c’est-à-dire « la grande plaque de déchets du Pacifique ».


Distribution des déchets plastiques dans les océans. Un point blanc représente 20 kilogrammes de plastique.

On estime que le septième continent s’étend sur 3,43 millions de kilomètres carrés, soit 6 fois la taille de la France. En moyenne, sa profondeur est de 10 mètres, mais à certains endroits, elle peut atteindre jusqu'à 30 mètres. De manière plus générale, les plastiques sont à la source d'une pollution mondiale qui touche toutes les zones océaniques, ainsi que les mers. Malgré cela, le plus inquiétant reste que les microplastiques ne s'éliminent qu'au bout de mille ans dans les milieux marins. Les estimations faites par des chercheurs sur le nombre exact de microplastiques présents dans nos océans diffèrent. En effet, vu que leurs recherches sont basées sur des récoltes de plastique effectuées à différents endroits, la moyenne qui en résulte sera différente selon l'emplacement géographique des chercheurs.

Aujourd'hui, on sait que 90 % de déchets océaniques sont des plastiques, et que parmi eux, 92 % sont des microplastiques. C'est un constat accablant, surprenant, et qui pourrait même sembler fictif ; cependant, les microplastiques, qui sont de taille inférieure à 5 millimètres, sont moins visibles que les macroplastiques. Cela expliquerait pourquoi les Hommes ne prennent pas cette information au sérieux. Ainsi, 0,92 x 90 = 82,8 % des déchets océaniques sont des microplastiques.

Ensuite, certains chercheurs estiment qu'il y aurait 21 000 tonnes de microplastiques qui flottent dans les océans, tandis que d'autres évaluent entre 30 000 et 40 000 tonnes de microparticules à la surface de l'eau. En moyenne, on peut donc considérer qu'il y a : (21 000 + 30 000 + 40 000) / 3 = 28 000 tonnes de microplastiques dans nos océans. De plus, les scientifiques ont déterminé qu'il y avait 1 100 tonnes de microparticules de plastique dans le gyre de l'Atlantique Nord. Par ailleurs, certains microplastiques coulent et finissent sur les sols marins, du fait de leur densité supérieure à celle de l'eau, ou du fait qu'ils aient été ingérés par la faune marine, et sombrent avec les excréments et les cadavres. De ce fait, les microplastiques polluent le fond des océans, et certains sont enterrés. Il ne faut oublier que ces particules sont porteuses d'éléments chimiques nocifs et toxiques, tels le PCB. Ces éléments chimiques peuvent ainsi se déposer sur des œufs de poisson, et entraîner par la suite des mutations nocives.

Comment les scientifiques dénombrent-ils les microplastiques en mer ?


Les scientifiques disposent de plusieurs méthodes pour dénombrer les microplastiques en milieu marin. Tout d'abord, ils peuvent le faire en surface, c'est-à-dire qu'ils utilisent un filet avec des mailles de 300 microns qu'ils traînent derrière un bateau, par temps calme. Puis, les scientifiques comptent au microscope ce qu'ils ont ramassé lors d'un trajet défini, et réalisent des statistiques. Sinon, ils peuvent aussi dénombrer les microplastiques dans les sédiments. Pour cela, ils prennent un gros tube qui joue le rôle d'un aspirateur, ils le plongent dans l'eau et récupèrent les sédiments. Puis, pour dénombrer les microplastiques, ils plongent les sédiments dans de l'eau. Les microplastiques ayant une densité plus faible flottent à la surface, et se distinguent ainsi des sédiments. Enfin, pour reconnaître les différents types de microplastiques, les chercheurs utilisent des colorants qui colorent des plastiques spécifiques.

Et pour les individus marins ?


Les scientifiques prennent l'estomac d'un être vivant, extraient la matière organique, et procèdent à un comptage du plastique.

Conclusion : Tous les ans, pas moins de 630 Tours Eiffel en plastique tombent dans nos océans. Les capacités des agents dégradants ne sont plus suffisantes, par rapport à la masse de plastique de plus en plus importante qui se trouve dans nos océans, ce qui cause une forte accumulation de plastique dans ces zones, notamment au niveau des cinq gyres océaniques.