Avis sur le rapport « les plastiques dans l’environnement » de l’Académie des Sciences

En mars 2021, l’Académie des Sciences a publié un rapport consacré aux plastiques et leur pollution « les plastiques dans l’environnement » qui détaille origines et solutions. Après une lecture approfondie de ce document et de ses sources, j’ai envoyé les commentaires ci-dessous à l’Académie des Sciences. J’ai reçu une réponse claire claire et je les en remercie : ils sont d’accords avec ces éléments (sauf sur les notions de recyclage boucle ouverte/fermée) mais considèrent que ces éléments ne changent pas le fond du document. Je pense au contraire que c’est le cas et que les scientifiques se doivent de présenter les faits, non pas de manière simpliste mais vulgarisée. Je vous propose donc je prendre connaissance à la fois du rapport et de mes commentaires sourcés, afin de vous faire votre propre opinion. Le contenu ci-dessous est assez technique.

Je reprends ici mes principales remarques, qui ne sont pas exhaustives, afin de permettre un premier échange sur le rapport de l’Académie des Sciences. J’espère que ces éléments vous permettront de comprendre mon inquiétude, quant à la compréhension du sujet des plastiques et de leur pollution par le grand public. Les sources citées se trouvent en fin de document.

Le recyclage mécanique (p.6)

Il est pris ici l’exemple du recyclage des bouteilles de PET avec la précision suivante : « le polymère recyclé est trop fluide pour être de nouveau mis en forme par des méthodes habituelles et perd également ses propriétés de résistance. Il ne peut donc être utilisé qu’en faible proportion ajouté au PET, sauf à être modifié par post-polymérisation en état solide avant mise en forme ». La source en question (Delva et al. 2020) ne dit pas tout à fait cela. Je vais reprendre les éléments de cet article dans l’argumentaire ci-dessous.

Le recyclage des bouteilles en PET permet aujourd’hui d’obtenir des bouteilles avec 100% de recyclé. Des bouteilles contenant 50% existent depuis plusieurs années « Nowadays, up to 50% of a PET bottle can be made from post-consumer PET bottles » (p. 14 de l’article). Cela est possible grâce au tri, en limitant le taux de contaminants. Les moyens de mise en œuvre sont également adaptés : séchage avant extrusion (déjà réalisé pour le PET vierge), extrusion sous vide ou atmosphère inerte et bien sûr la polycondensation à l’état solide (SSP).

Mais la SSP n’est pas vraiment une modification du polymère, c’est une augmentation de la viscosité intrinsèque par polycondensation, en portant le PET recyclé (rPET)à température et avec extraction d’eau et des contaminants. C’est une étape du processus et pas une modification du polymère comme cela pourrait être le cas via une extrusion réactive par exemple. N’oublions pas qu’il y a 2 procédés thermiques (extrusions généralement) pour obtenir le produit final avec du rPET. Une SSP est donc tout à fait justifiée et ne pose pas de problème dans le processus de recyclage.

Comme précisé dans l’article cité, le rPET est utilisé dans l’emballage alimentaire, la contrainte est règlementaire : chaque process de recyclage doit être approuvé par l’EFSA. Cette contrainte ne permet pas aujourd’hui d’utiliser d’autres polymères recyclés comme le rPE ou le rPP au contact alimentaire. Ces derniers ne peuvent être utilisés qu’au contact de fruits et légumes.

Le recyclage en boucle fermé n’est pas uniquement lié à des problèmes de dégradation pendant le recyclage mais à des contraintes règlementaires sur les performances de décontamination du processus de recyclage, qui est plus facile à mettre en place pour un polymère comme le PET que pour le PP ou le PE ; ces derniers absorbent certaines substances et sont utilisés dans des applications très variés (alimentation et produits d’entretien).

Le rPET peut être transformé plusieurs fois avant de perdre ses propriétés et ne plus pouvoir être utilisé dans les applications attendues. Sauf si le grade de rPET est très contaminé mais dans ce cas son utilisation ne sera pas possible. Il sera bien trop fluide dès les premières extrusions.

Les grades de rPET pour fabriquer des fibres ne sont pas de mauvaise qualité, mais de qualité différente de ceux utilisés pour l’emballage alimentaire (contraintes différentes). Les grades pour la fabrication des fibres textiles ne sont pas « très fluides » sinon il ne serait pas possible de les fabriquer : si le PET contient des contaminants en nombre trop important, ces derniers risquent de créer des défauts au moment du bobinage ou de la fabrication du textile. Donc, les fibres textiles en rPET nécessitent un minimum de qualité du rPET en termes de contamination.

Pour ce qui est des bouteilles colorées, elles sont recyclées également. Le problème se pose surtout pour les bouteilles opaques (notamment bouteilles de lait) qui ne sont actuellement pas recyclées mais dont la filière se crée, parce que ces bouteilles ont un intérêt écologique par rapport aux bouteilles en PEHD : plus besoin d’opercule en aluminium, poids et quantité de plastique nécessaire plus faible, etc. (CITEO).

Il est précisé dans le rapport en page 7 : « Ainsi la contamination, même en très petite quantité, d’un polymère par un polymère de nature même très légèrement différente donne lieu, à l’issue du recyclage mécanique, à un matériau fragile difficilement utilisable. ».

Ce n’est pas tout à fait le cas. Il y a des critères qui sont à prendre en compte. Les grades de rPET sont constitués à partir de ces critères et les industriels peuvent donc choisir le grade en fonction de l’utilisation souhaitée. On ne choisira pas le même grade pour fabriquer une nouvelle bouteille ou une barquette en PET. Les exigences sont différentes. Mais je suis d’accord avec l’importance du tri : c’est un élément déterminant qui permet une plus grande qualité des grades et donc une possibilité de recyclage multiple plus importante.

Il est question dans cette partie de la nécessité de mélanger le polymère recyclé avec le même polymère vierge. C’est en effet préférable pour diverses raisons, notamment des compositions des emballages qui peuvent être légèrement différentes. Mais il est nécessaire de prendre en compte un point : les plastiques ne sont pas les seuls à devoir être mélangés avec de la matière vierge.

C’est aussi le cas du papier/carton, de l’aluminium, de l’acier et du verre. Pourquoi ? parce que comme pour les plastiques, les industriels utilisent des grades de matière, des compositions différentes. Ainsi, pour permettre l’utilisation de ces matériaux recyclés pour d’autres applications, il est essentiel de corriger leur composition. Les produits en aluminium contiennent 53% de recyclé, ceux en verre 54% et ceux en papier/carton 67% (ADEME, Bilan 2017). Nous sommes loin du 100% de recyclé intégré, pourtant les deux premiers matériaux sont recyclables à l’infini. Donc pourquoi le demander pour le plastique ?

Incinération et compostage (p. 8)

Il est précisé que le PLA est un polymère biodégradable en compostage industriel et que c’est un substitut qui permet de respecter l’environnement. Cela est en contradiction avec l’affirmation qui se trouve p. 10 et qui précise que le compostage industriel est réalisé dans des conditions spécifiques, notamment de température que l’on ne retrouve pas dans la nature.

Sur ce sujet, il est impératif (de mon point de vue) de préciser qu’un matériau biodégradable même si compostable ne doit pas se trouver dans l’environnement. La biodégradation en compost, même domestique (basse température) est très différent de ce que l’on retrouve dans la nature. Un sac en plastique constitué de matières biosourcées se dégrade en quelques semaines dans un composteur domestique mais peut mettre des années à se dégrader dans l’eau de mer par exemple (ADEME, Avis 2019).

La biodégradation ne donne pas d’indication de durée de dégradation, sinon nous ne retrouverions pas des matériaux, vêtements etc. qui datent de plusieurs siècles, encore intacts (Chen et al., 2001).

Ce message qui est corroboré par les mécanismes de dégradation des matériaux polymères devrait être bien plus explicité dans ce document. Ce que l’on comprend ici c’est que le biodégradable est bon pour l’environnement, ce qui n’est pas le cas. Un sac matière biosourcée, s’il se retrouve dans la nature, aura les mêmes impacts sur la biodiversité et notamment sur les animaux marins qu’un sac en polyéthylène.

Devenir des plastiques collectés (p. 8)

L’article de Geyer et al. Mentionne le devenir de tous les plastiques et pas seulement ceux utilisés pour les emballages. Le chiffre de 8,3 milliards de tonnes de plastiques prend en compte toutes les applications, même celles qui sont durables. 30% du plastique fabriqué depuis 1950 était toujours utilisé en 2015. Il est important de le mentionner.

De plus, il est expliqué qu’une faible fraction d’entre eux, moins de 10%, est recyclé en boucle fermée. Je ne comprends pas pourquoi le rapport spécifie cela et différencie recyclage en boucle fermée et boucle ouverte. L’ADEME les différencie non pas pour différencier des niveaux de qualité mais pour différencier des process et donc des applications.

Cette idée selon laquelle un recyclage en boucle fermée est « de haute qualité » en opposition avec un recyclage en boucle ouverte qui serait « de faible qualité » ne vient absolument pas de considérations techniques ou scientifiques. Le code de l’environnement (Article L541-1-1) ne différencie pas de niveau de qualité entre recyclage en boucle ouverte ou fermée.

Ces notions viennent de l’ouvrage de William McDonough et al. Ce sont des tendances avec des critères esthétiques et des considérations de principe. Mais dans les faits, recycler une bouteille pour en faire une fibre textile qui sera utilisée dans un vêtement permet d’obtenir un produit bien plus durable tout en évitant l’utilisation de matière vierge.

La qualité d’un grade de plastique recyclé dépend de son utilisation. Un grade peut être considéré comme de qualité médiocre pour une application précise, qui demande certaines propriétés et devenir un grade de bonne qualité pour une autre application, qui demande d’autres propriétés, n’ayant généralement rien à voir.

Prenons l’exemple de l’acier : lorsqu’il est recyclé à partir de carcasses de voitures puis utilisé pour la fabrication d’aciers de construction, c’est également un recyclage en boucle ouverte. Doit-on parler d’acier de moindre qualité ? Etant donné les spécifications associées à la fabrication de l’acier de construction je ne pense pas.

Le terme grade est associé à qualité au sens de niveau de performance vis-à-vis d’exigences spécifiées. Il n’y a pas de hiérarchie dans les grades, sauf pour une même application. Ce sont ici des caractéristiques techniques et non subjectives.

Et comme précisé ultérieurement, les plastiques utilisés dans l’emballage alimentaire doivent obtenir l’approbation de l’EFSA. Aujourd’hui seul le rPET peut être utilisé dans l’emballage alimentaire. Pour le rPE et le rPP ce n’est pas le cas.

Dans cette partie, l’incinération est mise au même niveau que le rejet dans l’environnement. Ce n’est absolument pas le cas. La valorisation énergétique permet de réduire l’utilisation de sources fossiles, notamment dans les cimenteries. C’est une solution qui est certes moins intéressante que la valorisation matière (recyclage) puisque le matériau est détruit, mais lorsqu’elle est réalisée avec un tri à la source, elle permet de n’utiliser que des matériaux ayant un pouvoir calorifique important comme les plastiques et de générer une chaleur importante. Les combustibles solides de récupération (CSR) sont donc une alternative aux combustibles fossiles. Je pense qu’il ne faut pas négliger cette possibilité même si elle vient après le recyclage.

Dégradation des plastiques dans l’environnement

Les durées de dégradation mentionnées pour les bouteilles en plastiques, les sacs en polyéthylène et le polystyrène sont à préciser. Les durées de dégradation sont variables en fonction des conditions d’exposition. Quelles conditions sont prises en compte ici ? quel modèle est utilisé ?

Pour le polystyrène par exemple, s’il n’est pas exposé (enterré ou au fond de l’océan) il mettra un millénaire, mais exposé aux UV il disparaitra après 20 à 100 ans d’exposition en fonction de la température, son épaisseur et sa composition (Ward et al., 2019).

Globalement, les vitesses peuvent être calculées en fonction des environnement grâce à différents modèles, mais l’article de Chamas et al. permet de donner une estimation assez cohérente avec les modèles existants.

Prenons l’exemple d’un sac en polyéthylène de 20µm. En considérant uniquement la dégradation générée à partir de la surface du matériau, la durée de dégradation moyenne en fonction de l’environnement est la suivante :

• Dans le sol (température du sol entre 15 et 20°C) : 25 ans
• Dans l’eau de mer (température) : 20 ans
• Exposé au soleil (température ambiante) : environ 10 ans

Ces valeurs sont variables en fonction des températures et donc de la zone géographique concernée, et les durées peuvent très vite atteindre plusieurs centaines d’années voire des millénaires. Mais c’est le cas de tous les matériaux, même ceux qui sont dits biodégradables.

Nous sommes donc très loin des valeurs du rapport. La raison est simple : la plupart des commentateurs prennent en compte un objet massif en polymère ou bien des conditions extrêmes (température notamment).

Je comprends la volonté d’alarmer, mais ces données peuvent être présentées différemment, de manière nuancée, parce que la dégradation des matériaux dans l’environnement est plus complexe que cela. Cette simplification n’aidera pas le lecteur à transposer ces éléments à d’autres matériaux par exemple.

Il est mentionné sur la même page que les fragments de plastique se « minéralisent ». Ce n’est pas le cas et l’article mentionné (Lambert et al. 2016) ne le précise pas non plus.

En fin de page 8, plusieurs articles sont mentionnés pour expliquer la perturbation de l’activité microbienne par les micro- et nanoplastiques. Mais les articles mentionnés sont soit des études de migration des microplastiques dans le sol (O’Connor et al, 2019 ; Fuller et al, 2016) soit des hypothèses qui sont à corroborer par des essais (De Souza Machado et al., 2017). Donc le paragraphe n’est pas corroboré par les articles cités.

En page 10 le terme « bioplastique » est utilisé. Il est préférable de ne pas utiliser ce terme (ADEME, Fiche technique, 2016) car il peut faire référence aux plastiques biosourcés ou bien aux plastiques biodégradables. Il est source de confusion, même lorsqu’il est défini dans un texte.

En page 11, l’article de Woodall et al. Précise qu’il n’y a pas eu assez de réplica pour corroborer les résultats en termes d’abondance et de composition des plastiques. La grande majorité des fibres que l’on retrouve dans la nature sont des fibres d’origine naturelle. Ce qui ne signifie pas que ce n’est pas un problème étant donné que ces fibres sont modifiées et donc moins facilement biodégradables.

Bien que 65% des fibres utilisées dans le monde soient synthétiques, les fibres de coton génèrent 5 fois plus de microfibres au lavage que les fibres de polyester. Cela s’explique par leur structure microscopique : les fibres synthétiques sont beaucoup plus régulières que les fibres naturelles (Zambrano et al. 2019).

Une étude réalisée dans le sud de l’Europe (jusque 2000 m de profondeur) et notamment en méditerranée a montré que les fonds marins contenaient 79.7% des fibres naturelles : coton et lin. Le reste se distribue entre les différentes fibres synthétiques (Sanchez-Vidal et al., 2018).

Plusieurs études dont celles de C. Dorée (1920) et de Zambrano et al. (2019) ont montré que seuls les micro-organismes avaient un effet sur la biodégradation des fibres naturelles. S’il n’y a pas de micro-organismes ou si leur action est empêchée, la dégradation n’a pas lieu.

Une autre étude a démontré que la présence de fibres cellulosiques était bien plus importante que celle de microplastiques ou de matériaux dits synthétiques. Au-delà de leur forme et de leur présence en forte quantité, le fait que ces fibres naturelles soient colorées et parfois traitées a un impact non négligeable sur les organismes qui les ingère (Remy et al., 2015).

Un article scientifique plus récent, datant de 2020, confirme que la grande majorité des fibres retrouvées dans l’océan ne sont pas synthétiques : 8.2% des fibres sont d’origine synthétique, 79.5% sont d’origine cellulosique, 12.3% sont d’origine animale (Suaria et al., 2020). Cela corrobore les résultats de l’article de Sanchez-Vidal et al. La différence avec d’autres articles sur ce sujet est que ces travaux de recherche de n’arrête pas à l’identification de matières organiques issue de l’activité humaine mais différencie les fibres par origine (naturelle ou synthétique).

Aspects écologiques et sanitaires

Contrairement à ce qui est écrit en page 11, les microplastiques ne passent pas la peau ou les membranes protégeant les organes, leur taille est bien trop importante. Ils doivent atteindre la taille nano pour pouvoir entrer dans l’organisme. Cela est d’ailleurs précisé dans les articles cités et dans plusieurs autres (Nakane et al., 2012, Smith et al., 2018, Lademann et al., 2010).

Lademann et al. précisent : “Taking into consideration the state of the art, there are no indications that particles of >100 nm in size can pass the healthy skin barrier.”

Les articles cités dans le rapport et qui présentent un effet sur les organismes d’animaux marins utilisent tous le polystyrène (ce n’est pas précisé dans le rapport). Les expositions sont réalisées avec de très fortes concentrations, jusque 1 million de fois la concentration retrouvée dans l’environnement. Je ne comprends donc pas pourquoi ces éléments ne sont pas mis en balance avec des études de terrain qui démontrent qu’il n’y a ni bioaccumulation ni bioamplification.

L’article de Todd Gouin (2020) qui synthétise 50 ans de recherche le démontre. Il reste des axes de recherche, notamment en termes de méthodologie et de détermination de l’impact des nanoplastiques. Cet état des lieux a été également fait au cours d’un workshop d’experts sur le sujet en 2020 (The National Academies of Sciences, Engineering, Medicine, proceedings, 2020).

Evaluer et réduire l’impact des déchets plastiques (p.17)

Dans cette partie, j’ai simplement une remarque puisque je travaille dans le génie civil.

Il est précisé qu’une voie serait d’intégrer des plastiques dans les matériaux de construction. Je suppose qu’il est ici question de béton. Les plastiques sont déjà utilisés dans la construction sous diverses formes (tubes, joints, étanchéité). Cette proposition est en contradiction avec la position sur le recyclage de la page 6 puisque cela serait un recyclage en boucle ouverte.

Cela a déjà été étudié. Seule l’utilisation de fines poudres de plastiques pourrait éventuellement être envisagée. Mais la plupart des études se focalisent sur les propriétés mécaniques du béton. Peu considèrent la durabilité (fluage, étanchéité, vieillissement, propriétés au feu, comportement sous séisme, etc.) ou bien encore la sécurité. En fonction des critères associés aux différentes utilisations du béton, cela pourrait être très limité, notamment dans le cas des ouvrages d’art ou la sécurité voire la sureté sont à considérer en premier lieu.

Conclusion

Je pense qu’il est important, en tant que scientifiques, de prendre du recul vis-à-vis de l’emballement actuel. Il reste de nombreuses pistes à suivre, des études à réaliser, mais il est important de remettre les éléments dans un contexte scientifique et technique. Le risque, en se focalisant sur le matériau, est de réitérer les mêmes erreurs avec d’autres. Je pense notamment aux matériaux biodégradables, pour lesquels ne nombreuses idées reçues existent comme le fait qu’ils se dégradent rapidement dans l’environnement, sans impact. Notre rôle est (de mon point de vue) de différencier pour le grand public les idées reçues et des faits scientifiques et techniques.

Sources Bibliographiques

• ADEME (2017). Bilan du recyclage en France.
• ADEME (2019). Impact environnemental des sacs d’emballage fruits et légumes.
• ADEME (2016), Plastiques Biodégradables, Fiche technique.
• Chamas A. et al. (2020), Degradation Rates of Plastics in the Environment. ACS Sustainable Chem. Eng. 8, p. 3494.
• Chen R. et al (2001). Cellulolytic Biodegradation of Cotton Fibers from A Deep-Ocean Environment. Journal of the American Institute for Conservation 40(2).
• CITEO (2020). PET opaque : des avancées majeures en éco-conception, recyclage et création de nouveaux débouchés.
• Code de l’environnement, Article L541-1-1.
• Delva L. et al. (2020). An introductory review: Mechanical recycling of polymers for dummies
• De Souza-Machado A.A. et al. (2018). Microplastics as an emerging threat to terrestrial ecosystems. Global Change Biology, 24(4), 1405–1416.
• Dorée, C. (1920). The Action of Sea Water on Cotton and other Textile Fibres. Biochem J (1920) 14 (6): 709–714.
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• Fuller S et al. (2016). A Procedure for Measuring Microplastics using Pressurized Fluid Extraction. Environ. Sci. Technol., 50, 5774–5780.
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• Lademann J. et al. (2010). Penetration and storage of particles in human skin: perspectives and safety aspects. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 77(3), pp. 465-468.
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