Les pailles sont l’un des déchets plastiques les plus courants trouvés sur les côtes. Alors que de plus en plus de produits en plastique sont produits, consommés et éliminés, les scientifiques et les fabricants développent des matériaux alternatifs qui fonctionnent tout aussi bien et ne contribuent pas à la pollution plastique persistante dans l'environnement.

Mais tous les plastiques ne sont pas créés de la même manière :différents fabricants ont des formulations différentes de polymères de base, tels que l'acide polylactique (PLA) et le polypropylène (PP), et d'additifs chimiques. Cela signifie que différentes formulations de plastique se comportent différemment dans l'environnement et se décomposent dans l'océan à des rythmes différents.

Il existe sur le marché de nouveaux matériaux qui s'éloignent des produits dérivés du pétrole, comme le diacétate de cellulose (CDA), un polymère dérivé de la pâte de bois largement utilisé dans les biens de consommation, et les scientifiques de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) ont travaillé quantifier la durée de vie environnementale d'un large éventail de produits en plastique et répondre à la question non résolue :combien de temps les pailles durent-elles dans l'océan ?

Dans un nouvel article publié dans ACS Sustainable Chemistry &Engineering , les scientifiques du WHOI Collin Ward, Bryan James, Chris Reddy et Yanchen Sun ont comparé différents types de pailles en plastique et en papier pour voir lesquels se dégradent le plus rapidement dans l'océan côtier. Ils se sont associés à des scientifiques de l'entreprise de fabrication de bioplastiques Eastman.

"Nous ne savons pas exactement combien de temps les plastiques durent dans l'océan, c'est pourquoi nous avons conçu des méthodes pour mesurer la vitesse à laquelle ces matériaux se dégradent", a déclaré Ward. "Il s'avère que dans ce cas, certaines pailles en bioplastique se dégradent assez rapidement, ce qui est une bonne nouvelle."

Leur approche consistait à suspendre huit types différents de pailles dans un réservoir d'eau de mer s'écoulant continuellement de Martha's Vineyard Sound, dans le Massachusetts. Cette méthode contrôlait également la température, l’exposition à la lumière et d’autres variables environnementales pour imiter l’environnement marin naturel. Toutes les pailles ont été surveillées pour détecter tout signe de dégradation pendant 16 semaines, et les communautés microbiennes se développant sur les pailles ont été caractérisées.

"Mon intérêt a été de comprendre le devenir, la persistance et la toxicité du plastique et comment nous pouvons utiliser ces informations pour concevoir des matériaux de nouvelle génération qui sont meilleurs pour les humains et la planète", a déclaré James. "Nous avons la capacité unique de pouvoir amener l'environnement océanique sur terre dans nos réservoirs du laboratoire des systèmes environnementaux. Cela nous donne un environnement très contrôlé avec de l'eau de mer naturelle."

Ils ont testé des pailles en CDA, polyhydroxyalcanoates (PHA), papier, PLA et PP. Au cours des semaines où les pailles ont été immergées dans les réservoirs, le CDA, le PHA et les pailles en papier se sont dégradés jusqu'à 50 %, projetant une durée de vie environnementale de 10 à 20 mois dans l'océan côtier. Les pailles PLA et PP n'ont montré aucun signe mesurable de dégradation.

Les scientifiques ont ensuite comparé deux pailles en CDA, l'une solide et l'autre en mousse, toutes deux fournies par Eastman. La paille fabriquée à partir de mousse de CDA était un prototype destiné à déterminer si l'augmentation de la surface accélérerait la décomposition. Ils ont découvert que le taux de dégradation de la paille en mousse était 184 % plus rapide que celui de son homologue solide, ce qui se traduit par une durée de vie environnementale projetée plus courte que celle des pailles en papier.

"Les aspects uniques de cette paille en mousse sont qu'elle peut avoir une durée de vie plus courte que les pailles en papier, tout en conservant les propriétés dont vous bénéficiez d'une paille en plastique ou en bioplastique", a déclaré James, ce qui en fait une alternative prometteuse aux pailles en plastique conventionnelles. par rapport aux pailles en papier, qui se dégradent rapidement dans l'océan mais gâchent l'expérience utilisateur en devenant détrempées, selon les auteurs.

« Cette étude peut être extrêmement précieuse pour les fabricants de pailles en fournissant des données informées et transparentes lors de la sélection d'un matériau pour les pailles. De plus, elle fournit l'assurance que les pailles à base de CDA n'ajouteront pas à la pollution plastique persistante, tout en démontrant également que les fabricants de pailles engagement à offrir un produit durable qui réduit les risques pour la vie marine", a déclaré Jeff Carbeck, vice-président de l'innovation d'entreprise d'Eastman.

La science soutient l’abandon des matières plastiques conventionnelles. La pollution plastique nuit aux humains et aux écosystèmes, et l'industrie du plastique contribue à grande échelle au changement climatique, représentant environ 4 à 5 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre tout au long de son cycle de vie.

Alors que les déchets plastiques sont devenus omniprésents dans la chaîne alimentaire mondiale des océans et des mers au cours des 50 dernières années, il est important d'identifier de nouveaux matériaux issus de sources durables, qui contribuent au passage d'une économie linéaire à une économie circulaire et qui se décomposent s'ils s'infiltrent accidentellement dans l'environnement, disent les auteurs dans un commentaire séparé publié dans Nature .

"Bien que certains poussent à abandonner les plastiques, la réalité est que les plastiques sont là pour rester. Nous essayons d'accepter le fait que ces matériaux vont être utilisés par les consommateurs, et nous pourrons ensuite travailler avec les entreprises pour minimiser les impacts. d'entre eux en cas de fuite dans l'environnement", a déclaré Ward.

"Nous reconnaissons l'importance de tester, de valider et de comprendre la dégradation marine de nos produits à base de CDA, mais nous manquions des ressources nécessaires", a déclaré Carbeck. "Sachant que WHOI possédait l'expertise et les installations, nous nous sommes engagés dans un effort de collaboration pour relever ce défi. Ce partenariat met en valeur le pouvoir de la collaboration industrie-université pour faire avancer des objectifs communs et avoir un impact positif."

L’équipe de recherche a également découvert que les communautés microbiennes des pailles dégradées étaient uniques à chaque matériau de paille. Cependant, les communautés microbiennes sur les deux pailles non dégradantes étaient les mêmes malgré des structures chimiques très différentes. Cela a fourni une preuve supplémentaire que les microbes indigènes dégradaient les pailles biodégradables, alors que les pailles non biodégradables persistent probablement dans l'océan.

"Notre compréhension des impacts de la pollution plastique sur la santé des océans est vraiment incertaine, et cela revient en grande partie à ne pas connaître le sort à long terme de ces matériaux", a déclaré Ward. Lui et le reste de l'équipe de recherche prévoient de continuer à mesurer la dégradabilité des matières plastiques, dans l'espoir d'orienter l'industrie vers la prochaine direction.

"Il y a de nombreux avantages à s'associer avec des fabricants de matériaux, notamment l'accès à des installations d'analyse, ainsi que des connaissances et un accès à leurs matériaux, que vous n'obtiendrez pas si vous travaillez dans votre propre silo", a déclaré Ward. "Nous essayons d'optimiser leurs produits pour lutter contre la dégradation de l'environnement et, en fin de compte, pour le bien de la planète."

Plus d'informations : Bryan D. James et al, Stratégies visant à réduire la durée de vie environnementale des pailles à boire dans l'océan côtier, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI :10.1021/acssuschemeng.3c07391

Collin P. Ward et al, Pour freiner la pollution plastique, l'industrie et le monde universitaire doivent s'unir, Nature (2024). DOI :10.1038/d41586-024-00155-z

Informations sur le journal : ACS Chimie et ingénierie durables , Nature

Fourni par la Woods Hole Oceanographic Institution