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Jun 06, 2023

Une approche analytique avancée pour évaluer le long terme

npj Materials Degradation volume 7, Numéro d'article : 59 (2023) Citer cet article 668 Accès aux détails des métriques La détermination des dangers posés par les microplastiques (MP, <5 mm) nécessite une compréhension de

npj Materials Degradation volume 7, Numéro d'article : 59 (2023) Citer cet article

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Déterminer les dangers posés par les microplastiques (MP, <5 mm) nécessite une compréhension des processus de dégradation du plastique lorsqu'il est exposé aux forces d'altération de l'environnement. Cependant, malgré les risques perçus, il existe peu d’informations sur la progression naturelle de l’altération des microplastiques dans les environnements marins. Nos résultats dans des conditions écologiquement réalistes révèlent que l'altération marine à long terme a entraîné une dégradation significative des surfaces plastiques et des phases globales, qui variait selon le temps et le type de polymère plastique. Les plastiques présentaient un bioencrassement et une morphologie de surface, une stabilité thermique et une signature chimique altérées. Des micronanoplastiques secondaires (MNP, <1 µm) se sont formés à partir de surfaces plastiques altérées, soutenues par une réduction significative de la taille des granulés de PCL et de PVC. En utilisant des données réelles, nous révélons que les surfaces en plastique peuvent se dégrader à un rythme allant jusqu'à 469,73 µm par an, soit 12 fois plus élevé que les estimations précédentes. Nos données chronologiques fournissent des informations précieuses pour l’élaboration de cadres d’évaluation des risques spécifiques au plastique et la future politique en matière de plastiques.

Les plastiques sont des polluants environnementaux prolifiques, avec 79 % de tous les déchets plastiques qui finissent dans les décharges et dans l’environnement1, devenant ainsi un contaminant de plus en plus préoccupant. Au rythme actuel de consommation mondiale de plastique, la masse de plastiques marins devrait tripler, passant de 50 millions de tonnes (MT) en 2015 à 150 MT en 20252,3, ce qui aura des implications significatives sur la santé et le fonctionnement des écosystèmes marins. Lorsqu’il pénètre dans l’environnement, le plastique est continuellement soumis aux forces atmosphériques, générant des microplastiques (MP, taille <5 mm) et des sous-produits potentiellement toxiques du processus de dégradation du plastique4. Les plastiques interagissent continuellement avec leur environnement, entraînant la transformation des surfaces exposées, tout en renforçant leurs effets toxiques. Les facteurs environnementaux tels que la chaleur, l’humidité, le rayonnement ultraviolet (UV), l’ozone, les forces mécaniques, les produits chimiques et les micro-organismes contribuent à la dégradation du plastique. Bien que les conditions requises pour la minéralisation complète des plastiques en composés non toxiques soient peu probables ou naturellement lentes4,5, l'altération est l'un des processus les plus critiques affectant le devenir des plastiques marins et reste encore à comprendre. La dégradation du plastique se produit plusieurs fois plus lentement dans l’environnement marin que dans les environnements terrestres, en raison des températures plus basses et de l’intensité des UV à la surface de la mer5. Ici, les plastiques sont en contact permanent avec de l’eau, des composés chimiques et biologiques dissous et des microbes, qui peuvent agir comme catalyseurs du processus de dégradation6.

Les connaissances actuelles sur les plastiques altérés sont principalement générées par des simulations de vieillissement et des observations de plastiques collectés sur le terrain, pour lesquelles il manque les informations temporelles nécessaires. Les études de vieillissement artificiel fournissent des preuves des impacts des processus d’altération, notamment l’écaillage, la fissuration et les modifications de la rugosité de la surface7, ainsi que la libération de particules de plastique microscopiques8. Seules quelques études ont exploré le comportement naturel des matériaux plastiques aux intempéries9,10,11, mais la plupart ont une portée limitée, se concentrant sur quelques types de polymères plastiques et/ou sur des délais relativement courts. En l’absence d’outils analytiques avancés, les études antérieures n’ont pas permis de caractériser pleinement le comportement aux intempéries des plastiques environnementaux, empêchant ainsi une compréhension approfondie de leur risque environnemental. Les modifications des propriétés de surface, notamment l’hydrophobie/hydrophilie, la charge de surface et la rugosité, peuvent affecter l’adsorption des contaminants chimiques, les interactions avec les colloïdes naturels et la présence de biofilms microbiens12,13. Dans le même temps, les propriétés globales des plastiques (par exemple, le degré de cristallinité, la diffusivité et la structure moléculaire) peuvent profondément influencer la stabilité mécanique des particules de plastique et les processus chimiques d'adsorption-désorption14.