Nous discutons avec Maria Shilova — chercheuse au Centre pour les technologies propres et l'utilisation efficace de la biomasse (CCBRE) et doctorante dédiée à l'étude de l'une des plus grandes menaces environnementales de notre époque — les microplastiques, qui polluent en permanence les sols et les abords des routes. Les recherches au Centre pour les technologies propres se concentrent sur le développement de méthodes pour leur détection, leur quantification et leur suivi dans l'environnement du sol. C'est la première étape obligatoire vers la création de technologies de purification efficaces.

Avec Maria Shilova, nous chercherons également des réponses aux questions suivantes : Comment les microplastiques pénètrent-ils dans les sols et les plantes, quelles technologies les scientifiques utilisent-ils pour détecter les particules microscopiques, la vitesse à laquelle les microplastiques se propagent dans les sols selon leur type et le type de polymère lui-même, comment les municipalités, les institutions publiques et les entreprises privées pourraient appliquer la recherche dans la pratique, et enfin, pourquoi l'exemple personnel est important pour construire des habitudes durables dans la communauté.

Quel est votre rôle principal au Centre pour les technologies propres (CCBRE) et pourquoi avez-vous concentré vos recherches spécifiquement sur la pollution par les microplastiques dans les sols routiers et urbains ?

Au CCBRE, je travaille comme associée de recherche junior et je développe mon projet de doctorat « Migration des microplastiques dans les sols » sous la supervision scientifique du Prof. Violina Rizova et du Prof. Petar Mandaliev.

Les microplastiques sont un sujet relativement nouveau et extrêmement actuel dans la recherche scientifique. Le nombre d'articles scientifiques sur les propriétés des microplastiques, les méthodes pour leur identification et leur impact environnemental croît de manière exponentielle. Jusqu'au début du 21e siècle, le sujet des microplastiques était relativement peu étudié, et ce n'est qu'au cours des deux dernières décennies qu'il a attiré sérieusement l'attention de la communauté scientifique, même si l'humanité utilise largement des produits à base de polymères depuis environ 80 ans. Mais même avec une telle diligence de la part des scientifiques, que nous avons observée ces dernières années, il reste des questions controversées et non résolues. Ma tâche est de chercher des réponses à ces questions pendant mes études doctorales. Je ne les trouverai probablement pas toutes, bien sûr, mais même un grain de nouvelles connaissances sur les microplastiques peut être très important pour les recherches ultérieures.

Quant aux préférences personnelles dans le domaine scientifique — j'ai toujours été intéressée par le travail avec les polluants technosphériques ; ils ne sont pas naturels pour les écosystèmes, ils ont des propriétés physico-chimiques complètement différentes de celles des composants naturels, et, bien sûr, parallèlement aux problèmes mondiaux actuels, il y a toujours des questions pratiques plus petites, et en les résolvant, nous progressons lentement mais sûrement vers la compréhension de l'ensemble.

 

Quel est le mécanisme de migration de ces microplastiques vers les terres agricoles adjacentes, et avez-vous des données spécifiques sur la façon dont ils modifient les propriétés du sol et comment ils pénètrent dans les plantes ?

Il existe de nombreux mécanismes de migration : le transport atmosphérique et le mouvement des organismes vivants, les canaux fluviaux, de surface et d'égout.

Par exemple, s'il y a une route près des terres agricoles (et il y en a certainement, car les machines agricoles doivent se déplacer), alors une grande quantité de microplastiques, formés par l'abrasion des pneus de voiture, sera concentrée directement sur la route et ses abords. Sous l'effet du vent, ils peuvent, avec d'autres poussières routières, être transportés sur de très longues distances, car ils sont très petits (les microplastiques sont de l'ordre du micron), ce qui signifie qu'ils sont assez légers et peuvent parcourir de longues distances par les courants atmosphériques.

Les microplastiques peuvent pénétrer dans les agroécosystèmes avec l'eau lors de l'irrigation ; les eaux de surface sont le plus souvent utilisées pour l'irrigation, et elles contiennent déjà elles-mêmes des microplastiques. Il existe des publications sur la détection de particules microplastiques dans les affluents du Danube, de la Maritsa et des cascades de Batak. Dans tous les cas, ils finissent par se retrouver dans le sol des terres agricoles.

Et, bien sûr, le paillage plastique et l'utilisation d'engrais à libération lente sont les sources les plus importantes de pollution des terres agricoles. Sous l'effet des rayonnements ultraviolets, des impacts mécaniques, de l'activité biologique et du stress thermique, les grosses particules de plastique se décomposent en particules de plus en plus petites, et le processus est assez long. À un certain moment, les microplastiques atteignent des tailles auxquelles ils cessent pratiquement de se dégrader biologiquement.

L'effet des particules microplastiques sur le sol a déjà été suffisamment étudié. À ce jour, on sait que les microplastiques sont de très forts adsorbants et, avec les substances retenues à leur surface, ils affectent l'acidité du sol, la conductivité électrique, l'équilibre géochimique, la densité et la structure. Avec les microplastiques, des métaux lourds, des dioxines, des pesticides, des colorants, des stabilisants et d'autres produits chimiques pénètrent dans le sol — en général — une large gamme de substances chimiques potentiellement dangereuses.

Les microplastiques peuvent pénétrer dans les plantes lors de l'arrosage (si l'eau est contaminée), par les cellules épidermiques des racines des plantes (par interaction avec un sol contaminé), et par les pores d'échange gazeux des feuilles (plus souvent en raison du transport atmosphérique des particules). Si le plastique est plus gros que 10 microns, il rencontrera une barrière physique insurmontable et ne pourra tout simplement pas entrer dans la plante, à moins que les plantes n'aient des zones endommagées. Les microplastiques plus petits qu'un micromètre agissent sur eux au niveau subcellulaire et moléculaire. Les microplastiques dont la taille varie de 1 à 10 micromètres migrent à l'intérieur de la plante.

 

Quelles technologies utilisez-vous en laboratoire pour détecter ces particules microscopiques, et quelles solutions spécifiques développez-vous au Centre pour les technologies propres (CCBRE) pour la détection et la quantification des microplastiques dans l'environnement du sol ?

Le moyen le plus simple de détecter les particules microplastiques est de les regarder au microscope. Cela est réalisable dans presque tous les laboratoires, une méthode assez rapide et peu coûteuse grâce à laquelle les particules microplastiques peuvent être identifiées visuellement, mais elle n'est pas toujours suffisante. Premièrement, parfois la résolution optique de l'appareil ne permet pas de détecter de manière fiable toutes les particules microplastiques, et deuxièmement, certains minéraux et composants organiques du sol peuvent ressembler à des microplastiques mais n'en sont pas.

Par conséquent, nous utilisons une méthode d'analyse chimique plus fiable — la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), grâce à laquelle nous obtenons une confirmation fiable de la composition chimique du polymère. L'essence de la méthode est que l'échantillon est irradié avec de la lumière infrarouge — les liaisons moléculaires du polymère absorbent le rayonnement à des fréquences précisément définies caractéristiques des groupes fonctionnels respectifs. Le détecteur enregistre les fréquences absorbées, construit un spectre, et sur la base de la position des bandes caractéristiques (une sorte d'« empreinte digitale » de la substance), il détermine de quel type de polymère la particule est faite. Une de nos principales tâches pour l'année à venir est de déterminer la vitesse à laquelle les microplastiques se propagent dans les sols selon le type de sol et le type de polymère lui-même. La purification des sols contaminés par les microplastiques reste un défi scientifique sérieux dans le monde entier. Par conséquent, actuellement, au CCBRE, nous nous concentrons sur le développement de méthodes pour leur détection, leur quantification et leur suivi dans l'environnement du sol. C'est la première étape obligatoire vers la création de technologies de purification efficaces. En étudiant la migration de différents polymères et leur interaction avec différents types de sols, nous créons une base scientifique pour de futures solutions de remédiation des sites contaminés et pour limiter le risque de pénétration des microplastiques dans les cultures agricoles et la chaîne alimentaire.

 

Comment les municipalités, les institutions publiques et les entreprises privées pourraient-elles appliquer vos recherches dans la pratique pour réduire la pollution ?

Les résultats de nos recherches peuvent aider à identifier les principales sources de microplastiques et à identifier les zones les plus à risque de pollution. Si nous savons d'où viennent les particules et comment elles se propagent dans différents types de sols, nous pouvons proposer des mesures plus efficaces pour les limiter. Pour les municipalités, cela signifie une meilleure surveillance des territoires routiers, des espaces verts urbains et des zones à fort trafic automobile. Les institutions publiques peuvent utiliser les données scientifiques lors de l'élaboration de politiques et de normes pour le contrôle des microplastiques dans les sols et les eaux, ainsi que dans l'évaluation des risques environnementaux.

De leur côté, les entreprises peuvent orienter leurs ressources vers le développement de matériaux plus durables, réduire l'utilisation de produits en plastique à usage unique et mettre en œuvre des technologies qui limitent le rejet de microplastiques dès le processus de production. À long terme, l'approche la plus efficace est la prévention. Il est beaucoup plus facile d'empêcher les microplastiques de pénétrer dans l'environnement que d'essayer ensuite de les éliminer des sols et des ressources en eau. C'est précisément pourquoi la recherche scientifique et les mesures pratiques doivent aller de pair.

 

Les données du CCBRE aideront-elles à mettre à jour la législation environnementale européenne, et en même temps — quelles sont les mesures les plus efficaces pour réduire les microplastiques dans notre vie quotidienne ?

Les preuves scientifiques sont le fondement de toute législation environnementale efficace. Plus il y a d'informations fiables sur la distribution, la migration et l'impact des microplastiques, plus les futurs actes réglementaires peuvent être fondés aux niveaux national et européen. Notre travail peut contribuer à ce corpus commun de connaissances utilisé par la communauté scientifique et les institutions dans la prise de décision.

Rappelons-nous les mots de René Dubos : « Penser globalement, agir localement. » Le plus grand changement qui peut se produire concernant l'étude des microplastiques est la normalisation de toutes les méthodes, de l'échantillonnage à la vérification des données. Ce n'est qu'à condition que les scientifiques du monde entier agissent selon le même protocole lors des recherches que nous aurons l'opportunité de regarder rationnellement l'image du monde et de dire avec certitude : à quel point les microplastiques sont réellement dangereux dans des conditions données.

Nous sommes tous des consommateurs. Maintenant, nous pouvons faire le choix de changer nos habitudes de consommation : choisir des cosmétiques ou des produits d'entretien ménager sans microplastiques (dans certains pays, la production de tels produits est déjà interdite au niveau national), minimiser l'utilisation d'emballages en plastique, utiliser des sacs réutilisables ou des filets de marché lors des achats dans les épiceries, et éviter de choisir des vêtements en tissus synthétiques. Le consommateur a le pouvoir de choisir ce qu'il utilise, et si nous décidons d'abandonner lentement les synthétiques, les commerçants et les fabricants seront stimulés pour s'adapter aux nouvelles attitudes des consommateurs. Je pense que sur ces petits choix personnels, quelque chose de très grand et d'important se construit chaque jour.

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