Les plastiques sont partout – de l'emballage et des textiles aux appareils électroniques et médicaux. À mesure que les déchets plastiques se décomposent, il libère des particules microscopiques qui peuvent pénétrer nos écosystèmes, entraver la croissance des plantes et potentiellement transférer des polluants nocifs aux organismes, y compris les humains. Par conséquent, ces particules en plastique sont une menace potentielle pour l'écosystème, en particulier dans leur forme nanoparticulée (1 à 100 nm de diamètre), qui peut pénétrer l'environnement à travers différentes voies, y compris le sol sous nos pieds.
Dans cet esprit, une équipe de chercheurs du Japon a décidé d'étudier le comportement de migration des nanoplastiques dans différents types de sols. L'étude a été dirigée par Kyouhei Tsuchida, un doctorat. Étudiant de l'Institut national des sciences et de la technologie industrielles avancées (AIST) et de l'Université Waseda, au Japon, avec les autres étudiants Yukari Imoto, Takeshi Saito et Junko Hara également de l'AIST, et le professeur Yoshishige Kawabe du Département des ressources et de l'ingénierie de l'environnement de l'Université Waseda. Cette étude a été publiée en ligne dans la revue Science de l'environnement total le 4 avril 2025.
Les chercheurs se sont concentrés sur l'adsorption des nanoplastiques sur le sol et les caractéristiques d'agrégation des nanoplastiques et des particules de sol dans des conditions de pH variables. « Les propriétés d'agrégation des nanoplastiques et leur adsorption sur les surfaces des particules de sol sont connues pour affecter leur migration dans le sol », note Tsuchida. « Nous avons mené des expériences pour analyser ces traits pour mieux comprendre la migration des nanoplastiques. »
L'équipe de recherche s'est concentrée sur trois aspects majeurs. Premièrement, l'homo ou l'auto-agggation des nanoplastiques. Deuxièmement, les propriétés d'adsorption des nanoplastiques sur le sol, et troisièmement, comment l'adsorption des nanoplastiques affecte l'agrégation des particules du sol.
Pour comprendre le comportement des nanoplastiques dans différentes conditions de sol, les chercheurs ont utilisé deux types de sol différents: l'andosol (sol volcanique) et le sable fin. « L'andosol et le sable fin ont des propriétés extrêmement différentes, et nous avons utilisé ces deux-là pour avoir une idée plus large de la façon dont le comportement des nanoplastiques change en ce qui concerne la composition du sol et les caractéristiques de surface », explique le co-auteur Hara.
Pour les études d'auto-agrégation des nanoplastiques, l'équipe a d'abord préparé une suspension de nanoparticules de polystyrène dans trois conditions de pH différentes. De plus, ils ont déterminé sa taille de particules, sa taille de particules agrégés et son potentiel zêta – une mesure de la charge électrique sur les surfaces des particules, ce qui aide à déterminer la stabilité des nanoparticules.
De plus, les chercheurs ont testé les propriétés d'adsorption des nanoparticules de polystyrène sur les deux types de sols dans des conditions de pH variables. Pour analyser le comportement d'adsorption, les chercheurs ont utilisé des tests d'adsorption par lots. « Nous avons utilisé des tests d'adsorption par lots pour mieux comprendre comment les particules en plastique s'accumulent dans les pores du sol. Cette propriété n'a pas été bien expliquée dans les études de colonne », explique le co-auteur Kawabe.
L'analyse de l'agrégation et de l'adsorption impliquait des techniques instrumentales avancées, y compris la diffraction du laser, la spectroscopie UV et l'analyse potentielle Zeta. Selon les résultats, aucune agrégation n'a été observée dans les nanoparticules de polystyrène en raison de la charge négative élevée sur les nanoparticules de polystyrène.
« Le potentiel zêta hautement négatif des nanoparticules de polystyrène provoque une répulsion entre les particules et n'est pas affecté par les changements de pH », rapporte Tsuchida. « Cela contrastait avec celui observé pour les propriétés d'adsorption des nanoplastiques sur le sol. Des nanoparticules de polystyrène adsorbées sur le sol, qui a été influencée par le pH, et en outre l'agrégation des particules de sol. »
Les résultats suggèrent donc que le type de sol et le pH de la solution peuvent modifier de manière critique le mouvement des nanoplastiques dans le sol. Comprendre ces aspects cruciaux pourrait aider à réformer les politiques et les stratégies pour atténuer la pollution plastique.
