Brian Yurasits / Unsplash, CC BY-SA
Sur les centaines de millions de tonnes de déchets plastiques que nous produisons chaque année, on estime qu'environ dix millions de tonnes pénètre dans l'océan. Environ la moitié des plastiques produits sont moins denses que l'eau et flottent donc. Mais les scientifiques estiment qu'il n'y a qu'environ 0.3 millions de tonnes de plastique flottant à la surface de l'océan, alors où va le reste?
Considérez le voyage d'une fibre plastique qui se détache de votre toison. Une forte pluie le lave dans un égout pluvial ou une rivière voisine. La minuscule fibre s'y installe-t-elle? Ou le fleuve le transporte-t-il jusqu'à la côte où il s'attarde sur le fond marin? Ou continue-t-il à flotter plus loin - finissant finalement dans le vaste océan?
La variété vertigineuse des formes que peuvent prendre les déchets plastiques signifie que le destin d'une fibre n'est qu'un mystère parmi d'innombrables autres.
Découvrir où finit tout le plastique manquant peut nous aider à déterminer quelles parties de l'océan sont les plus touchées par ce type de pollution - et sur quoi concentrer les efforts de nettoyage. Mais pour ce faire, nous devons être en mesure de prédire les trajectoires de différents types de plastiques, ce qui nécessite de grandes équipes de physiciens, de biologistes et de mathématiciens travaillant ensemble.
C'est ce que fait notre équipe de recherche. Voici ce que nous avons appris jusqu'à présent.
Voies en plastique
Nous savons déjà que de gros morceaux de plastique, comme des bouteilles, peuvent flotter à la surface de la mer pendant des années, voire des siècles, ce qui prend beaucoup de temps à se décomposer. Les courants, les vents et les vagues peuvent, après un voyage de plusieurs années, les amener au centre des bassins océaniques, où ils s'accumulent dans des systèmes de circulation de 1,000 XNUMX km de large appelés gyres. La vaste "correctifs d'ordures»Ce résultat ressemble plus à une soupe de plastique qu'à un îlot de déchets.
Mais le sort des fibres plastiques - peut-être les plus petits fragments de plastique à atteindre l'océan - est plus complexe. Les grosses fibres peuvent se briser au fil des jours et des semaines en morceaux encore plus petits, en raison de la turbulence des vagues déferlantes et du rayonnement ultraviolet du soleil. Ceux-ci sont appelés microplastiques, et leur taille varie de cinq millimètres à des taches plus petites que les bactéries.
Les microplastiques peuvent être consommés par les poissons - on estime que un poisson sur trois mangé par les humains contient des microplastiques. Des particules plus minuscules peuvent également être consommées par le zooplancton - des animaux microscopiques qui flottent à la surface - qui sont ensuite mangés par des animaux encore plus gros, y compris les baleines.
Les micro-organismes peuvent également se développer à la surface des microplastiques, dans le cadre d'un processus connu sous le nom de «bio-encrassement» qui les fait couler. Les rivières boueuses, comme le Mississippi ou l'Amazone, contiennent des argiles qui s'installer rapidement lorsqu'ils entrent en contact avec l'eau salée de l'océan. Les microplastiques peuvent être entraînés par l'argile de décantation, mais dans quelle mesure cela se produit exactement est inconnu.
Quantifier tous ces résultats pour chaque morceau de plastique est un défi énorme. Quelle fraction se retrouve dans le poisson, emportée par l'argile ou recouverte de vase microbienne sur le fond marin? De la fraction de plastiques qui parvient jusqu'à l'océan ouvert, on ne sait pas combien de temps il faut à l'encrassement biologique ou à d'autres forces pour attirer les particules bien sous la surface et commencer leur longue et finale descente vers le fond marin.
Compte tenu de tous ces facteurs de complication, il peut sembler inutile de prédire où finissent les plastiques. Mais nous progressons lentement.
Attraper une vague
Si vous avez déjà été sur un bateau dans des eaux agitées, vous pourriez penser que vous ne faites que monter et descendre au même endroit. Mais vous vous déplacez en fait très lentement dans la direction des vagues. C'est un phénomène connu sous le nom de la dérive Stokes, et cela affecte aussi les plastiques flottants.
Pour les particules de moins de 0.1 millimètre, se déplacer dans l'eau de mer, c'est comme patauger dans le miel. Mais la viscosité de l'eau de mer a moins d'influence sur les plastiques de plus d'un millimètre. Chaque vague donne à ces plus grosses particules une poussée supplémentaire dans sa direction. Selon des recherches préliminaires actuellement en cours d'examen, cela pourrait signifier que des plastiques plus gros sont transportés en mer Plus vite que de minuscules microplastiques, ce qui les rend moins susceptibles de s'installer dans les parties de l'océan où se trouve plus de vie marine - autour des côtes.
Cette recherche impliquait l'étude de particules de plastique sphériques, mais les déchets microplastiques se présentent sous toutes sortes de formes et de tailles, y compris des disques, des tiges et des fibres flexibles. Comment les vagues influencent-elles leur destination?
Une étude récente a révélé que les particules non sphériques s'alignent sur la direction des ondes, ce qui peut ralentir le taux auquel ils sombrent. Expériences en laboratoire ont en outre montré comment la forme de chaque particule de plastique affecte la distance à laquelle elle est transportée. Les particules moins sphériques sont plus susceptibles de s'éloigner des côtes.
Résoudre le mystère des plastiques manquants est une science à ses débuts. La capacité des vagues à transporter de gros microplastiques plus rapidement qu'on ne le pensait nous aide à comprendre pourquoi on les trouve maintenant dans les océans du monde, y compris dans l'Arctique et autour de l'Antarctique. Mais trouver la fibre qui a été tirée de votre toison est encore plus difficile que de trouver une aiguille dans une botte de foin.
À propos des auteurs
Bruce Sutherland, professeur de physique, Université de l'Alberta; Michelle DiBenedetto, professeure adjointe de génie mécanique, Université de Washington, et Ton van den Bremer, professeur agrégé d'ingénierie, Université de technologie de Delft
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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