Production et traçage des microplastiques résultant de la dégradation de macroplastiques dans l'environnement

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Production et traçage des microplastiques résultant de la dégradation de macroplastiques dans l’environnement – le cas « des bouchons de Dollemard »

La hausse du niveau moyen de la mer ainsi que l’intensification des tempêtes provoquent une accélération de l’érosion du littoral. Dans ces zones se trouvent de nombreux sites d’enfouissement – décharges -, tels que celui de Dollemard (Le Havre). Ces falaises sont fortement exposées à ces aléas climatiques favorisant la remobilisation des séries sédimentaires, notamment de manière gravitaire, ainsi que le relargage des déchets présents dans la décharge.

Parmi ces déchets, les plastiques et les microplastiques (MP) peuvent présenter un risque sanitaire et sont encore peu surveillés dans ce compartiment environnemental. Les réglementations au niveau national et européens sont en pleine structuration à ce sujet, et il est nécessaire de mettre en place des méthodes de suivi et de quantification de la fragmentation en microplastiques ainsi que de leur diffusion dans l’environnement.

La capacité à tracer les plastiques et leur dégradation dans l’environnement est une problématique majeure, surtout lorsqu’ils arrivent au stade des microplastiques où bien souvent seul le type de polymère peut être identifié pour remonter à sa source. Pour les macroplastiques, voir les mésoplastiques (et quelques microplastiques), c’est plus évident car ils conservent leurs aspects et même parfois des informations écrites (marque, date de péremption, composition…). Un marqueur typique du site de Dollemard correspond à des bouchons de bouteille de bière de la marque « VALSTAR ». Ces bouteilles de bière étaient en vente entre les années 60 et 90, et ont largement été déposées dans la décharge. Une application permet déjà de déclarer les découvertes de ces bouchons sur le littoral, illustrant la diffusion de ces macroplastiques dans l’environnement depuis le Havre, jusqu’au Pays-Bas, ou même dans les Landes (https://oceanplastictracker.com/#/, et aussi sur le site http://sea-mer.org/bouchons-dollemard/).

Ces bouchons se comportent comme des particules sédimentaires, passant du stade de « galets » lorsque le goulot en verre est encore inclus dans le bouchon, à particule flottante lorsque le bouchon et libre, et finalement à « gravier » lorsqu’ils se fragmentent en gros débris sur lequel des films encroûtant vont venir se développer. La surface de ces bouchons est largement griffée et parcourue de fractures en lien avec l’exposition au UV du soleil et aux interactions du bouchon avec les autres particules sédimentaires. De futurs microplastiques encore solidaires à la surface des bouchons sont notamment visibles.

L’objectif de ce stage sera de caractériser ces bouchons de Dollemard pour quantifier la quantité de microplastique qu’ils ont pu générer. Un bilan de masse sera effectué (microbalance), ainsi qu’une caractérisation et une quantification de la surface des bouchons (binoculaire, traitement d’image à l’aide de Plugim! d’IFPEN, https://www.plugim.fr/). Ensuite, il s’agira de caractériser la diffusion de ces macroplastiques et des microplastiques relargués (application Plastic tracker de The Ocean CleanUp, https://theoceancleanup.com/plastic-tracker/). Une représentation volumétrique en 3D sera également testée pour compléter les méthodes de quantification et boucler les bilans de matières entre masse, nombre et volume de microplastiques générés.

Une collection de plus de 250 bouchons est déjà disponible, et pourra se compléter au cours du stage où une mission d’acquisition en support à la thèse de V. Lieunard (ADEME – SUEZ – UNILASALLE – IFPEN) sera prévue. Ce travail s’appuiera également sur le réseau local déjà établi dans le cadre de la thèse de V. Lieunard, permettant de réaliser un état de l’art détaillé autour de ces bouchons de Dollemard.

Ce travail devrait ainsi aboutir à la quantification de la production des microplastiques résultant de la dégradation des macroplastiques à partir du cas « des bouchons de Dollemard », ainsi qu’à leur traçage dans l’environnement.

Connaissances exigées :

Sédimentologie, Analyse en laboratoire (balance micrométrique, microscopie, loupe binoculaire, acquisition 3D), Analyse d’image, Modélisation, Méthode statistique