Urban waste dominates microplastic pollution in Ethiopian irrigated farmlands: Evidence from FTIR spectroscopy, random forest classification, and farmer surveys
Cette étude révèle que la mauvaise gestion des déchets urbains, plutôt que l'activité industrielle, est la source principale de la contamination généralisée par les microplastiques dans les terres agricoles irriguées en Éthiopie, soulignant un besoin urgent d'amélioration de la collecte des déchets municipaux, de restrictions plus strictes sur le plastique et de l'éducation des agriculteurs afin d'atténuer cette menace environnementale émergente.
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Le plastique est devenu un élément permanent de la vie moderne, mais son voyage ne s'arrête pas lorsqu'un sac est jeté ou qu'une bouteille est écrasée. Avec le temps, le soleil, le vent et l'usure physique décomposent ces objets volumineux en fragments minuscules, si petits qu'ils sont invisibles à l'œil nu. Les scientifiques les appellent des microplastiques. Bien que l'attention se soit portée sur la manière dont ces particules s'accumulent dans les océans, elles s'installent également sur terre, particulièrement dans le sol où la nourriture est cultivée. C'est une préoccupation croissante car le sol agit comme un lieu de stockage à long terme pour ces particules ; contrairement à l'eau, où elles pourraient être emportées, le plastique dans le sol peut persister pendant des siècles, altérant potentiellement la capacité du sol à retenir l'eau et la croissance des plantes. Dans de nombreuses parties du monde, les agriculteurs dépendent d'une eau d'irrigation qui traverse les villes, transportant avec elle tous les déchets que les centres urbains ne parviennent pas à gérer. La question demeure : quelle quantité de ce plastique invisible parvient réellement dans les champs qui nous nourrissent, et d'où provient-elle ?
Une équipe de chercheurs de l'Université de Hawassa en Éthiopie s'est donné pour mission de répondre à ces questions dans les terres agricoles irriguées entourant la ville de Hawassa. Cette région est un pôle agricole, où des milliers de petits exploitants cultivent des légumes pour les marchés locaux, puisant l'eau du lac Hawassa, des rivières proches et de puits souterrains. La ville elle-même a connu une croissance rapide, entraînant une augmentation des déchets plastiques que les systèmes de gestion des déchets locaux peinent à gérer. Pour comprendre l'ampleur du problème, les scientifiques ont visité vingt parcelles agricoles réparties sur cinq sites, allant de zones périurbaines denses proches du centre-ville à des terres plus rurales et plus éloignées. Ils ont collecté du sol de la couche superficienne et de l'eau des canaux d'irrigation, rapportant ces échantillons au laboratoire pour compter et identifier les particules de plastique qui s'y cachent.
Les résultats ont révélé un paysage fortement contaminé par les microplastiques. En moyenne, chaque kilogramme de sol sec contenait 414 particules de plastique, tandis que chaque litre d'eau d'irrigation en contenait 30. Les concentrations les plus élevées ont été trouvées dans les fermes les plus proches de la ville et des zones industrielles, où le sol contenait jusqu'à 616 particules par kilogramme. Les chercheurs ont constaté que le sol retenait nettement plus de plastique que l'eau, suggérant que le sol agit comme une éponge, piégeant ces particules au fil du temps à mesure que l'eau s'en écoule. Les formes les plus communes étaient des films minces, ressemblant à des morceaux de sacs plastiques ou d'emballages, qui constituaient plus de 80 % des particules dans le sol. Ces films sont probablement le résultat de la décomposition d'objils plastiques plus volumineux sous l'effet du soleil et des activités agricoles.
Pour déterminer l'origine exacte de ce plastique, l'équipe a utilisé une méthode sophistiquée impliquant la lumière et l'apprentissage automatique. Ils ont analysé l'« empreinte digitale » chimique des particules de plastique à l'aide d'une technique appelée spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, qui identifie le type de plastique selon la façon dont il absorbe la lumière. Ils ont ensuite injecté ces données dans un programme informatique entraîné à reconnaître les modèles associés à différentes sources. Le programme a comparé les échantillons des fermes à des échantillons de référence provenant de décharges municipales et de sites industriels. L'analyse a montré que la grande majorité du plastique — environ 82 % — provenait de déchets urbains, tels que les ordures ménagères et les matériaux d'emballage, plutôt que d'usines industrielles. Cette conclusion pointe vers une collecte inadéquate des déchets urbains comme principal moteur de la pollution, le vent et la pluie lessivant le plastique des décharges à ciel ouvert vers les canaux d'irrigation qui alimentent les fermes.
L'étude a également examiné le profil des personnes travaillant la terre pour comprendre leur perspective. Les chercheurs ont interrogé les agricteurs sur les vingt parcelles et ont constaté un décalage flagrant entre la réalité de la pollution et la conscience des agriculteurs. Bien que 65 % des agriculteurs aient admis voir des débris flottants dans leur eau d'irrigation, 85 % n'avaient jamais entendu parler des microplastiques, et 95 % ne prenaient aucune mesure pour les filtrer ou les éliminer. La plupart des agriculteurs ne considéraient pas la pollution comme une menace sérieuse, principalement par manque d'informations sur les risques. Cependant, l'enquête a également révélé une forte volonté d'apprendre ; chaque agriculteur interrogé a exprimé l'intérêt de savoir plus sur le problème et comment le résoudre.
Au milieu de cette contamination généralisée, une ferme s'est distinguée comme un modèle de ce qui est possible. Cette exploitation particulière utilisait une solution simple et peu technologique : elle était couverte par une structure de serre tunnel (hoop house) et utilisait de l'eau provenant d'un forage filtré plutôt que d'une rivière ouverte. Le sol et l'eau de cette ferme présentaient une réduction spectaculaire des particules de plastique par rapport aux champs ouverts voisins. Ce seul exemple a démontré que, même dans un environnement fortement pollué, des barrières simples et la filtration peuvent réduire considérablement la quantité de plastique entrant dans le système alimentaire. Les chercheurs ont noté que le plastique trouvé dans les champs était principalement composé de polyéthylène et de polypropylène, les mêmes matériaux utilisés pour les sacs de courses et les emballages alimentaires courants, confirmant que les déchets de consommation quotidienne sont le principal coupable.
L'étude conclut que la voie à suivre nécessite une approche à deux volets : traiter la source et protéger les champs. Puisque la pollution est principalement tirée par les déchets urbains, la solution la plus efficace réside dans l'amélioration de la collecte et de la gestion des déchets de la ville, afin de garantir qu'ils ne finissent pas dans les cours d'eau. Parallèlement, les agriculteurs ont besoin de soutien et d'éducation pour adopter des mesures de protection à faible coût, telles que la filtration de l'eau et les structures de culture couvertes. La recherche souligne que, bien que le problème soit important, il n'est pas insoluble. En combinant une meilleure gestion des déchets à l'échelle de la ville avec des techniques agricoles pratiques et abordables, il est possible de protéger le sol et la nourriture qui y est cultivée de cette marée invisible de plastique.
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