Les concentrations de microplastiques dans la couche superficielle des océans sont plus faibles que prévu. Chercheurs du GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, le pôle d'excellence de Kiel "The Future Ocean" et le Helmholtz-Zentrum Geesthacht ont démontré expérimentalement que les microplastiques interagissent avec les particules naturelles et forment des agrégats dans l'eau de mer. Cette formation d'agrégats pourrait expliquer comment les microplastiques s'enfoncent dans des couches d'eau plus profondes.

Les océans contiennent un grand nombre de particules d'origine biologique, comprenant, par exemple, organismes planctoniques vivants et morts et leurs matières fécales. Ces particules dites biogènes interagissent les unes avec les autres et forment souvent des grumeaux, ou des agrégats scientifiquement corrects, dont beaucoup s'enfoncent dans la colonne d'eau. En plus de ces particules naturelles, de grandes quantités de particules de plastique d'une taille inférieure à cinq millimètres, c'est-à-dire les microplastiques, sont dans les océans depuis un certain temps.

Bien que de nouveaux microplastiques pénètrent constamment dans les océans et que certains types de plastique aient une densité relativement faible et dérivent donc à la surface de l'eau, les concentrations de microplastiques à la surface des océans sont souvent plus faibles que prévu. En outre, des microplastiques ont été trouvés à plusieurs reprises dans les sédiments des grands fonds ces dernières années. Qu'arrive-t-il aux microplastiques dans la couche superficielle de l'océan ? Comment arrivent-ils à de grandes profondeurs d'eau ? "Notre hypothèse était que les microplastiques, avec les particules biogènes dans l'eau de mer, former des agrégats qui s'enfoncent éventuellement dans des couches d'eau plus profondes, " explique le Dr Jan Michels, membre du Pôle d'Excellence « The Future Ocean » et auteur principal de l'étude, qui a été publié dans la revue internationale Actes de la Royal Society B aujourd'hui.

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont mené des expériences en laboratoire avec des billes de polystyrène d'une taille de 700 à 900 micromètres. Le comportement d'agrégation des billes a été comparé en présence et en l'absence de particules biogènes. Les expériences ont fourni un résultat clair :« La présence de particules biogéniques a été décisive pour la formation d'agrégats. ils ont formé des agrégats assez prononcés et stables avec des particules biogéniques en quelques jours, " décrit le Prof. Dr. Anja Engel, responsable du groupe de recherche GEOMAR, dans lequel l'étude a été menée. Après douze jours, une moyenne de 73 pour cent des microplastiques ont été inclus dans les agrégats.

"En outre, nous avons supposé que les biofilms présents à la surface des microplastiques jouent un rôle dans la formation des agrégats, " explique Michels, qui a mené les enquêtes pendant son séjour à GEOMAR et travaille maintenant à l'Université de Kiel. De tels biofilms sont formés par des micro-organismes, typiquement des bactéries et des algues unicellulaires, et sont relativement collants. Pour étudier leur influence sur l'agrégation, des expériences comparatives ont été menées avec des billes de plastique purifiées ou recouvertes d'un biofilm. "Avec les particules biogéniques, les microplastiques enduits de biofilm ont formé les premiers agrégats après seulement quelques heures, beaucoup plus tôt et plus rapidement que les microplastiques qui ont été purifiés au début des expériences, " dit Michels. En moyenne, 91 pour cent des microplastiques recouverts de biofilm ont été inclus dans les agrégats après trois jours.

« Si les microplastiques sont recouverts d'un biofilm et que des particules biogéniques sont simultanément présentes, des agrégats stables de microplastiques et de particules biogéniques se forment très rapidement en laboratoire, " résume Michels. Dans de nombreuses régions des océans, la présence à la fois de nombreuses particules biogéniques et de biofilms sur les microplastiques est probablement une situation typique. "C'est pourquoi les processus d'agrégation que nous avons observés dans nos expériences de laboratoire ont très probablement lieu également dans les océans et ont une grande influence sur le transport et la distribution des microplastiques, " explique le Prof. Dr. Kai Wirtz, qui travaille au Helmholtz-Zentrum Geesthacht et a participé au projet. Cela pourrait être approfondi à l'avenir grâce à une collecte ciblée d'agrégats dans les océans et à des analyses systématiques ultérieures pour la présence de microplastiques.