Environnement : Comment les microplastiques s'infiltrent dans les aliments que vous mangez

  • Par Isabelle Gerretsen
  • BBC Future
Les microplastiques ne sont pas seulement omniprésents dans l'eau, ils sont dans les sols terrestres et peuvent se retrouver dans les aliments que nous mangeons.

Crédit photo, Nailia Schwarz/Alamy

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Les microplastiques ne sont pas seulement omniprésents dans l'eau, ils sont dans les sols terrestres et peuvent se retrouver dans les aliments que nous mangeons.

Les microplastiques se sont infiltrés partout sur la planète. On les a retrouvés enfouis dans la glace de mer de l'Antarctique, dans les entrailles d'animaux marins vivant dans les fosses océaniques les plus profondes et dans l'eau potable du monde entier.

La pollution plastique a été découverte sur les plages d'îles éloignées et inhabitées, et on la retrouve dans des échantillons d'eau de mer, partout sur la planète. Une étude a estimé qu'il y a environ 24,4 trillions de fragments de microplastiques dans les régions supérieures des océans du monde.

Mais les microplastiques ne sont pas seulement omniprésents dans l'eau, ils sont aussi largement répandus dans les sols terrestres et peuvent même se retrouver dans les aliments que nous mangeons. Sans le savoir, nous consommons peut-être de minuscules fragments de plastique à chaque bouchée que nous prenons.

En 2022, une analyse réalisée par l'Environmental Working Group, une organisation environnementale à but non lucratif, a révélé que les boues d'épuration ont contaminé près de 80 937 kilomètres carrés de terres cultivées aux États-Unis, avec des substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS), souvent appelées "produits chimiques éternels", que l'on trouve couramment dans les produits en plastique et qui ne se décomposent pas dans des conditions environnementales normales.

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Les boues d'épuration sont le sous-produit qui subsiste après l'épuration des eaux usées municipales. Comme elles sont coûteuses à éliminer et riches en nutriments, les boues sont couramment utilisées comme engrais organiques aux États-Unis et en Europe. Dans cette dernière, cela est dû en partie aux directives de l'UE qui encouragent une économie circulaire des déchets. On estime que 8 à 10 millions de tonnes de boues d'épuration sont produites chaque année en Europe, dont environ 40 % épandues sur les terres agricoles.

En raison de cette pratique, les terres agricoles européennes pourraient constituer le plus grand réservoir mondial de microplastiques, selon une étude réalisée par des chercheurs de l'université de Cardiff. Cela signifie qu'entre 31 000 et 42 000 tonnes de microplastiques, soit 86 000 à 710 000 milliards de particules microplastiques, contaminent chaque année les terres agricoles européennes.

L'épandage de boues d'épuration, ou biosolides, sur les champs est une pratique courante dans de nombreuses régions du monde.

Crédit photo, RJ Sangosti/The Denver Post/Getty Images

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L'épandage de boues d'épuration, ou biosolides, sur les champs est une pratique courante dans de nombreuses régions du monde.

Les chercheurs ont découvert que jusqu'à 650 millions de particules de microplastique, mesurant entre 1 et 5 millimètres, entraient chaque jour dans une station d'épuration du sud du Pays de Galles, au Royaume-Uni. Toutes ces particules se sont retrouvées dans les boues d'épuration, représentant environ 1 % du poids total, au lieu d'être rejetées avec l'eau propre.

Le nombre de microplastiques qui finissent sur les terres agricoles "est probablement sous-estimé", déclare Catherine Wilson, l'un auteurs de l'étude et directrice adjointe du centre de recherche hydro-environnementale de l'université de Cardiff.

"Les microplastiques sont partout et [souvent] si minuscules que nous ne pouvons pas les voir", explique-t-elle.

Et les microplastiques peuvent y rester longtemps. Une étude récente menée par des pédologues de l'université Philipps de Marbourg a révélé la présence de microplastiques jusqu'à 90 centimètres sous la surface de deux champs agricoles où des boues d'épuration avaient été épandues pour la dernière fois il y a trente-quatre ans. Le labourage a également entraîné la propagation du plastique dans des zones où les boues n'avaient pas été épandues.

Selon James Lofty, auteur principal de l'étude de Cardiff et doctorant au Centre de recherche hydro-environnementale, la concentration de microplastiques sur les sols agricoles en Europe est similaire à la quantité trouvée dans les eaux de surface des océans.

Le Royaume-Uni présente l'une des plus fortes concentrations de microplastiques en Europe. Selon les recherches de Wilson et Lofty, entre 500 et 1 000 particules microplastiques y sont répandues chaque année sur les terres agricoles.

Contamination de l'environnement

En plus de créer un grand réservoir de microplastiques sur terre, la pratique consistant à utiliser les boues d'épuration comme engrais exacerbe également la crise des plastiques dans nos océans, ajoute Lofty. Les microplastiques finiront par se retrouver dans les cours d'eau, car la pluie emporte la couche supérieure du sol dans les rivières ou les lave dans les eaux souterraines. "La principale source de contamination [par le plastique] de nos rivières et de nos océans est le ruissellement", explique-t-il.

Une étude menée par des chercheurs de l'Ontario, au Canada, a révélé que 99 % des microplastiques étaient transportés loin de l'endroit où les boues avaient été initialement déversées dans les milieux aquatiques.

Avant d'être emportés par les eaux, les microplastiques peuvent toutefois libérer des produits chimiques toxiques dans le sol. Non seulement ils sont fabriqués à partir de produits chimiques potentiellement dangereux qui peuvent être libérés dans l'environnement lorsqu'ils se décomposent, mais les microplastiques peuvent également absorber d'autres substances toxiques, ce qui leur permet de faire du stop sur les terres agricoles où ils peuvent s'infiltrer dans le sol, selon le rapport Lofty.

De minuscules fragments de plastique - provenant de vêtements, de cosmétiques ou de plastiques plus grands qui se décomposent - peuvent facilement se retrouver dans les réserves d'eau et dans le sol.

Crédit photo, Aris Messinis/AFP/Getty Images

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De minuscules fragments de plastique - provenant de vêtements, de cosmétiques ou de plastiques plus grands qui se décomposent - peuvent facilement se retrouver dans les réserves d'eau et dans le sol.

Un rapport de l'Agence britannique pour l'environnement, révélé par la suite par le groupe de campagne environnementale Greenpeace, a révélé que les déchets d'égouts destinés aux terres agricoles anglaises étaient contaminés par des polluants, notamment des dioxines et des hydrocarbures aromatiques polycycliques, à des "niveaux pouvant présenter un risque pour la santé humaine".

Une expérience menée en 2020 par Mary Beth Kirkham, agronome à l'université du Kansas, a révélé que le plastique sert de vecteur à l'absorption par les plantes de produits chimiques toxiques tels que le cadmium. "Dans les plantes où le cadmium était présent dans le sol avec le plastique, les feuilles de blé avaient beaucoup plus de cadmium que dans les plantes qui ont poussé sans plastique dans le sol", avait alors déclaré Kirkham.

Les recherches montrent également que les microplastiques peuvent retarder la croissance des vers de terre et leur faire perdre du poids. Les raisons de cette perte de poids ne sont pas entièrement comprises, mais une théorie veut que les microplastiques puissent obstruer le tube digestif des vers de terre, limitant leur capacité à absorber les nutriments et limitant ainsi leur croissance. Selon les chercheurs, cela a également un impact négatif sur l'environnement au sens large, car les vers de terre jouent un rôle essentiel dans le maintien de la santé des sols. Leur activité de fouissement aère le sol, empêche l'érosion, améliore le drainage de l'eau et recycle les nutriments.

Les particules de plastique peuvent également contaminer directement les cultures alimentaires. Une étude réalisée en 2020 a révélé la présence de microplastiques et de nanoplastiques dans les fruits et légumes vendus par les supermarchés et dans les produits vendus par les vendeurs locaux à Catane, en Sicile (Italie). Les pommes étaient les fruits les plus contaminés, et les carottes présentaient les niveaux les plus élevés de microplastiques parmi les légumes échantillonnés.

Selon les recherches de Willie Peijnenburg, professeur de toxicologie environnementale et de biodiversité à l'université de Leyde, aux Pays-Bas, les cultures absorbent les particules nanoplastiques - des fragments minuscules mesurant entre 1 et 100 nm, soit environ 1 000 à 100 fois plus petits qu'une cellule sanguine humaine - de l'eau et du sol environnants par le biais de minuscules fissures dans leurs racines.

L'analyse a révélé que la plupart des plastiques s'accumulaient dans les racines des plantes, et que seule une très petite quantité remontait jusqu'aux pousses. "Les concentrations dans les feuilles sont bien inférieures à 1 %", précise M. Peijnenburg. Pour les légumes à feuilles comme les laitues et les choux, les concentrations de plastique seraient donc probablement relativement faibles, mais pour les légumes racines comme les carottes, les radis et les navets, le risque de consommer des microplastiques serait plus important, prévient-il.

Une autre étude menée par Peijnenburg et ses collègues a révélé que dans la laitue et le blé, la concentration de microplastiques était 10 fois plus faible que dans le sol environnant. "Nous avons constaté que seules les plus petites particules sont absorbées par les plantes et que les plus grosses ne le sont pas", explique M. Peijnenburg.

C'est rassurant, dit-il. Toutefois, de nombreux microplastiques se dégradent lentement et se décomposent en nanoparticules, ce qui constitue une "bonne source pour l'absorption par les plantes", ajoute M. Peijnenburg.

Selon les recherches de M. Peijnenburg, l'absorption des particules de plastique ne semble pas avoir retardé la croissance des cultures. Mais les effets de cette accumulation de plastique dans notre alimentation sur notre propre santé sont moins clairs.

D'autres recherches sont nécessaires pour le comprendre, estime M. Peijnenburg, d'autant que le problème ne fera que s'aggraver.

"Il faudra des décennies avant que les plastiques soient totalement éliminés de l'environnement. Même si le risque n'est actuellement pas très élevé, ce n'est pas une bonne idée d'avoir des produits chimiques persistants [sur les terres agricoles]. Ils vont s'accumuler et pourraient alors former un risque", dit-il.

Impacts sur la santé

Bien que l'impact de l'ingestion de plastiques sur la santé humaine ne soit pas encore totalement compris, certaines recherches suggèrent déjà que cela pourrait être nocif. Des études montrent que les produits chimiques ajoutés lors de la production de plastiques peuvent perturber le système endocrinien et les hormones qui régulent notre croissance et notre développement.

Les produits chimiques présents dans le plastique ont été associés à toute une série d'autres problèmes de santé, dont le cancer, les maladies cardiaques et le mauvais développement du fœtus. Selon une analyse réalisée par des chercheurs de l'université de Hull, au Royaume-Uni, des niveaux élevés de microplastiques ingérés peuvent également provoquer des lésions cellulaires susceptibles d'entraîner des inflammations et des réactions allergiques.

Les chercheurs ont examiné 17 études antérieures portant sur l'impact toxicologique des microplastiques sur les cellules humaines. L'analyse a comparé la quantité de microplastiques ayant causé des dommages aux cellules lors de tests en laboratoire avec les niveaux ingérés par les personnes à travers l'eau potable, les fruits de mer et le sel. Elle a révélé que les quantités ingérées étaient proches de celles susceptibles de déclencher la mort cellulaire, mais qu'elles pouvaient également provoquer des réactions immunitaires, notamment des réactions allergiques, des dommages aux parois cellulaires et un stress oxydatif.

"Nos recherches montrent que nous ingérons des microplastiques à des niveaux compatibles avec des effets nocifs sur les cellules, qui sont dans de nombreux cas l'événement déclencheur des effets sur la santé", explique Evangelos Danopoulos, auteur principal de l'étude et chercheur à la faculté de médecine de Hull York.

"Nous savons que les microplastiques peuvent traverser les barrières des cellules et également les briser. Nous savons qu'ils peuvent également provoquer un stress oxydatif sur les cellules, qui est le début des dommages tissulaires."

Les fragments de plastique semblent s'accumuler surtout dans les racines des plantes, ce qui est particulièrement problématique pour les tubercules et les légumes-racines.

Crédit photo, Yuji Sakai/Getty Images

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Les fragments de plastique semblent s'accumuler surtout dans les racines des plantes, ce qui est particulièrement problématique pour les tubercules et les légumes-racines.

Selon M. Danopoulos, il existe deux théories sur la façon dont les microplastiques entraînent la dégradation des cellules. Leurs bords tranchants pourraient rompre la paroi cellulaire ou les produits chimiques contenus dans les microplastiques pourraient endommager la cellule, explique-t-il.

L'étude a révélé que les microplastiques de forme irrégulière étaient les plus susceptibles de provoquer la mort des cellules.

"Ce que nous devons maintenant comprendre, c'est combien de microplastiques restent dans notre corps et quels types de taille et de forme sont capables de traverser la barrière cellulaire", explique M. Danopoulos. Si les plastiques devaient s'accumuler jusqu'à atteindre des niveaux susceptibles de devenir nocifs sur une période donnée, cela pourrait constituer un risque encore plus grand pour la santé humaine.

Mais même sans ces réponses, M. Danopoulos se demande si davantage de précautions sont nécessaires pour s'assurer que les microplastiques n'entrent pas dans la chaîne alimentaire. "Si nous savons que les boues sont contaminées par des microplastiques et que les plantes ont la capacité de les extraire du sol, devrions-nous les utiliser comme engrais ?" dit-il.

Interdire les boues d'épuration

L'épandage des boues sur les terres agricoles est interdit aux Pays-Bas depuis 1995. Auparavant, le pays incinérait les boues, mais il a commencé à les exporter vers le Royaume-Uni, où elles étaient utilisées comme engrais sur les terres agricoles, à la suite de problèmes survenus dans une usine d'incinération d'Amsterdam.

La Suisse a interdit l'utilisation des boues d'épuration comme engrais en 2003, car elles "comprennent toute une série de substances nocives et d'organismes pathogènes produits par l'industrie et les ménages". L'État américain du Maine a également interdit cette pratique en avril 2022, après que les autorités environnementales ont trouvé des niveaux élevés de PFAS dans le sol des terres agricoles, les cultures et l'eau. Des niveaux élevés de PFAS ont également été détectés dans le sang des agriculteurs. La contamination généralisée a contraint plusieurs exploitations agricoles à fermer.

La nouvelle loi du Maine interdit l'application, la vente et la distribution de compost contenant des boues d'épuration, mais n'en interdit pas l'exportation.

Mais une interdiction totale de l'utilisation des boues d'épuration comme engrais n'est pas nécessairement la meilleure solution, selon M. Wilson de l'université de Cardiff. Elle pourrait plutôt inciter les agriculteurs à utiliser davantage d'engrais azotés synthétiques, fabriqués à partir de gaz naturel, explique-t-elle.

"[Avec les boues d'épuration], nous utilisons un déchet de manière efficace, plutôt que de produire sans fin des engrais à base de combustibles fossiles", explique Mme Wilson. Les déchets organiques contenus dans les boues contribuent également à restituer du carbone au sol et à l'enrichir en éléments nutritifs tels que le phosphore et l'azote, ce qui prévient la dégradation des sols, ajoute-t-elle.

"Nous devons quantifier les microplastiques dans les boues d'épuration, afin de pouvoir déterminer où se trouvent les points chauds et commencer à les gérer", explique Mme Wilson. Dans les endroits où les niveaux de microplastiques sont élevés, les boues d'épuration pourraient être incinérées pour produire de l'énergie au lieu d'être utilisées comme engrais, suggère-t-elle. Une façon d'éviter la contamination des terres agricoles est de récupérer les graisses, les huiles et les huiles (qui contiennent des niveaux élevés de microplastiques) dans les stations d'épuration des eaux usées et d'utiliser cette "écume de surface" comme biocarburant, au lieu de la mélanger aux boues, selon Mme Wilson et ses collègues.

Certains pays européens, comme l'Italie et la Grèce, éliminent les boues d'épuration dans des décharges, notent les chercheurs, mais ils mettent en garde contre le risque que des microplastiques s'échappent de ces sites et contaminent les terres et les masses d'eau environnantes.

Wilson et Danopoulos affirment tous deux que des recherches plus approfondies sont nécessaires pour déterminer la quantité de microplastiques sur les terres agricoles et les éventuels impacts sur l'environnement et la santé.

"Les microplastiques sont maintenant sur le point de passer du statut de contaminant à celui de polluant", déclare M. Danopoulos, ajoutant : "Un contaminant est quelque chose qui se trouve là où il ne devrait pas être. Les microplastiques ne devraient pas se trouver dans notre eau et notre sol. Si nous prouvons qu'[ils ont] des effets néfastes, cela en ferait un polluant et [nous] devrions avoir une législation et une réglementation."

Cet article a été mis à jour le 5 janvier 2023 pour préciser que la loi du Maine interdit l'application, la vente et la distribution de compost contenant des boues, mais pas l'exportation.