Détecteur de Nanoplastiques Imprimé en 3D Ciblant la Pollution par les Microplastiques

Une équipe d’ingénieurs de l’Université McGill a récemment dévoilé un détecteur de nanoplastiques imprimé en 3D. Le nouveau dispositif peut détecter les polluants nocifs de manière plus efficace et sur un spectre plus large. Les chercheurs espèrent que leur nouveau système favorisera la collaboration et l’innovation dans le secteur des polluants microplastiques. Voici comment ce développement pourrait contribuer à rendre le monde plus sûr pour les générations futures.

Pourquoi les microplastiques constituent une crise environnementale croissante

Depuis que la production de plastique a pris son essor au début du XIXe siècle, les microplastiques se sont lentement accumulés dans l’environnement. Notamment, le terme microplastiques est apparu pour la première fois en 2004 après que Richard Thompson et une équipe de chercheurs l’ont utilisé suite à leurs recherches sur les polluants océaniques. Ces minuscules particules plastiques, de moins de 5 mm, se forment lorsque de plus gros morceaux de plastique se décomposent avec le temps.

Des rapports indiquent que jusqu’à 40 millions de livres de microplastiques pénètrent chaque année dans l’environnement. Malheureusement, les mêmes rapports suggèrent qu’à ce rythme, ce chiffre doublera d’ici 2040. Selon les chercheurs, les microplastiques se trouvent désormais dans presque tous les milieux, voire à l’intérieur de votre corps.

Les microplastiques sont particulièrement dangereux car ils pénètrent dans la chaîne alimentaire, entraînant des scénarios périlleux. En 2022, des chercheurs aux Pays‑Bas ont mené une série d’expériences pour évaluer l’ampleur de la pollution au niveau individuel. Les tests ont révélé que 80 % des participants présentaient des polluants microplastiques dans leur corps.

Une autre étude¹, visant à déterminer l’apport moyen de microplastiques d’une personne, a constaté que l’adulte moyen ingère plus de 121 000 particules de microplastiques par an via l’air, la nourriture et les boissons. En plus des préoccupations liées à l’ingestion, il existe également des problèmes de qualité de l’air et de l’eau. Le problème est devenu si grave que les Nations Unies ont fait de la réduction des microplastiques un objectif mondial.

Méthodes actuelles de détection des microplastiques

La méthode actuelle de détection des microplastiques dans l’environnement nécessite plusieurs étapes. La spectrométrie de masse offre la détection la plus détaillée et précise des microplastiques à l’échelle nanométrique. Cependant, ces échantillons doivent être collectés et correctement préparés avant de pouvoir être analysés.

Défis des techniques traditionnelles de détection des microplastiques

La méthode actuelle de détection des microplastiques place les chercheurs dans une impasse, car ils doivent consacrer beaucoup de temps à la préparation des échantillons pour les analyses de spectrométrie de masse (SM). La préparation complexe des échantillons, combinée à l’absence totale de protocoles établis pour la détection des nanoplastiques, a créé des lacunes de recherche et une incapacité à détecter de manière précise et efficace les nano‑ et microplastiques dans un large éventail de matrices environnementales.

Étude révolutionnaire de l’Université McGill

Les chercheurs de l’Université McGill estiment avoir résolu ce problème. Ils ont récemment publié l’étude² A HoLDI mass spectrometry platform for airborne nanoplastic detection, dans la revue scientifique Communications Chemistry de Nature. Cet article présente une méthode novatrice de collecte et d’analyse des nano‑ et microplastiques aériens et aquatiques.

Source – Nature

Qu’est-ce que le détecteur de nanoplastiques HoLDI imprimé en 3D ?

Les ingénieurs ont commencé leurs travaux en s’appuyant sur la spectrométrie de masse par désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI) déjà utilisée pour la recherche sur les nano‑ et microplastiques aériens. Ils ont constaté que l’intégration d’une plateforme d’HoLDI (hollow‑laser desorption/ionization) imprimée en 3D pourrait fournir des signaux de spectrométrie de masse plus efficaces, fiables et durables.

Fonctionnement de la désorption/ionisation par laser creux

Plusieurs raisons ont conduit les ingénieurs à déterminer que le HoLDI‑MS était la meilleure option. Tout d’abord, il élimine le besoin de traitements préalables compliqués des échantillons. Ces étapes représentent un défi majeur pour les ingénieurs et ont entraîné un manque de normalisation mondiale, réduisant la coopération internationale.

Construction de l’installation du détecteur imprimé en 3D

Les chercheurs ont configuré leur nouveau système en utilisant un substrat contenant les analytes, directement relié à la partie inférieure d’une plaque cible HoLDI imprimée en 3D. Ensuite, l’ensemble de l’installation est fixé à un support de plaque avant que l’équipe ne place l’échantillon dans le spectromètre de masse. Une fois disposé ainsi, l’équipe utilise des lasers pour pénétrer la plaque cible. Notamment, le faisceau traverse les structures creuses avant d’irradier les particules aériennes, permettant ainsi une analyse directe de l’échantillon.

Analyse directe des microplastiques sans préparation

Les ingénieurs ont souligné que la suppression du processus de préparation des échantillons constituait une amélioration majeure du système. La complexité de la préparation des échantillons a longtemps entravé l’utilisation de la spectrométrie de masse sur le terrain. Cette nouvelle approche permet de prendre des échantillons non préparés et de déterminer leur distribution de tailles de particules, leur composition chimique et leurs caractéristiques physico‑chimiques. Notamment, la méthode fonctionne à la fois pour les tests aériens et aquatiques.

Tests réels dans l’air, la neige et l’eau

Les ingénieurs ont réalisé plusieurs tests afin de garantir la précision de leurs résultats. Plus précisément, un analyseur de mobilité de particules (SMPS) a été utilisé pour suivre la distribution des tailles de particules inférieures à 1 µm. De plus, un analyseur optique de particules (OPS) a permis à l’équipe de mesurer avec précision les particules entre 0,3 et 10 µm. Enfin, l’équipe a utilisé un impacteur à micro‑orifice en cascade (MOUDI) pour collecter les aérosols sur des substrats d’impact.
Les tests de l’équipe ont permis aux ingénieurs de suivre les densités de particules aériennes de taille nanométrique pendant une période de surveillance de 24 heures. De plus, ils ont testé leur outil dans différentes matrices environnementales réelles. Plus précisément, l’équipe a testé l’air, la neige et l’eau.

Résultats supérieurs de la nouvelle méthode de détection

Les résultats des tests ont montré que le système de détection des nanoplastiques offrait une analyse de débit supérieure des aérosols. L’équipe a suivi avec succès la densité et la quantité de polyéthylène, de polyéthylène glycol et de polydiméthylsiloxane dans un environnement intérieur.
Les résultats du suivi en milieu aquatique ont également été impressionnants. La nouvelle approche fournit simultanément des données basées sur la masse et des informations physico‑chimiques basées sur les particules, avec moins de frais généraux et des résultats plus rapides. De plus, les résultats des tests ont aidé les ingénieurs à créer un cadre universel de collecte‑préparation‑analyse des aérosols.

Avantages du détecteur de nanoplastiques imprimé en 3D

Cette étude apporte de nombreux avantages. Tout d’abord, elle contribue à préparer le terrain pour une normalisation mondiale des polluants microplastiques. L’équipe a déjà déclaré son intention de rendre toutes ses recherches accessibles à d’autres ingénieurs. L’accessibilité est renforcée par l’élimination du besoin pour les laboratoires de posséder des équipements avancés tels que les impacteurs en cascade. À la place, une simple installation de filtration sous vide constitue une alternative efficace pour la collecte d’aérosols, ouvrant ainsi la porte à une participation mondiale.

Tests plus précis, durables et abordables

Un autre avantage majeur de cette approche est qu’elle élimine le besoin de préparer les échantillons. Les ingénieurs ont indiqué que la préparation des échantillons pour la spectrométrie de masse est l’une des étapes les plus chronophages et délicates du processus actuel de détection des microplastiques. L’élimination de cette étape signifie que les scientifiques obtiennent des résultats plus rapidement et avec moins d’effort.
Cette étude présente un outil recyclable qui améliore la durabilité. Par exemple, la suppression des préparations d’échantillons réduit le besoin de produits chimiques de matrice et d’agents d’appairage ionique, diminuant ainsi les coûts et renforçant la durabilité à long terme.

Portabilité et applications sur le terrain

La nature portable de l’installation de test des microplastiques améliorée est un atout majeur. Cette approche permettra aux environnementalistes et aux scientifiques de réaliser des tests sur site pour les microplastiques. Elle les aidera à mieux identifier les principaux contributeurs à la pollution et à déterminer où concentrer les efforts en premier.
La précision de ce test de microplastiques dépasse largement celle de ses prédécesseurs. L’élimination de la préparation et l’introduction d’une approche standardisée sont des étapes qui ont permis d’obtenir des données microplastiques plus précises que les anciennes méthodes. Désormais, les chercheurs peuvent voir exactement comment et où les microplastiques causent des dommages.

Favoriser la normalisation et la coopération mondiale

L’équipe est surtout enthousiaste à l’idée de l’inspiration que son étude apportera au marché. Cette approche offre une comparaison et une validation de données supérieures entre les laboratoires du monde entier. Par conséquent, elle devrait favoriser la coopération, conduire à davantage d’innovation tout en comblant les inconnues concernant les processus.

La méthode de détection des microplastics améliorée est plus abordable que ses prédécesseurs. Les coûts réduits proviennent de l’élimination des préparations d’échantillons. Cette étape prenait du temps et coûtait de l’argent. La nouvelle approche est plus économique, les chercheurs affirmant que l’installation ne coûte que quelques dollars par échantillon.

L’efficacité est un autre avantage qui rend cette approche meilleure. L’ancienne méthode de détection des nanoplastiques était précise mais nécessitait beaucoup plus d’étapes, de personnel et d’équipement. L’installation de détection des nanoparticules améliorée réduit les coûts et fournit des résultats plus précis grâce à une approche plus économe en énergie.

Cas d’utilisation futurs : des systèmes de sécurité aux normes industrielles

Il existe de nombreuses applications pour un détecteur de microplastiques simple d’utilisation et précis. Cet appareil permettrait à quiconque d’identifier les sources de nano‑ et microplastiques dans l’environnement, permettant ainsi aux individus et aux fabricants de réduire efficacement leur pollution. Voici quelques applications clés de cette technologie.
Les ingénieurs ont noté qu’avec le temps, leur détecteur pourra également être configuré pour suivre d’autres substances chimiques nocives. L’appareil peut surveiller les contaminants métalliques dangereux, les organiques secondaires et les bioaérosols. La nature efficace du système et sa portabilité renforcent son utilité en tant que dispositif de sécurité.

Calendrier prévu pour le déploiement réel

Il pourrait s’écouler encore cinq ans avant que cette recherche ne soit mise en pratique. Les préoccupations croissantes concernant les microplastiques et les polluants pénétrant dans le corps devraient accélérer le lancement de ce produit. Pour l’instant, l’équipe a indiqué qu’elle se concentrera sur l’amélioration de l’efficacité et de la précision de la machine.

Chercheurs du détecteur de nanoplastiques imprimé en 3D

L’étude du système de détection de nanoplastiques imprimé en 3D a été dirigée par le Département de chimie de l’Université McGill, Montréal, QC, Canada. La professeure de chimie Parisa Ariya est répertoriée comme auteure principale aux côtés de Zi Wang, Nadim K. Saadé, Robert J. Panetta, Zi Wang et Robert J. Panetta. Notamment, l’étude a reçu un financement du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), de la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI) et du Conseil national de recherches du Canada (CNRC).

L’avenir de la technologie de détection des nanoplastiques

L’avenir des systèmes de détection des nanoplastiques est prometteur. Il existe aujourd’hui un réel besoin de ces solutions. Ainsi, les ingénieurs espèrent que leur outil pourra alimenter des mouvements communautaires visant à réduire la pollution. L’objectif du projet est de favoriser la coopération internationale et d’harmoniser la recherche mondiale sur la pollution plastique.

Investir dans le recyclage du plastique

La pollution plastique est un problème majeur qui a engendré toute une industrie dédiée au nettoyage de ces déchets à l’échelle mondiale. Aujourd’hui, plusieurs entreprises sont à la pointe d’un avenir plus sain et durable. Voici une entreprise qui occupe une position forte sur le marché.

Loop Industries Inc

Loop Industries (LOOP ) a été fondée par Daniel Solomita en 2014. L’entreprise est unique en ce que son modèle commercial se concentre sur le recyclage des déchets de PET et de polyester. Cette approche est couronnée par l’introduction d’une technique révolutionnaire de recyclage du plastique appelée technologie de dépolymérisation.

La technologie de dépolymérisation permet aux utilisateurs de créer du PET recyclé de haute pureté destiné à l’emballage de biens de consommation directement à partir des déchets plastiques. Cette approche a aidé l’entreprise à se tailler une place de niche sur le marché. Elle a récemment commencé à proposer des produits 100 % recyclés aux marchés, y compris des bouteilles Loop PET.

Loop Industries a connu une croissance considérable depuis son lancement. Notamment, l’entreprise est devenue publique grâce à une fusion inversée. Aujourd’hui, elle bénéficie d’un fort soutien tant d’investisseurs institutionnels que privés. Par exemple, elle a obtenu un investissement de 56,5 M$ de SK Geo Centric pour poursuivre ses recherches. Tous ces facteurs font de Loop Industries une action intéressante à suivre dans le secteur du recyclage du plastique.

Dernières nouvelles et développements boursiers de Loop Industries

Réflexions finales : comment la détection des nanoplastiques pourrait sauver des vies

Le détecteur de nanoplastiques 3D est une révolution. Ce système de détection de la pollution, à faible coût et très précis, contribuera un jour à garder votre espace de travail, votre domicile et votre quartier plus propres. Pour l’instant, il convient de féliciter ces scientifiques pour leur travail acharné et leur succès, qui pourraient conduire à un monde plus sûr pour tous.

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Études référencées :

^{1. Cox, K. D., Covernton, G. A., Davies, H. L., Dower, J. F., Juanes, F., & Dudas, S. E. (2019). Consommation humaine de microplastiques. Environmental Science & Technology, 53(12), 7068–7074. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b015172. Wang, Z., Saadé, N. K., Panetta, R. J., & Ariya, P. A. (2025). Une plateforme de spectrométrie de masse HoLDI pour la détection des nanoplastiques aériens. Communications Chemistry, 8, Article 90. https://doi.org/10.1038/s42004-025-01483-5</sup}