Selon l'Organisation des Nations Unies, environ 400 millions de tonnes de déchets de plastique sont produites mondialement chaque année. Si la tendance se poursuit, ces rejets pourraient bien atteindre 1 100 millions de tonnes d'ici à 2050. Or, contrairement aux matières organiques, les plastiques ne se décomposent pas rapidement. Ils se fragmentent plutôt en particules microscopiques appelées micro/nanoplastiques. Ces particules se retrouvent presque partout, mais leurs effets sur les écosystèmes et la santé humaine restent largement méconnus.
Des scientifiques du CNRC se sont attaqués au problème en élaborant de nouvelles méthodes pour détecter à plus petite échelle les micro/nanoplastiques susceptibles de poser une menace immédiate pour les écosystèmes du Canada.
Toutefois, quantifier de telles particules et les identifier n'est pas simple. En effet, les nanoplastiques mesurent moins de 100 nanomètres — ils sont environ mille fois plus petits qu'un cheveu — et ils peuvent se mêler à d'autres matières naturelles ou synthétiques, ce qui en complique la détection. En outre, leur taille et leur forme varient considérablement, même dans les échantillons recueillis au même endroit.
Gracieuseté de Maohui Chen (Ph. D.)
« La nanométrologie est la science des mesures appliquée à l'échelle du nanomètre », explique Shan Zou (Ph. D.), agente de recherches séniore au Centre de recherche en métrologie du CNRC. « Mon équipe met au point et intègre de nouvelles méthodes qui facilitent l'étude des nano‑objets comme les nanoplastiques avec plus de précision et d'exactitude. »
La chercheuse dirige le groupe de nanométrologie qui a récemment analysé les échantillons de neige que ses partenaires autochtones avaient prélevés à 6 endroits dans la région d'Hopedale, à Terre‑Neuve‑et‑Labrador. Les membres de son équipe ont conçu des méthodes d'extraction et appliqué des techniques de caractérisation combinées pour vérifier la présence, la distribution granulométrique et la concentration des particules. Des expériences in vitro avec des fibroblastes, des cellules sanguines cancéreuses et des lignées de macrophages ont aussi permis d'explorer l'incidence de telles particules sur la croissance des cellules.
L'équipe a découvert que les échantillons varient énormément, y compris ceux prélevés dans des sites voisins. Cette absence de répétabilité dans la quantification des micro/nanoplastiques explique pourquoi les scientifiques éprouvent tant de mal à les détecter dans l'environnement et à en étudier les conséquences sur l'être humain ou la vie aquatique.
« Avant de créer des plateformes de détection utiles pour les micro/nanoplastiques, ou d'en évaluer l'efficacité, il nous faut quelque chose de plus pertinent que des nanoparticules artificielles pour valider les méthodes de mesure », explique Mme Zou.
C'est pourquoi son équipe élabore des matériaux de référence qui imitent la formation des minuscules fragments de plastique découverts dans l'environnement.
« Grâce à nos matériaux de référence, d'autres scientifiques pourront valider ou normaliser leurs essais, poursuit-elle. Puisque les matériaux testés varient beaucoup, nous tenons à formuler une approche universelle et fiable, que l'on pourra appliquer à une foule de plastiques. »
Il ne sera pas facile d'établir un étalon pour des particules aussi hétérogènes. Fixer des normes fiables pour des particules qui varient autant constitue une véritable prouesse scientifique. Néanmoins, grâce à ses nombreuses collaborations et à son expertise en métrologie, le CNRC contribue à faire avancer les efforts déployés dans le monde en vue de mieux circonscrire et de gérer le problème que soulèvent les micro/nanoplastiques.
« Comprendre les particules de plastique les plus infimes nous aide à avoir une vision d'ensemble. Cette compréhension nous permet de voir comment l'activité humaine laisse des traces, même à l'échelle nanométrique. En améliorant la façon dont nous mesurons ces particules, nous pouvons mieux évaluer leur incidence sur les écosystèmes et la santé. »