Toutes les nouvelles sur le plastique dans l'océan ne sont pas ce à quoi nous nous attendons. En fait, ce n'est peut-être pas aussi grave qu'on le pensait au départ. C'est une information bienvenue alors que nous célébrons la Semaine nationale de la science sur le thème des océans.

Des recherches récentes menées par un scientifique de l'ANSTO ont révélé que la dégradation structurelle du plastique dans l'océan facilite son entrée dans le cycle naturel du carbone de manière efficace sous forme de dioxyde de carbone.

La recherche était une enquête sur la fragmentation des emballages en microplastiques dans l'océan.

Le travail ne diminue pas la menace sérieuse pour la faune des gros morceaux d'emballage, mais tire des conclusions importantes sur les facteurs déterminant la durée de vie des plastiques dans l'environnement.

L'étude a été dirigée par le Dr Chris Garvey (Instrument Scientist au Centre australien de diffusion des neutrons de l'ANSTO). Chris est actuellement membre du Lund Institute of Advanced Neutron and X-ray Science alors qu'il est basé à l'Université de Malmö en Suède.

Le travail apporte une compréhension importante des mécanismes physiques à l'échelle moléculaire qui permettent la fragmentation des plastiques dans l'océan.

"Déchets cellulosiques, y compris le carton et le papier, entre dans le cycle du carbone par un processus bien compris. Ces dernières années, les plastiques, et notamment le polyéthylène, qui proviennent de combustibles fossiles, ont remplacé le papier comme matériau barrière pour l'emballage. Il est important de comprendre comment ce carbone, d'un bassin fossile, entre dans le cycle du carbone, " dit Garvey.

Évidemment, avec l'exposition aux rayons UV du soleil et à l'oxygène dans l'océan, le plastique commence à devenir cassant, craquer et casser en plus petits morceaux.

Garvey et ses associés voulaient connaître le processus à l'échelle moléculaire conduisant à la fragilisation et si ces processus ralentissent ou accélèrent la dégradation chimique des plastiques.

Les microplastiques utilisés dans les expériences comprenaient des échantillons qui ont été collectés dans les eaux tropicales des Caraïbes dans le cadre du gyre atlantique.

Ces échantillons ont été comparés à des morceaux de plastique altérés légèrement plus gros provenant de la même source et à de nouveaux échantillons qui étaient la source correspondante des morceaux altérés.

Les microplastiques, qui mesuraient environ un millimètre, avaient été dans l'eau pendant longtemps mais il n'y a aucun moyen de savoir quand ils sont entrés dans l'océan autre qu'ils représentent une fragmentation importante de l'emballage d'origine.

Cependant, sondes avec techniques analytiques, la diffusion plus particulièrement petite et large des rayons X et Raman, identifié des changements importants dans la microstructure.

Plastiques, dans cet exemple, polyéthylène, se composent de molécules extrêmement longues qui s'étendent sur de nombreuses couches de couches alternées de chaînes polymères cristallines formant une structure lamellaire.

C'est la structure normale du polyéthylène produit par moulage par injection qui est utilisé pour l'emballage.

La tendance naturelle des molécules à longue chaîne est de cristalliser et ce processus est contrecarré par l'enchevêtrement des chaînes polymères entre les lamelles cristallines.

Les rayons UV du soleil provoquent la coupure des chaînes. Cela a des implications pour la principale voie de dégradation qui convertit finalement les chaînes polymères en dioxyde de carbone.

"Cela libère l'arrêt cinétique, ainsi le polymère recommence à cristalliser lentement et ce processus de cristallisation perturbe la structure lamellaire, " expliqua Garvey.

"Lorsque la lamelle est rompue, ce n'est plus une barrière aussi efficace et l'oxygène peut s'y diffuser plus facilement, " il a dit.

Dans l'étude du polyéthylène de différents emballages, la diffusion des rayons X aux grands angles a fourni une indication de la fragmentation à l'échelle nanométrique des couches cristallines et une augmentation de la fraction de polymère cristallin.

La diffusion des rayons X aux petits angles a démontré la perte des couches alternées de polymère amorphe et cristallin. La diffusion Raman à basse fréquence a révélé peu de changement dans l'épaisseur de la lamelle pendant la dégradation.

La barrière continue des lamelles cristallines, et sa barrière à la diffusion de l'oxygène dans le plastique, est remplacé par des nano-domaines fragmentés qui devraient offrir une barrière moins efficace à la perméation de l'oxygène dans le plastique.

Ce changement catalyse en outre la dégradation supplémentaire du matériau par oxydation.