Pourquoi mesurer les microplastiques est un véritable casse-tête
Des fragments de plastique de très petite taille peuvent se mélanger aux grains de sable, aux matières organiques ou aux sédiments. Les repérer ne suffit pas toujours : il faut aussi confirmer leur nature chimique.
Les microplastiques, définis comme des particules de plastique de moins de 5 millimètres, posent un défi majeur aux scientifiques en raison de leur taille minuscule et de leur mélange avec d’autres éléments dans l’environnement. Leur détection est complexe car ils se trouvent souvent dans des matrices comme le sol, le compost ou les boues d’épuration, où ils se mélangent à des grains minéraux, des fibres végétales ou des microorganismes. Selon la méthode utilisée pour les extraire et les analyser, les résultats peuvent varier considérablement : certaines techniques permettent de détecter jusqu’à 15 fois plus de particules que d’autres. Cette variabilité souligne l’importance de comprendre précisément les protocoles employés pour interpréter les chiffres obtenus.
Avant toute analyse, les échantillons contenant des microplastiques doivent être préparés avec soin. Cette étape consiste à séparer les particules de plastique des autres composants présents dans l’échantillon, comme la matière organique ou les minéraux. Les protocoles incluent souvent le séchage, le tamisage pour séparer les particules selon leur taille, et l’utilisation de réactifs pour éliminer sélectivement la matière organique. Une solution saline dense permet ensuite de séparer les plastiques, qui flottent, des particules minérales, qui coulent. Cependant, cette préparation n’est pas sans risques : un traitement trop agressif peut endommager les plastiques, tandis qu’un traitement trop doux peut laisser des résidus organiques qui ressemblent à des microplastiques. Les laboratoires utilisent des échantillons témoins, appelés « blancs », pour détecter d’éventuelles contaminations pendant la manipulation.
Une fois les particules isolées, les chercheurs utilisent plusieurs méthodes pour les identifier. L’observation visuelle permet de repérer des fibres, des fragments ou des films, mais elle ne suffit pas toujours à confirmer la présence de plastique. Par exemple, une fibre bleue peut provenir d’un textile synthétique ou d’une contamination en laboratoire. Pour éviter ces erreurs, les scientifiques utilisent des techniques comme la spectroscopie infrarouge ou la spectroscopie Raman, qui analysent la signature chimique des particules. Ces méthodes fonctionnent comme une empreinte digitale : chaque type de plastique, comme le polyéthylène (PE), le polyéthylène téréphtalate (PET) ou l’acide polylactique (PLA), produit un signal unique. Cependant, ces techniques ont des limites : les particules très petites ou recouvertes de biofilms sont difficiles à analyser.
Pour contourner les limites des méthodes visuelles, les chercheurs utilisent des techniques chimiques qui transforment le plastique en molécules caractéristiques avant de les analyser. La chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC/MS) ou la pyrolyse-GC/MS permettent de mesurer la quantité de plastique présente dans un échantillon, même si les particules sont trop petites pour être comptées individuellement. Ces méthodes ne donnent pas le nombre de particules, mais la masse de matière plastique. Par exemple, pour des plastiques biodégradables comme le poly(succinate de butyle) (PBS) ou le polybutylène adipate téréphtalate (PBAT), les scientifiques recherchent des molécules spécifiques issues de leur dégradation. La résonance magnétique nucléaire (RMN) complète ces analyses en identifiant la structure chimique des polymères. Cependant, ces techniques détruisent souvent l’échantillon, perdant ainsi des informations comme la taille ou la forme des particules.
Les plastiques dits biodégradables ne disparaissent pas toujours complètement dans l’environnement. Un fragment peut devenir invisible à l’œil nu sans que le matériau ait été entièrement dégradé. La vraie question n’est pas seulement de savoir si le plastique est encore visible, mais de comprendre où se trouve le carbone qui le composait. Lorsqu’un plastique biodégradable se dégrade en présence d’oxygène, une partie de son carbone est transformée en dioxyde de carbone (CO₂), mais une autre partie peut se fragmenter en particules plus petites, rester sous forme de résidus plastiques ou être incorporée dans la biomasse microbienne. Par exemple, des études ont montré que des plastiques comme le PBS ou le PBAT, testés dans des conditions proches du compostage domestique, peuvent suivre différentes trajectoires : certains produisent davantage de CO₂, d’autres laissent des résidus ou sont temporairement incorporés dans la matière organique. Une absence de fragments visibles ne signifie donc pas une disparition totale du plastique.
L’analyse des microplastiques ressemble à une enquête où chaque méthode apporte une pièce du puzzle. L’extraction prépare l’échantillon, la microscopie donne des indices visuels, l’infrarouge et le Raman identifient des signatures moléculaires, et les méthodes chromatographiques mesurent des quantités de plastique. Aucune technique ne fournit à elle seule une réponse complète. Par exemple, une étude récente a combiné la mesure du CO₂ produit, l’analyse du carbone organique total et des méthodes chromatographiques pour suivre le devenir de plastiques biodégradables dans des conditions de compostage domestique. Ces travaux montrent que les trajectoires des plastiques varient selon leur composition et leur environnement. L’enjeu est donc de choisir la bonne méthode en fonction de la question posée : compter les particules, mesurer une masse de plastique ou suivre sa dégradation chimique.
