Une nouvelle étude de la Scripps Institution of Oceanography de l’UC San Diego, publiée le 24 mai dans la revue PLOS Unont pour la première fois suivi la capacité des tissus naturels, synthétiques et mélangés à se biodégrader directement dans l’océan.

L’auteure principale, Sarah-Jeanne Royer, a mené une expérience au large de la jetée commémorative Ellen Browning Scripps et a découvert que les tissus de cellulose naturelle et à base de bois se dégradaient en un mois. Les textiles synthétiques, y compris les matières plastiques dites compostables comme l’acide polylactique (PLA), et les parties synthétiques des mélanges textiles, n’ont montré aucun signe de dégradation même après plus d’un an immergé dans l’océan.

« Cette étude montre la nécessité de standardiser les tests pour voir si les matériaux promus comme compostables ou biodégradables se biodégradent réellement dans un environnement naturel », a déclaré Royer, qui a effectué la recherche alors qu’il était chercheur postdoctoral au laboratoire Dimitri Deheyn de Scripps Oceanography. Royer reste actuellement affilié à Scripps Oceanography en tant que chercheur invité de la Hawaii Pacific University. « Ce qui pourrait se biodégrader dans un environnement industriel ne se biodégrade pas nécessairement dans l’environnement naturel et peut finir comme polluant marin et environnemental. »

Des images surprenantes de décharges remplies de montagnes de vêtements jetés au Chili et au Kenya montrent les ramifications mondiales de la mode rapide. On estime que 62 % des textiles – 68 millions de tonnes – sont désormais fabriqués à partir de fibres plastiques et de mélanges de plastiques, qui peuvent persister dans l’environnement pendant des décennies, voire des siècles. Les textiles synthétiques créent également une pollution plastique due à la perte de microfibres lors du port et du lavage réguliers. La plupart des machines à laver ne sont pas conçues pour filtrer les microfibres, qui se retrouvent ensuite dans les eaux usées et, finalement, dans l’océan.

Les plastiques biosourcés fabriqués à partir de ressources naturelles renouvelables telles que l’amidon de maïs ou la canne à sucre ont été commercialisés comme une solution potentielle au problème du plastique. Le PLA est l’un de ces polymères sur le marché des plastiques biosourcés, souvent étiqueté comme biodégradable et compostable. L’équipe a choisi ce textile pour l’étude compte tenu de son utilisation intensive en remplacement des matériaux à base de pétrole.

Pour l’expérience, dix types de tissus différents ont été utilisés, notamment de la cellulose à base de bois (connue commercialement sous les noms de Lyocell, Modal et Viscose) ; cellulose naturelle (coton vierge biologique et coton vierge non biologique); plastique biosourcé (PLA); plastique à base d’huile (polyéthylène téréphtalate et polypropylène) et mélanges de tissus de Lyocell mélangés à du polyester et du polypropylène. Tous ces éléments sont couramment utilisés dans l’industrie textile. Le polyéthylène téréphtalate est un type de polyester souvent commercialisé comme textile recyclé. Le polypropylène est utilisé dans les textiles, les tapis, les géotextiles, les matériaux d’emballage et les textiles médicaux jetables tels que les masques.

Les échantillons de textile ont été placés dans des conteneurs à flux continu déployés à la surface de la mer et sur le fond marin à environ 10 mètres (32 pieds) de profondeur. Les échantillons ont été examinés tous les sept jours avec des images prises et de petits morceaux retirés des échantillons en double pour un examen plus approfondi en laboratoire. Cela comprenait la microscopie électronique à balayage pour examiner les fibres à haute résolution et la spectroscopie Raman pour obtenir des informations sur la composition chimique et la structure moléculaire des fibres. Les échantillons ont ensuite été à nouveau immergés, dans un processus qui a duré 231 jours à la surface de la mer et 196 jours au fond marin.

Après la conclusion de l’expérience Scripps Pier, les échantillons ont été transférés à l’aquarium expérimental de Scripps Oceanography, où les échantillons ont été exposés à des conditions contrôlées d’écoulement d’eau de mer. Alors que les textiles naturels à base de cellulose se sont désintégrés à plusieurs reprises en 30 à 35 jours, les matériaux à base d’huile et biosourcés n’ont montré aucun signe de désintégration même après un total de 428 jours.

« Les matériaux naturels à base de cellulose se désintégreraient en un mois environ, nous échangerions donc contre un nouvel échantillon après la désintégration de l’ancien », a déclaré Royer. « Les échantillons naturels ont été reproduits cinq fois, tandis que les échantillons de plastique sont restés les mêmes pendant plus d’un an. »

L’examen des échantillons par microscopie électronique a permis au biologiste marin Scripps Dimitri Deheyn, auteur principal de l’étude, de mesurer la taille et la structure de chaque fibre. Les fibres naturelles sont devenues plus fines avec le temps, tandis que le diamètre des fibres plastiques est resté le même, ne montrant aucun signe de biodégradation. Le co-auteur de l’étude, Francesco Greco, a effectué l’analyse par spectroscopie Raman au Département de géologie de l’Université du Nord-Ouest, en Chine, en examinant la dégradation structurale et chimique des fibres. Greco, maintenant à l’Institut Weizmann des sciences, a découvert des changements significatifs dans l’empreinte chimique des matériaux à base de cellulose, tandis que les plastiques bio et à base de pétrole sont restés inchangés.

Les mélanges de fibres, qui entrelacent des brins de fibres naturelles avec des brins de plastique bio ou à base d’huile, sont souvent présentés comme une alternative plus durable aux textiles entièrement fabriqués à partir de plastiques synthétiques. Cette étude a cependant montré que seule la partie naturelle de la fibre se dégradait, la partie plastique du mélange restant intacte.

De plus, le même type de tissus a été testé dans un bioréacteur à système fermé par une société indépendante, qui reproduit un environnement marin dans un système intérieur fermé. Le bioréacteur a permis de mesurer le pourcentage de dioxyde de carbone produit par l’activité microbienne en utilisant les tissus comme nutriments, qui a donc été utilisé comme indicateur de mesure de la biodégradabilité. Les matériaux à base de cellulose ont montré une biodégradation complète en 28 jours, tandis que les fibres à base d’huile et biosourcées n’ont montré aucun signe de biodégradation.

Les auteurs de l’étude notent que le plastique polylactique d’origine biologique, commercialisé comme un matériau écologiquement prometteur, et le polyéthylène téréphtalate et le polypropylène à base d’huile, représentent une source importante de pollution d’origine humaine, et le sort de la façon dont ces matériaux agissent dans un environnement naturel devrait être davantage exploré.

« Cette étude comparative met en évidence à quel point notre langage est crucial autour des plastiques », a déclaré Deheyn. « En effet, un bioplastique comme le PLA, communément supposé être biodégradable dans l’environnement car il contient le préfixe » bio « , n’est en fait rien de tel. »

Au vu de ces résultats, Royer et l’équipe espèrent que les consommateurs prendront davantage conscience du pouvoir de leurs propres choix.

« Les consommateurs qui s’inquiètent de la pollution par les microfibres plastiques doivent faire attention aux matériaux qu’ils achètent », a déclaré Royer. « Nous devrions tous viser à acheter moins de vêtements, opter pour des matériaux de haute qualité à base de cellulose comme le coton, le mérinos ou la laine qui dureront plus longtemps, ou rechercher des options plus circulaires et durables qui réutilisent des articles comme les échanges de vêtements et les groupes Buy Nothing. « 

L’étude a été financée par l’initiative Biomimicry for Emerging Science and Technology (BEST) du laboratoire Deheyn avec des contributions de Lenzing, de la Fondation Walter Munk pour les océans et de Preserve Calavera. L’analyse Raman a été soutenue par le Plan Jeunes Mille Talents de Chine.

Outre Royer, Deheyn et Greco, Michaela Kogler de Lenzing est co-auteur de l’étude.