Le monde est jonché de milliards de morceaux de plastique micro et nanoscopiques. Ceux-ci peuvent être plus petits qu'un virus – juste la bonne taille pour perturber les cellules et même modifier l'ADN. Les chercheurs les trouvent presque partout où ils ont regardé, de la neige antarctique au sang humain.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Communications de la natureles scientifiques ont délimité le processus moléculaire qui fait que ces petits morceaux se brisent en si grandes quantités. Depuis qu'il a frappé le marché il y a 75 ans, le plastique est devenu omniprésent – et donc, vraisemblablement, ont des nanoplastiques. Il s'avère que les qualités qui rendent le plastique solide et flexible le rendent également sujet à la formation de nanoplastiques – c'est vrai pour 75 à 80% de tous les plastiques utilisés, qui sont appelés polymères semi -stallins dans la communauté.
Sanat Kumar, Michael Bykhovsky et Charo Gonzalez-Bykhovsky, professeur de génie chimique chez Columbia Engineering, ont dirigé l'effort de recherche.
Si vous regardez un morceau de plastique à travers un microscope puissant, vous verrez des couches alternées de matériau dur et de matériau doux. Dans les couches dures, les molécules en plastique sont organisées de manière rigide en structures cristallines fortes. Dans les couches douces, les molécules manquent de structure et forment une masse douce et amorphe. Lorsque des milliers de ces couches sont empilées, elles créent un matériau léger, durable et extrêmement polyvalent. Surtout, ces matériaux tirent leurs propriétés uniques à travers la connectivité entre les phases douces et dures.
Dans leur article, les chercheurs expliquent comment se forment les nanoplastiques. Ils ont découvert que le processus commence dans les couches douces, qui s'affaiblissent dans le temps en raison de la dégradation de l'environnement et peuvent se casser même lorsque le plastique n'est pas soumis à un stress. En eux-mêmes, ces pièces douces se décomposent rapidement dans l'environnement. Des problèmes surviennent lorsque la défaillance d'une couche douce permet aux couches dures de se casser. Ces fragments cristallins sont les nano- et microplastiques qui peuvent persister dans l'environnement pendant des siècles et causer des dommages importants aux êtres vivants, y compris les humains.
Dans cette interview, Kumar discute de ce travail.
Comment cet article contribue-t-il à notre compréhension des nanoplastiques?
Il y a beaucoup de preuves anecdotiques de nanoplastiques – les gens les ont trouvés partout et les ont vus se former – mais personne n'avait déterminé les mécanismes derrière la façon dont ils se forment.
Qu'avez-vous découvert?
75% de tout le plastique utilisé a une sorte de structure de brique et de mortier. Il est fait de couches alternées vraiment minces: dure, douce, dure, douce, etc. Nous savons depuis les années 1950 que les trucs doux maintiennent les trucs durs ensemble. Ce que nous montrons dans la nouvelle étude, c'est la facilité avec laquelle ces connecteurs doux se cassent même dans des conditions de repos comme dans une décharge. Une fois que cette couche échoue, les segments durs n'ont nulle part où aller – ils se dispersent dans l'environnement.
Pourquoi est-ce un problème?
Ces pièces flottent, et certaines finissent dans le corps humain. Les plus petites pièces traversent les cellules et dans le noyau, où elles peuvent commencer à jouer avec l'ADN. Les nano- et microplastiques, qui semblent avoir des tailles et des formes similaires à l'amiante, soulèvent le potentiel qu'ils pourraient provoquer le cancer, les maladies cardiaques / accident vasculaire cérébrale et d'autres maladies.
Y a-t-il une solution d'ingénierie pour résoudre ce problème?
Nos résultats suggèrent que l'ingénierie que l'architecture des couches souples soit plus résiliente diminuerait la quantité de fragments cristallins qui se cassent. De toute évidence, la focalisation doit être placée sur ce point pour réduire la quantité de micro et nanoplastiques créées par dégradation normale du polymère.
Comment une meilleure compréhension des nanoplastiques peut-elle améliorer la santé humaine?
Seuls 2% des plastiques sont recyclés, principalement parce qu'il est trop cher. Mais si vous jetez simplement du plastique dans l'environnement, cela crée des micro et des nanoplastiques qui semblent provoquer des problèmes de santé. Si vous y réfléchissez de cette façon, si vous devez choisir entre les problèmes de santé qui pourraient être créés par les nanoplastiques par rapport au coût du recyclage, alors peut-être qu'il est en fait moins cher de recycler.
