Nettoyer les eaux de leurs microplastiques grâce à la technologie des bioréacteurs à membrane

Il pourrait y avoir 50 000 milliards de particules de microplastique flottant actuellement dans les océans du monde. Ces fragments de plastique d’un diamètre inférieur à 5 mm ont été retrouvés dans 16 marques de sel de mer sur 17, quatre échantillons d’eau potable sur cinq et 80% de moules britanniques.

Le problème avec les microplastiques, c'est qu'ils ne disparaissent pas dans l'environnement », explique Claudia Sick, biologiste et chef de projet à l'ONG danoise Plastic Change. Le plastique met extrêmement longtemps à se dégrader complètement, plusieurs centaines d'années ou plus, et pendant cette longue période, ces particules de tailles différentes risquent de nuire à une variété d'organismes. »

Petits mais dangereux

Nous rencontrons rarement les plus gros morceaux de plastique qui sont les plus visibles dans les déchetteries océaniques, comme le Great Pacific Garbage Patch, une concentration de déchets plastiques plus grande que le Texas découverte en 1985. En revanche, nous avalons tous régulièrement des microplastiques. Et bien que les effets sur la santé humaine soient inconnus, il est de plus en plus évident qu'ils nuisent à la vie des animaux, en particulier dans les mers.

Ces petites particules bloquent ou réduisent les fonctions des organes vitaux. Dans une moule, les particules microplastiques peuvent adhérer aux organes de filtration qui les alimentent, et dans les branchies et système digestif des poissons, explique Claudia Sick. Cela peut empêcher les organismes de capturer ou de digérer les aliments, ou encore de respirer correctement.

Selon Emmanuel Joncquez, spécialiste des procédés de bio-réacteur à membrane chez Alfa Laval, les recherches sur ce problème mondial ne font que commencer, même si le problème est de plus en plus reconnu. Le Programme des Nations Unies pour l'environnement a lancé le projet Clean Seas, encourageant les pays à prendre des mesures telles que l'interdiction de l'utilisation de microplastiques dans les cosmétiques.

Le problème pourrait être encore pire que nous le pensons, car les microplastiques sont très difficiles à trouver et à quantifier, explique Emmanuel Joncquez. Quelques chaluts de mer ont essayé de ramasser des particules d'un diamètre inférieur à 0,3 mm et, entre ce diamètre et 0,005 mm, il n'existe toujours pas de moyen scientifiquement accepté de les quantifier. A cette taille, les systèmes d’analyse standard ont des difficultés à déterminer s'il s'agit de plastique ou d'une autre matière.

D'où viennent les microplastiques ?

Les microplastiques sont divisés en 2 catégories. Les « matières premières », telles que les microplastiques utilisés par exemple comme exfoliants dans les produits de soin et les cosmétiques, ou encore pour le décapage à l'air de la peinture et de la rouille.

Les « matières secondaires » sont des fragments créés par la désintégration de plus gros morceaux de plastique, tels que des fibres textiles, des pneus de voiture ou des emballages.

Le projet pilote de mesure des microplastiques Plastfri Roskilde Fjordn

Le projet Plastfri Roskilde Fjord a permis d'étudier, cartographier et identifier systématiquement les effets et les sources de la pollution plastique, et de trouver des solutions et des actions concrètes pour la prévenir. Des ONG, universités, partenaires industriels et des associations locales y ont participé dans un format unique.

Alfa Laval a travaillé avec Plastic Change, l'université d'Aarhus, l'université de Roskilde et EnviDan dans le but de mesurer les quantités de microplastiques rejetées dans le fjord de Roskilde au Danemark depuis la station d'épuration de Bjergmarken.
Alfa Laval a financé, installé, géré et exploité une installation pilote de bioréacteurs à membrane (MBR) qui a été utilisé pour déterminer la quantité et le type de microplastiques dans la principale station d'épuration, qui rejette l'eau traitée dans le fjord de Roskilde.

Capable de filtrer des particules jusqu'à 0,2 μm (micromètres), soit un millième du diamètre des filets ou des filtres utilisés dans les chaluts de plastique standard, le système pilote de filtration membranaire a contribué à la recherche en concentrant 50 fois les solides en suspension dans l'eau retenue, afin qu'ils puissent être étudiés.

La concentration de plastiques dans les eaux usées danoises n'est heureusement pas très élevé, il ne permet pas de récolter un faible volume d'eau pour obtenir un échantillon adéquat et représentatif. Pour les besoins de l'étude, il fallait donc filtrer un grand volume d'eau, explique Mme Sick. C'est là que le module de filtration membranaire d'Alfa Laval a été d'une grande aide, car il a pu créer un concentré de plastique à partir d'un grand volume d'eaux usées.

La filtration membranaire pour "capturer" les microplastiques

Ce que j’ai trouvé le plus intéressant, c’est qu’environ 1% à 5% des microplastiques traversant la station d’épuration se retrouvent dans les eaux usées traitées, et 80% se retrouvent dans la boue.

Plus de 50% des boues danoises sont utilisées comme engrais dans l’agriculture, de sorte que le
plastique pris dans la boue contenant beaucoup de fragments de caoutchouc noir, probablement issu de pneus, est déversé sur les terres agricoles, changeant possiblement le comportement et la santé d'organismes terrestres essentiels, avant d'être éventuellement emporté par les rivières, les fjords et la mer.

Pour Alfa Laval, l'étude confirme que le procédé de filtration membranaire MBR est un moyen efficace pour éliminer les microplastiques. Aucune particule de microplastique n'a encore été trouvée dans les eaux usées traitées par l'usine pilote, avec une analyse de 50 μm jusqu'à présent.

Cela confirme que le MBR retient plus de microplastiques que les technologies conventionnelles », explique Emmanuel Joncquez.

Règlementations à venir

Selon Emmanuel Joncquez, les municipalités nordiques commencent à penser au MBR comme une des solutions au problème des microplastiques. Emmanuel Joncquez pense qu'il faudra encore quelques années aux scientifiques pour développer une méthode efficace et standardisée permettant de mesurer la quantité de microplastiques dans l'eau.

Il est très important d’éviter d’avoir plus de plastique dans la mer, a-t-il déclaré. Mais, comme pour la réglementation sur le changement climatique, cela pourrait prendre 50 ans.

Mais suite à une résolution de l’ONU de décembre 2017 appelant tous les membres à « donner la priorité aux politiques » qui « évitent que les déchets marins et les microplastiques ne pénètrent dans l’environnement marin », la tendance a commencé à changer.