Fragmentation and depolymerization of conventional and biodegradable microplastics in Eisenia fetida and Eisenia andrei
Cette étude démontre que si le passage intestinal à travers les vers de terre *Eisenia* fragmente et altère chimiquement de manière significative le polyéthylène, le polybutylène et l'acide polylactique, le polymère biodégradable (PLA) provoque la dégradation chimique et la mortalité des vers de terre les plus sévères, indiquant qu'il n'est pas nécessairement l'option la plus sûre dans les sols agricoles sur de courtes périodes d'exposition.
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Le sol sous nos pieds est un monde bourdonnant de petites créatures qui brassent, mangent et recyclent la matière organique, maintenant la terre fertile et vivante. Parmi ces travailleurs se trouvent les vers de terre, souvent appelés les ingénieurs de l'écosystème, car ils déplacent de vastes quantités de terre à travers leurs corps. Depuis des décennies, les scientifiques s'inquiètent de la façon dont la pollution plastique affecte ces animaux, en se concentrant principalement sur la manière dont le plastique blesse les vers. Mais une question plus complexe et plus récente est apparue : que devient le plastique lui-même lorsqu'il passe par le corps d'un ver ? Les plastiques ne sont pas seulement des morceaux de déchets inertes ; ce sont de longues chaînes de molécules qui peuvent se briser. Lorsqu'un ver mange un morceau de plastique, l'environnement rude à l'intérieur de son intestin pourrait décomposer le plastique en morceaux plus petits ou même en altérer la structure chimique. Ce processus est crucial car si le plastique se décompose en fragments invisibles ou en substances chimiques toxiques, il pourrait devenir plus dangereux pour le sol et les créatures qui y vivent, plutôt que moins dangereux.
Une équipe de chercheurs s'est donné pour mission d'observer ce processus en temps réel, en utilisant deux types courants de vers de terre trouvés dans le compost : Eisenia fetida et Eisenia andrei. Ils voulaient voir ce qui se passe lorsque ces vers mangent trois types différents de microplastiques — de minuscules particules plus petites qu'un ongle. Deux de ces plastiques étaient les types traditionnels, à base de pétrole, connus pour être très résistants et difficiles à décomposer : le polyéthylène, le matériau utilisé dans de nombreux sacs plastiques, et le polybutylène. Le troisième était l'acide polylactique, un plastique fabriqué à partir d'amidon végétal et commercialisé comme étant biodégradable, ce qui signifie qu'il est censé se décomposer naturellement dans l'environnement. Les scientifiques ont placé les vers dans des récipients contenant du compost mélangé à ces plastiques et les ont observés pendant 35 jours. Par la suite, ils ont soigneusement extrait les vers et récupéré les particules de plastique qui étaient passées par leur système digestif afin de mesurer précisément à quel point le plastique avait changé.
Les résultats ont révélé une histoire surprenante sur la façon dont les différents plastiques se comportent à l'intérieur d'un être vivant. D'abord, les vers ont cassé tous les plastiques en morceaux plus petits. En moyenne, les particules que les vers ont excrétées étaient environ 58 % plus petites que celles qu'ils avaient mangées. Cependant, le type de plastique importait énormément. Le plastique biodégradable, l'acide polylactique, a été le plus décomposé, suivi du polybutylene, tandis que le polyéthylène traditionnel a le moins changé. Cette fragmentation physique n'était que la moitié de l'histoire. Lorsque les chercheurs ont examiné la structure chimique des plastiques à l'aide d'un scanner spécial à base de lumière, ils ont découvert que le plastique biodégradable avait également subi les dommages chimiques les plus importants. Ses chaînes moléculaires avaient été clivées ou coupées beaucoup plus sévèrement que les chaînes des deux autres plastiques. En fait, le changement chimique était si distinct que les chercheurs pouvaient identifier exactement quel plastique le ver avait mangé simplement en observant la signature chimique des restes.
La découverte la plus frappante concernait peut-être l'effet de cette décomposition sur les vers eux-mêmes. Contrairement à l'espoir que les plastiques biodégradables soient plus sûrs pour la nature, les vers ayant consommé le plastique biodégradable ont présenté les taux de mortalité les plus élevés. Le taux de mortalité des vers mangeant le plastique végétal était nettement plus élevé que pour ceux mangeant les plastiques à base de pétrole. Les chercheurs ont constaté qu'une espèce de ver, Eisenia fetida, était généralement plus sensible aux plastiques que l'autre, mais que cette différence devenait beaucoup plus marquée lorsque les vers consommaient les plastiques qui se décomposaient le plus rapidement. Plus le plastique se dégradait chimiquement à l'intérieur du ver, plus la probabilité que le ver meure était grande. Cela suggère que le processus de décomposition du plastique libère quelque chose — peut-être de petits fragments chimiques ou des sous-produits — qui est nocif pour la santé du ver. Les plastiques traditionnels et robustes provoquaient moins de changements chimiques et entraînaient moins de décès, tandis que le plastique « vert », censé être l'option la plus sûre, causait la plus grande perturbation physique et chimique ainsi que la mortalité la plus élevée.
L'étude a également utilisé des modèles informatiques pour voir s'ils pouvaient prédire ces résultats sur la base des données collectées. Les ordinateurs étaient très performants pour prédire les changements chimiques, confirmant que le type de plastique était le principal moteur de ce qui se passait. Cependant, les ordinateurs avaient du mal à prédire de combien le plastique rétrécissait physiquement. Cela suggère que si la décomposition chimique est un résultat direct du matériau plastique, le découpage physique du plastique à l'intérieur du ver est un processus chaotique, dépendant probablement de facteurs aléatoires comme la façon dont le plastique circulait dans l'intestin ou la force de compression subie. Cette distinction est importante car elle signifie que savoir simplement qu'un plastique est biodégradable ne garantit pas qu'il sera inoffensif à court terme.
En fin de compte, cette recherche remet en question l'idée simpliste selon laquelle les plastiques biodégradables sont automatiquement meilleurs pour la vie du sol. Au cours de la période de 35 jours de l'expérience, le plastique biodégradable n'a pas été l'option la plus bénigne ; il s'est décomposé le plus rapidement et a tué le plus de vers. L'étude indique que les étapes intermédiaires de la biodégradation, où le plastique se fragmente sans encore avoir disparu, pourraient en réalité constituer une période de risque élevé pour les créatures du sol. Bien que ces plastiques puissent éventuellement disparaître sur de longues périodes, le processus de leur décomposition dans l'intestin d'un ingénieur du sol peut libérer des effets nocifs que les plastiques traditionnels non dégradables ne provoquent pas de la même manière. Les conclusions suggèrent que nous devons regarder au-delà de la simple question de savoir si un plastique peut éventuellement se décomposer et considérer ce qui arrive au sol et à ses habitants pendant que cette décomposition a lieu.
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