Lutter contre la prolifération des plastiques grâce à une formation en début de carrière et à des technologies de détection
Plus de 300 000 tonnes de plastique sont rejetées dans l’environnement chaque année. Qui plus est, une grande partie de ces déchets se présente sous la forme de particules trop petites pour être visibles. Des particules de plastique de taille micrométrique et nanométrique, ou microplastiques et nanoplastiques (MNP), ont été retrouvées dans le sol, l’eau, l’air et même dans notre corps. Ces particules sont soit ajoutées intentionnellement aux processus industriels (MNP primaires), soit issues de la décomposition dans l’environnement de plastiques de plus grande taille (MNP secondaires). Afin de protéger l’approvisionnement en eau, l’une des principales voies de pollution de l’environnement, la directive relative à l’eau potable (DWD) révisée en 2021 par la Commission européenne impose aux compagnies des eaux de plus larges responsabilités en matière d’inspection. Le projet MONPLAS, financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, développe des technologies innovantes pour soutenir la détection du plastique dans les eaux.
Formation en microscopie et en spectroscopie
Les microplastiques étant de plus en plus répandus dans l’environnement, davantage de données sont nécessaires sur les sources, les quantités et les types de MNP auxquels l’humain est exposé, ainsi que sur les risques sanitaires qui y sont associés. Pour ce faire, les chercheurs se proposent de développer des outils peu coûteux pour évaluer les MNP dans les échantillons d’eau et au-delà. Les méthodes actuelles de détection des MNP imposent un équipement coûteux et un personnel hautement qualifié. En dispensant une formation de niveau expert, MONPLAS permet aux chercheurs de développer des technologies et des outils de détection innovants et peu coûteux. MONPLAS prépare les chercheurs en début de carrière en leur fournissant une expérience pratique des méthodes existantes. Les 14 chercheurs en début de carrière de MONPLAS bénéficient d’une formation sur l’échantillonnage des microplastiques, la préparation des échantillons et les techniques photoniques générales utilisées pour l’analyse. Les techniques conventionnelles de détection des MNP comprennent un ensemble d’outils de microscopie et de spectroscopie. La spectroscopie Raman, similaire à la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier, utilise la lumière pour identifier la composition chimique des MNP. Les chercheurs en début de carrière sont également formés à la microscopie à fluorescence et à la microscopie à force atomique couplée à la spectroscopie infrarouge.
Des méthodes et technologies innovantes
La formation du personnel aux méthodes conventionnelles n’est qu’une partie de la réponse. MONPLAS s’est fixé pour principal objectif le développement de technologies pour la conception d’instruments efficaces et rentables qui soutiendront soutenir la mise en œuvre de la législation de l’UE par la détection des MNP. La deuxième étape de la préparation des scientifiques sera consacrée au développement d’un large éventail de solutions possibles, y compris l’évolution des techniques existantes et le développement de nouvelles technologies. Pour ce faire, les participants étudieront l’optique, l’acoustique et le développement de capteurs et de puces. L’intégration de l’apprentissage profond pour identifier les MNP constitue une piste fructueuse. Clementina Vitali, boursière du projet, confie: «Nous avons spécifiquement conçu un flux de travail basé sur l’IA pour reconnaître et catégoriser les particules microplastiques. Ce système améliore considérablement l’efficacité et la précision de nos identifications et analyses des microplastiques dans divers échantillons». Les boursiers de MONPLAS font preuve d’une grande ingéniosité pour relever les défis liés à la sécurité de l’approvisionnement en eau. Dans un cas, la résolution d’un problème destinée à améliorer la détection des MNP par spectroscopie Raman a débouché sur une solution peu coûteuse et élégante qui consiste à utiliser des feuilles métalliques pour renforcer les signaux grâce à des nanostructures plasmoniques. Dans le cadre d’une autre étude, la recherche se concentre sur la création de nanomatériaux affichant des propriétés similaires à celles des enzymes pour la biodétection. L’objectif de cette recherche est d’intégrer des méthodes de diagnostic moléculaire et des nanotransducteurs dans de petits dispositifs de laboratoire sur puce afin d’améliorer l’accessibilité et l’efficacité des tests. La production mondiale de plastique devrait tripler d’ici 2050, par rapport aux niveaux de 2019. MONPLAS, en mettant l’accent sur l’innovation technique et la formation de chercheurs en début de carrière, s’efforce de mieux comprendre les risques associés aux micro- et nanoplastiques et de renforcer leur détection et la protection des réserves d’eau propre.
Mots‑clés
MONPLAS, MNP, microscopie, nanoplastiques, microplastiques, analyse de l’eau, chercheurs en début de carrière, directive relative à l’eau potable, apprentissage profond, spectroscopie Raman
