Mardi
5 Octobre 2021
Les
plastiques sont des matériaux indispensables à nos activités économiques mais
qui posent aussi de graves problèmes de pollution. Il est devenu urgent de
réduire celle-ci. Ainsi la revue Science*
leur consacre une section spéciale dont
nous nous inspirerons pour rédiger ce billet.
Qu’est-ce
qu’un plastique ? C’est un polymère ; c’est à dire une longue chaine
dans laquelle sont répétées une ou deux molécules carbonées liées entre elles soit par deux de leurs
atomes de carbone soit entre un atome de carbone et un atome d’oxygène. Ainsi
le polyéthylène téréphtalate avec lequel on fait des bouteilles est une chaine
de deux monomères, l’éthylène glycol et l’acide téréphtalique, qui se lient
entre un atome de carbone et un atome d’oxygène.
Utiliser
une matière que l’on peut mouler ou modeler à chaud et qui durcit en
refroidissant ce qui permet d’obtenir une large variété d’objets identiques au
moule, est une idée ancienne. Dès le milieu du 19ème siècle on utilisait
des sécrétions de certains arbres : résines, gommes et latex pour
fabriquer des objets moulés. C’était les premiers bioplastiques car produits à
partir de substances naturelles. L’étape suivante a été de faire des bioplastiques
avec la cellulose polymère de D glucose principal constituant de la paroi squelettique
des cellules des plantes. Par traitements chimiques on extrayait la cellulose
de déchets issus du coton ou de la pulpe de bois ; ainsi ont été fabriqués
dès 1856 le celluloïd (nitrate de cellulose) très inflammable que l’on utilise
encore pour fabriquer les balles de tennis de table, la viscose (ou rayonne) à
base de cellulose et de collodion permet d’obtenir des fibres (soie
artificielle) utilisées en lingerie, la cellophane qui est un hydrate de
cellulose utilisé pour les emballages alimentaires. Les plastiques naturels ou
semi synthétiques ont été peu à peu supplantés par les plastiques issus des
carburants fossiles (pétrole, charbon). Le premier d’entre eux est la bakélite obtenu
en 1907 à partir du charbon et par la suite de 1920 à 1930 les chlorures et
acétate de polyvinyle et le polyéthylène issus de la pétrochimie. Les
plastiques issus de la pétrochimie ont pris une place prépondérante sur le marché, les masses produites sont
colossales. Voici la liste des principaux plastiques utilisés par l’industrie,
les quantités produites annuellement, et leur principale utilisation.
Polyéthylène,
116 millions de tonnes, emballages alimentaires, plateaux, casiers.
Polypropylène,
68 millions de tonnes, emballages alimentaires, revêtement intérieur des
véhicules.
Chlorure
de polyvinyle, 38 millions de tonnes, cadres de fenêtres, gaines d’isolation,
piscines gonflables, tuyaux d’arrosage.
Polyéthylène
téréphtalate, 35 millions de tonnes, bouteilles.
Polyuréthane,
27 millions de tonnes, isolation des bâtiments, garnissage des coussins et couettes, éponges de cuisine.
Polystyrène,
25 millions de tonnes, emballage du lait et de la viande, couverts jetables.
Divers,
75 millions de tonnes, fibres optiques, matériel chirurgical.
Que
deviennent ces matériaux une fois utilisés ? Ils sont, soit déversés dans
des dépôts d’ordures, soit brûlés (auquel cas ils restituent dans l’atmosphère
leur carbone sous forme de CO2, gaz à effet de serre), ou jetés n’importe où.
Très peu sont recyclés car pour les rendre aptes à leur usage on ajoute des
additifs ou on réalise des mélanges difficiles à dissocier. Les plastiques
abandonnés vont être plus ou moins dégradés : mécaniquement, par un
processus photochimique, par oxydation thermique ou par hydrolyse bactérienne.
On va les retrouver dans l’environnement sous forme de fragments dont la taille
va du méga-fragment au nano-fragment. Ils peuvent selon leur dimension et leur
densité polluer les sols, l’air, les eaux de surface et les océans. Dans les
sols s’ils sont correctement stockés dans des décharges contrôlées leur
dispersion sera contenue. Laissés abandonnés dans des décharges hors contrôle
ou jetés par négligence ils vont être dispersés et peu à peu dégradés. Les
fragments selon leur taille vont être enfouis dans le sol ou emportés par les
vents dans l’atmosphère ou entraînés par l’écoulement des eaux superficielles
vers les océans.
Dans
les sols, les plastiques peuvent altérer l’agrégation des éléments minéraux et,
s’ils sont en trop grande quantité, réduire le passage de l’eau modifiant ainsi
l’hydrologie souterraine. Un apport de plastiques peut aussi, en réduisant la
densité du sol, être favorable à la croissance des plantes. On connait mal
cependant les aspects positifs et négatifs de la présence en quantités
importantes des plastiques dans les sols.
Des
micro et nano-plastiques sont présents dans l’atmosphère et notamment dans
l’air que nous respirons. Près des zones urbaines et des lieux de fabrication
ils se déposent en grande quantité mais leur faible densité facilite leur
transport sur des longues distances. On connait mal si leur présence affecte la
qualité de l’air et l’albédo (fraction d’énergie solaire réfléchie par la
terre).
Les
plastiques entrent dans les eaux terrestres par mauvaise gestion des décharges,
déversements directs ou par érosion des sols. Une fois dans l’eau, ils peuvent
se déposer là où le courant ralentit, être dégradés dans la colonne d'eau, ou transportés vers les océans. On estime que 1 à 2 millions de tonnes de
plastiques sont transportés chaque année par les rivières vers les océans.
Les
océans reçoivent des plastiques par les rivières, les dépôts côtiers, les
dépôts atmosphériques et les rejets directs. Dans les eaux océaniques on
distingue la micro couche de surface, la charge flottante (celle que l’on
étudie le plus souvent), la charge en suspension et la charge qui se dépose
dans le fond des océans. Les plastiques ayant une densité élevée se déposent au
fond des océans ils représentent environ 40% des plastiques immergés. On trouve
d’ailleurs dans le fond des océans des zones fortement contaminées. Les 60%
restants sont des plastiques flottants. Les plastiques flottants de surface (charge
flottante) sont échantillonnés entre 10
et 100cm de profondeur et représenterait entre 0,07 millions de tonnes et 0,20
millions de tonnes de plastiques. A des profondeurs au-dessous de 1m flottent
des nano-plastiques, fins aux formes angulaires. Les plastiques flottants de
surface sont les plus dangereux ; ils affectent l’écologie (ingestion
souvent mortelle pour les espèces marines) et les fonctions biochimiques de la
couche océanique qui couvre les deux tiers de la surface de la planète.
Les
plastiques sont présents partout. La dangerosité de cette pollution est surtout
visible sur les animaux marins mais qu’en est-il de leur présence dans l’air que
nous respirons et dans la terre qui nourrit les plantes ? Il est temps que
nous réduisions leur utilisation et que nous nous attachions à leur recyclage.
*Section
spéciales sur les plastiques. Science
2 juillet 2021, N°6550, PP.34-69.
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