La menace omniprésente des microplastiques, de minuscules particules qui imprègnent chaque recoin de notre environnement et même notre corps, pose l'une des questions environnementales clés de notre époque. Les scientifiques et les experts en environnement sont constamment confrontés au défi de prédire où ces particules, plus petites que cinq millimètres, s'accumuleront le plus. L'identification précise des "points chauds" est cruciale pour orienter les efforts de remédiation et atténuer leur impact nocif. Une récente recherche scientifique apporte un éclairage révolutionnaire sur ce problème, révélant qu'un facteur biologique jusqu'alors négligé joue un rôle décisif dans le destin de ces particules dans les écosystèmes aquatiques.

La vie secrète des lits de rivière : Le rôle du biofilm

Au fond des rivières, des ruisseaux et le long des côtes maritimes, les surfaces de sable et de sédiments ne sont pas sans vie. Elles sont recouvertes d'une fine couche collante connue sous le nom de biofilm. Ce revêtement biologique est créé par des communautés de micro-organismes tels que des bactéries, des algues et des champignons. Ils sécrètent des substances connues sous le nom de substances polymères extracellulaires (EPS), qui créent une matrice collante qui lie les particules de sédiments entre elles. Bien que l'on ait longtemps pensé qu'une telle surface collante pourrait favoriser le piégeage des microplastiques, de nouvelles recherches menées au Massachusetts Institute of Technology (MIT) montrent exactement le contraire. Il semble que le biofilm agisse comme une sorte de "couche protectrice" qui réduit le dépôt de microplastiques.

L'étude a révélé que, dans des conditions par ailleurs égales, les sédiments enrichis en biofilm retiennent beaucoup moins de particules de microplastiques. La raison réside dans l'interaction physique entre les particules, l'eau et le substrat lui-même. Le biofilm comble les espaces microscopiques entre les grains de sable, rendant la surface plus lisse et moins "adhérente" pour les particules entrantes. Lorsqu'une particule de microplastique atterrit sur une telle surface, elle ne peut pas pénétrer plus profondément dans le sédiment, mais reste plus exposée tout en haut. De ce fait, le courant d'eau la soulève et l'emporte beaucoup plus facilement en aval. En revanche, les lits de sable nus agissent comme un piège, permettant aux particules de se déposer plus profondément parmi les grains de sable, où elles sont protégées des courants d'eau et sont plus difficiles à remobiliser.

Une expérience innovante qui éclaire les processus

Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont conçu une expérience de laboratoire précise. Ils ont utilisé un canal spécial à écoulement, une sorte de simulateur de rivière miniature, dont le fond était tapissé de sable fin. Dans certaines expériences, des tubes en plastique verticaux ont également été placés dans le sable pour simuler la présence de racines, par exemple, dans les écosystèmes de mangroves. La partie clé de la recherche était la comparaison de deux types de substrats : l'un composé de sable pur et l'autre où le sable était mélangé à un matériau biologique qui imite fidèlement le biofilm naturel et ses substances polymères extracellulaires.

Pendant l'expérience, de l'eau mélangée à de minuscules particules de plastique a été pompée à travers le canal pendant trois heures. Ensuite, la surface du lit de la rivière a été photographiée sous une lumière ultraviolette (UV). Cette technique a permis aux particules de plastique de devenir fluorescentes, c'est-à-dire de briller, ce qui a donné aux scientifiques la possibilité de mesurer quantitativement et avec précision leur concentration sur différentes surfaces. Les résultats ont été sans équivoque et ont révélé deux phénomènes clés qui affectent le dépôt de microplastiques.

Des alliés inattendus dans la lutte contre la pollution

Le premier phénomène observé était lié à la turbulence. Juste autour des racines simulées, le tourbillonnement accru de l'eau empêchait le dépôt de particules, créant des sortes de "zones protégées". Cependant, la deuxième découverte, encore plus significative, concernait l'influence du biofilm lui-même. À mesure que la proportion de biofilm simulé dans le sédiment augmentait, la quantité de plastique accumulée diminuait.

L'équipe scientifique a conclu que les polymères collants du biofilm remplissent les pores et les irrégularités entre les grains de sable, laissant moins d'espace pour "attraper" les microparticules. Comme les particules étaient plus exposées à la surface, plutôt que cachées dans les sédiments, les forces créées par le flux d'eau pouvaient plus facilement les soulever à nouveau et les emporter. Cela signifie qu'une rivière avec un fond sableux ou graveleux sans activité biologique significative retiendra probablement une part beaucoup plus importante de microplastiques qu'une rivière dont le fond est boueux et recouvert d'une riche couche de biofilm. Les zones sableuses nues deviennent ainsi des points chauds potentiels d'accumulation de microplastiques, tandis que les zones biologiquement actives ont une plus grande capacité d'auto-épuration.

Applications pratiques : Où chercher les microplastiques ?

Cette recherche fournit un "outil" inestimable pour les écologistes et les agences de protection de l'environnement. Elle donne des directives claires sur les endroits où les efforts de surveillance et de remédiation devraient être concentrés. Au lieu d'un échantillonnage aléatoire, il est maintenant possible d'identifier avec plus de certitude les habitats qui sont plus susceptibles à l'accumulation de ces particules dangereuses. Par exemple, dans les écosystèmes complexes comme les forêts de mangroves, les bordures extérieures sableuses exposées à des courants plus forts seront probablement des endroits à forte concentration de microplastiques. D'un autre côté, les zones intérieures, où le fond est boueux et riche en biofilm, pourraient contenir beaucoup moins de déchets plastiques.

Une telle approche permet une utilisation plus efficace des ressources et l'orientation des mesures de protection là où elles sont le plus nécessaires. L'identification des régions sableuses extérieures comme des points chauds potentiels en fait des zones prioritaires pour la surveillance et la protection. De plus, ces découvertes ouvrent la voie à de nouvelles stratégies d'atténuation de la pollution. Il est suggéré que les mesures de restauration de l'environnement, telles que le reboisement des zones côtières avec des plantes qui favorisent la croissance du biofilm, pourraient activement aider à réduire l'accumulation de microplastiques dans les systèmes aquatiques. Elle met en évidence le rôle puissant que les facteurs biologiques et physiques jouent dans la formation des processus de transport des particules, offrant des solutions basées sur la nature pour un problème créé par l'homme.

Source : Massachusetts Institute of Technology