Des scientifiques trouvent une nouvelle utilité au biocharbon : la filtration des microplastiques dans les terres arables

Au cours de tests préliminaires, des scientifiques ont constaté que le biocharbon permettait de piéger un taux saisissant de 86 % à 92 % des particules de plastique dans des échantillons de sol.

Par Emma Bryce (Si apre in una nuova finestra)

En plus d’enrichir (Si apre in una nuova finestra) les sols agricoles et de capter (Si apre in una nuova finestra) des tonnes de carbone chaque année, le biocharbon présente désormais une nouvelle vertu environnementale (Si apre in una nuova finestra) : il pourrait contribuer à filtrer des tonnes de particules de microplastiques enfouies dans les sols agricoles.

Dans une étude récente, des scientifiques ont démontré que le passage d’échantillons de microplastiques à travers des tubes de biocharbon, un matériau résultant de la combustion de matières organiques, généralement des déchets agricoles, dans un environnement où l’oxygène n’est pas présent, permettait de filtrer jusqu’à 92,6 % des nanoparticules de plastique présentes.

La présence de microplastiques dans l’eau et les sols représente un défi croissant, sans compter que ces polluants sont aussi singulièrement imbriqués dans les pratiques agricoles modernes. De nos jours, la majorité des fermes industrielles sont saturées de plastiques, que l’on retrouve dans les engrais et le paillage répandus directement dans le sol, dans les conduits d’irrigation, dans le matériel servant à l’entreposage des récoltes ou dans les films plastiques étendus au sol pour conserver l’humidité et écarter les mauvaises herbes.

Inévitablement, ce plastique finit par se désagréger, libérant des microparticules dans l’eau et le sol. Selon certaines études, les microplastiques pourraient même s’accumuler dans les cultures et s’infiltrer dans notre alimentation. On en trouverait aussi dans l’eau que nous buvons.

Par le passé, des études ont mis en évidence la capacité du biocharbon à piéger les microparticules, mais peu de recherches s’étaient penchées sur son efficacité réelle à extraire les microplastiques de l’eau et des sols. C’est là que la nouvelle étude vient changer la donne.

L’équipe de recherche de l’Université du Mississippi a commencé par prélever des échantillons d’eaux de ruissellement sur une exploitation agricole du Mississippi après de fortes pluies. Pour détecter et suivre les particules de plastique dans l’eau, les scientifiques les ont teintées avec un colorant les rendant fluorescentes sous une lumière d’une longueur d’onde précise.

De retour en laboratoire avec les flacons d’eau de pluie collectée, les scientifiques ont fait une première découverte frappante en constatant l’ampleur de la présence de microplastiques dans les échantillons prélevés sur l’exploitation agricole : ceux-ci contenaient en moyenne 237 particules de microplastique par litre d’eau, certains en présentant jusqu’à 600. La plupart des particules de plastique étaient du polyéthylène, la matière plastique la plus largement utilisée dans le monde (un tiers du marché mondial) et aussi fort répandue dans les exploitations agricoles. En fait, tous les types de plastiques les plus fréquemment observés dans les échantillons dérivaient de pratiques agricoles, comme le paillage, l’irrigation et le bâchage.

L’équipe de recherche a ensuite entrepris d’évaluer sa capacité à filtrer ce matériau. En laboratoire, elle a expérimenté avec des tubes remplis de deux types de biocharbon, produits à partir de canne à sucre et de pin. Son expérience reposait sur le fait que le processus de pyrolyse rend une matière organique plus poreuse et accroît sa surface, deux propriétés qui peuvent faciliter la séquestration de particules infimes. Des recherches passées ont indiqué que les interactions électrostatiques entre le biocharbon et d’autres substances pouvaient aussi contribuer à attirer les microparticules vers la surface du biocharbon.

En observant attentivement les particules fluorescentes pendant que les échantillons d’eau s’écoulaient à travers les tubes de biocharbon, l’équipe de recherche a découvert que le biocharbon captait 86 % à 92 % des particules, un résultat impressionnant. 

Des deux types de biocharbon évalués, celui à base de pin s’est révélé le plus efficace pour capter le plastique, les particules de plastique s’enfonçant plus profondément dans les tubes remplis de biocharbon à base de canne à sucre. Les scientifiques supposent que ce résultat pourrait s’expliquer par la granularité, la rugosité et la porosité du biocharbon de pin, plus élevées que celles du biocharbon tiré de la canne à sucre, à grains plus fins.

Mentionnons toutefois que les deux de types de biocharbon ont capté plus de 90 % du plastique dans les 20 premiers centimètres des tubes. En conditions réelles, ce filtrage empêcherait la majorité des polluants plastiques des terres agricoles de s’écouler dans les sols, les cours d’eau et, ultimement, la mer.

L’utilisation du plastique en agriculture est devenue si intensive et répandue qu’elle a maintenant son propre nom, la plasticulture, ce qui signale l’ampleur du problème et l’urgence de trouver des solutions. La recherche n’en est qu’à ses débuts, mais les scientifiques avancent déjà quelques pistes de solutions pour capter le plastique dans l’eau, comme l’installation de filtres à base de biocharbon aux puisards.

Ces constats annoncent la phase suivante de la recherche qui, aux dires (Si apre in una nuova finestra) de l’équipe, est déjà bien entamée : « Des études de terrain à plus grande échelle sont en cours et les données préliminaires pointent vers une diminution marquée des microplastiques. » 

Source: Olubusoye et coll., Removal of microplastics from agricultural runoff using biochar: a column feasibility study. (Si apre in una nuova finestra) Frontiers in Environmental Science, 2024.

Article original en anglais : https://www.anthropocenemagazine.org/2024/10/researchers-find-a-new-use-for-biochar-filtering-microplastics-from-farm-soils/ (Si apre in una nuova finestra)

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Anthropocène est la version française d’Anthropocene Magazine (Si apre in una nuova finestra). La traduction française des articles est réalisée par le Service de traduction de l’Université Concordia (Si apre in una nuova finestra), la Durabilité à l’Ère Numérique (Si apre in una nuova finestra) et le pôle canadien de Future Earth (Si apre in una nuova finestra).