Ces dernières années, on s’est de plus en plus préoccupé du fait que de minuscules particules connues sous le nom de microplastiques apparaissent pratiquement partout sur Terre, de la glace polaire au sol, en passant par l’eau potable et la nourriture. Formées lorsque les plastiques se décomposent en morceaux de plus en plus petits, ces particules sont consommées par les humains et d’autres créatures, avec des effets potentiels inconnus sur la santé et l’écosystème. L’eau en bouteille constitue un des principaux axes de recherche. Il a été démontré que chaque récipient contient des dizaines de milliers de fragments identifiables.
Étude : Imagerie chimique rapide d’une seule particule de nanoplastiques par microscopie SRS
Grâce à une technologie nouvellement perfectionnée, les chercheurs sont entrés dans un tout nouveau monde plastique : le domaine mal connu des nanoplastiques, le rejeton de microplastiques qui se sont encore plus dégradés. Ils ont compté et identifié pour la première fois ces minuscules particules dans l’eau en bouteille. Ils ont constaté qu’en moyenne, un litre contenait quelque 240 000 fragments de plastique détectables, soit 10 à 100 fois plus que les estimations précédentes, basées principalement sur des tailles plus grandes.
L’étude vient d’être publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.
Les nanoplastiques sont si minuscules que, contrairement aux microplastiques, ils peuvent passer par les intestins et les poumons directement dans la circulation sanguine et de là vers les organes, notamment le cœur et le cerveau. Ils peuvent envahir des cellules individuelles et traverser le placenta jusqu’au corps des bébés à naître. Les scientifiques médicaux s’empressent d’étudier les effets possibles sur une grande variété de systèmes biologiques.
« Auparavant, ce n’était qu’une zone sombre, inexplorée. Les études de toxicité ne faisaient que deviner ce qu’il y avait là-dedans », a déclaré Beizhan Yan, co-auteur de l’étude et chimiste environnemental à l’Observatoire terrestre Lamont-Doherty de l’Université de Columbia. « Cela ouvre une fenêtre où nous pouvons regarder un monde qui ne nous était pas exposé auparavant. »
Dans le monde, la production de plastique approche les 400 millions de tonnes par an. Plus de 30 millions de tonnes sont déversées chaque année dans l’eau ou sur terre, et de nombreux produits fabriqués à partir de plastique, notamment les textiles synthétiques, libèrent des particules lorsqu’ils sont encore utilisés. Contrairement à la matière organique naturelle, la plupart des plastiques ne se décomposent pas en substances relativement inoffensives ; ils se divisent et se redivisent en particules de plus en plus petites de même composition chimique. Au-delà des molécules uniques, il n’y a aucune limite théorique à leur taille.
Les microplastiques sont définis comme des fragments allant de 5 millimètres (moins d’un quart de pouce) à 1 micromètre, 1 millionième de mètre ou 1/25 000e de pouce. Un cheveu humain mesure environ 70 micromètres de diamètre. Les nanoplastiques, particules inférieures à 1 micromètre, se mesurent en milliardièmes de mètre.
Les plastiques présents dans l’eau en bouteille sont devenus un problème public en grande partie après qu’une étude de 2018 ait détecté une moyenne de 325 particules par litre ; des études ultérieures ont multiplié ce nombre plusieurs fois. Les scientifiques soupçonnaient qu’il y en avait encore plus que ce qu’ils avaient jusqu’à présent compté, mais des estimations raisonnables s’arrêtaient à des tailles inférieures au micromètre, la limite du nanomonde.
« Les gens ont développé des méthodes pour voir les nanoparticules, mais ils ne savaient pas ce qu’ils regardaient », a déclaré l’auteur principal de la nouvelle étude, Naixin Qian, étudiant diplômé en chimie à Columbia. Elle a noté que des études antérieures pouvaient fournir des estimations globales de la masse nanométrique mais, pour la plupart, ne pouvaient pas compter les particules individuelles ni identifier celles qui étaient du plastique ou autre chose.
La nouvelle étude utilise une technique appelée microscopie à diffusion Raman stimulée, qui a été co-inventée par le co-auteur de l’étude, Wei Min, biophysicien de Columbia. Cela implique de sonder des échantillons avec deux lasers simultanés réglés pour faire résonner des molécules spécifiques. En ciblant sept plastiques courants, les chercheurs ont créé un algorithme basé sur les données pour interpréter les résultats. « C’est une chose de détecter, mais une autre de savoir ce que vous détectez », a déclaré Min.
Les chercheurs ont testé trois marques d’eau en bouteille populaires vendues aux États-Unis (ils ont refusé de citer lesquelles), analysant des particules de plastique mesurant jusqu’à seulement 100 nanomètres. Ils ont repéré entre 110 000 et 370 000 particules dans chaque litre, dont 90 % étaient des nanoplastiques ; le reste était des microplastiques. Ils ont également déterminé lesquels des sept plastiques spécifiques il s’agissait et ont cartographié leurs formes et qualités qui pourraient être utiles à la recherche biomédicale.
L’un des plus courants était le polyéthylène téréphtalate ou PET. Ce n’était pas surprenant puisque c’est de cela que sont faites de nombreuses bouteilles d’eau. (Il est également utilisé pour les sodas en bouteille, les boissons pour sportifs et des produits tels que le ketchup et la mayonnaise.) Il pénètre probablement dans l’eau sous forme de morceaux se détachant lorsque la bouteille est pressée ou exposée à la chaleur. Une étude récente suggère que de nombreuses particules pénètrent dans l’eau lorsque vous ouvrez ou fermez le bouchon à plusieurs reprises, et que de minuscules morceaux s’abrasent.
Cependant, le PET était dépassé en nombre par le polyamide, un type de nylon. Ironiquement, a déclaré Beizhan Yan, cela provient probablement de filtres en plastique utilisés soi-disant pour purifier l’eau avant sa mise en bouteille. Les autres plastiques courants découverts par les chercheurs étaient le polystyrène, le chlorure de polyvinyle et le polyméthacrylate de méthyle, tous utilisés dans divers processus industriels.
Une minuscule particule de plastique polystyrène imagée par une nouvelle technique microscopique. Son diamètre est d’environ 200 nanomètres, soit 200 milliardièmes de mètre. (Avec l’aimable autorisation de Naixin Qian)
Une réflexion quelque peu inquiétante : les sept types de plastique recherchés par les chercheurs ne représentaient qu’environ 10 % de toutes les nanoparticules trouvées dans les échantillons ; ils n’ont aucune idée de ce que sont les autres. S’il s’agit uniquement de nanoplastiques, cela signifie qu’ils pourraient se chiffrer en dizaines de millions par litre. Mais il pourrait s’agir de presque n’importe quoi, « indiquant la composition complexe des particules à l’intérieur d’un échantillon d’eau apparemment simple », écrivent les auteurs. « L’existence commune de matière organique naturelle nécessite certainement une distinction prudente. »
Les chercheurs vont désormais au-delà de l’eau en bouteille. « Il existe un vaste monde de nanoplastiques à étudier », a déclaré Min. Il a noté que les nanoplastiques représentent beaucoup moins en masse que les microplastiques, mais « ce n’est pas la taille qui compte. Ce sont les chiffres, car plus les choses sont petites, plus elles peuvent facilement pénétrer à l’intérieur de nous ».
Entre autres choses, l’équipe prévoit d’examiner l’eau du robinet, qui contient également des microplastiques, bien que beaucoup moins que l’eau en bouteille. Beizhan Yan mène un projet visant à étudier les microplastiques et les nanoplastiques qui finissent dans les eaux usées lorsque les gens font la lessive. Selon ses calculs, des millions par charge de 10 livres proviennent de matériaux synthétiques qui composent de nombreux articles. Lui et ses collègues conçoivent des filtres pour réduire la pollution provenant des machines à laver commerciales et résidentielles. L’équipe identifiera bientôt les particules dans la neige que les collaborateurs britanniques collectent à pied à travers l’ouest de l’Antarctique. Ils collaborent également avec des experts en santé environnementale pour mesurer les nanoplastiques dans divers tissus humains et examiner leurs effets sur le développement et neurologiques.
« Il n’est pas totalement inattendu de trouver autant de choses de ce genre », a déclaré Qian. « L’idée est que plus les choses sont petites, plus il y en a. »
L’étude a été co-écrite par Xin Gao et Xiaoqi Lang du Département de chimie de Columbia, Huipeng Deng et Teodora Maria Bratu de Lamont-Doherty, Qixuan Chen de la Mailman School of Public Health de Columbia ; et Phoebe Stapleton de l’Université Rutgers.
