Microplastiques : l’IA et la photocatalyse peuvent-elles aider ? Panorama de 2023

L’intelligence artificielle (IA) peut soutenir l’analyse de données, le développement de médicaments et l’automatisation. Sa polyvalence est également utile à la recherche environnementale. Ce panorama de 2023 présente une étude de l’Université de Waterloo sur l’identification des microplastiques et d’autres pistes de recherche.

Comprendre les microplastiques

Avant d’examiner le rôle de l’IA, il est utile de comprendre ce que sont les microplastiques et leurs risques potentiels pour les personnes et l’environnement.

Qu’est‑ce que les microplastiques ?

Les microplastiques sont de minuscules particules de plastique mesurant moins de 5 millimètres de diamètre.  Ils proviennent de diverses sources, notamment la dégradation de déchets plastiques plus gros, les microbilles présentes dans les produits de soins personnels et les fibres synthétiques libérées lors du lavage des vêtements.
Malheureusement, notre dépendance à ces matériaux signifie que les microplastiques sont désormais omniprésents dans l’environnement.  On les trouve dans les océans, les systèmes d’eau douce et même dans l’air.  Cela s’explique en partie par leur petite taille qui les rend facilement transportables à travers différents écosystèmes et encore plus difficiles à éliminer une fois qu’ils ont pénétré l’environnement.

Risques potentiels

La petite taille et la persistance des microplastiques suscitent des inquiétudes. Les animaux peuvent les ingérer, permettant leur entrée dans la chaîne alimentaire. Les effets physiques ou chimiques dépendent notamment de la composition, de la taille et de l’exposition. Les particules peuvent aussi fixer des contaminants environnants. Des chercheurs ont déjà signalé des microplastiques dans des placentas humains. Ce constat ne démontre pas, à lui seul, un dommage au fœtus.

De plus, leur présence généralisée et leur durabilité signifient qu’ils s’accumulent dans les écosystèmes plus rapidement qu’ils ne se décomposent, posant des risques écologiques et sanitaires à long terme.

L’étendue complète de leur impact sur la santé humaine est encore à l’étude, mais les inquiétudes grandissent quant à leur potentiel de nuire.

Dispersion lors de phénomènes météorologiques extrêmes

Des études indiquent que les ouragans peuvent contribuer à disperser les microplastiques. Des chercheurs canadiens ont mesuré pendant l’ouragan Larry de 2021 un dépôt maximal de 113 569 ± 29 215 particules par mètre carré et par jour sur un site côtier de Terre-Neuve, et non du Nouveau-Brunswick. Il s’agissait d’une mesure locale des retombées atmosphériques sur terre, pas d’une moyenne pour tout l’Atlantique Nord.

Cette étude pilote et la modélisation des trajectoires des masses d’air désignaient l’océan comme une source importante probable. Les résultats illustrent le transport possible de particules de la mer vers les terres et des zones reculées. Ils ne mesurent pas l’exposition de toute la population et ne démontrent pas des effets sanitaires précis.

Que fait‑on contre les microplastiques ?

Heureusement, des équipes de recherche à travers le monde travaillent déjà à résoudre, un jour, le problème croissant des microplastiques.  Les exemples suivants illustrent des approches qui, espérons‑le, seront adoptées massivement.

Intelligence artificielle

Une équipe interdisciplinaire de l’Université de Waterloo a décrit dans une étude comment l’IA peut améliorer l’identification des microplastiques.

PlasticNet utilise l’apprentissage profond pour reconnaître les signatures spectroscopiques des différents plastiques dans des données de micro-FTIR. Ces informations peuvent aider notamment les secteurs suivants :

• traitement des eaux usées
• production alimentaire

Une identification précise peut aider les stations d’épuration et les producteurs alimentaires à évaluer la contamination et à choisir des mesures ciblées.

PlasticNet a été testé sur des microplastiques isolés d’échantillons provenant d’une station d’épuration locale. Le système identifiait les particules, mais ne les retirait pas lui-même de l’eau. Un entraînement et des essais supplémentaires constituaient les étapes suivantes.

Photocatalyse activée par la lumière

Outre l’IA, la photocatalyse est étudiée pour transformer des déchets plastiques en substances chimiques utiles. Une équipe avec le professeur Shizhang Qiao, de l’Université d’Adélaïde, a étudié le polyéthylène avec un catalyseur de dioxyde de titane contenant du palladium dispersé à l’échelle atomique.

En laboratoire, le polyéthylène était d’abord prétraité à l’acide nitrique. Une réaction activée par la lumière produisait ensuite de l’éthylène et de l’acide propionique. Une forte sélectivité pour certains produits ne signifie pas que tout le plastique a été entièrement converti en ces produits.

Le polyéthylène est courant, mais tous les microplastiques ne sont pas constitués de ce matériau. L’étude n’a pas démontré de méthode pour retirer directement les microplastiques dispersés dans l’environnement ou le corps humain.

À l’avenir, l’IA pourrait aider à optimiser et surveiller ces réactions. Cette association est une piste de recherche, pas un résultat conjoint déjà démontré par les deux études.

Que pouvez‑vous faire ?

Pour ceux qui sont soucieux de leur empreinte environnementale, vous vous demandez peut‑être s’il existe des actions que vous pouvez entreprendre pour empêcher la dispersion des microplastiques.  Voici quelques exemples simples d’habitudes courantes qui feront une différence si elles sont adoptées massivement.

Réduire les plastiques à usage unique : Cela peut sembler anodin, mais l’utilisation de plastiques à usage unique comme les pailles, les couverts, les sacs, etc., s’accumule en quantités significatives dans la population.  Opter simplement pour des alternatives réutilisables peut faire une différence notable.  Notamment, il existe déjà des exemples d’initiatives gouvernementales qui s’attaquent à ce problème.

Examiner les fibres des vêtements : Le polaire synthétique est souvent fabriqué en polytéréphtalate d’éthylène (PET) et peut libérer des fibres plastiques. Les fibres naturelles comme la laine évitent cette source particulière, mais le bilan environnemental total dépend aussi de la production, de l’utilisation et de l’entretien.

Ce ne sont que deux exemples de changements d’habitudes qui peuvent faire une différence.  Que vous décidiez de les adopter, de commencer à utiliser des bouteilles en métal plutôt qu’en plastique, ou toute autre approche, chaque geste compte.

Acteurs de l’industrie

Les méthodes décrites relèvent encore de la recherche. Les entreprises suivantes travaillent dans le recyclage ou les plastiques alternatifs. Cela ne signifie pas qu’elles utilisent PlasticNet ou la méthode photocatalytique présentée.

*Les chiffres suivants sont des instantanés historiques non actualisés du panorama initial de 2023, pas des valorisations actuelles. Les PER négatifs indiqués ne sont pas des mesures de valorisation pertinentes pour des sociétés déficitaires. Vérifiez les données et la situation actuelles de chaque entreprise.*

1. PureCycle Technologies, Inc.

PCT Graphique du prix

PureCycle développe la purification du polypropylène par solvant, température et pression, en retirant couleur, odeurs et contaminants sans dépolymériser le plastique. Le 25 avril 2023, l’entreprise a annoncé l’achèvement de la construction mécanique de son usine d’Ironton. La capacité nominale à plein régime était de 107 millions de livres de résine recyclée par an, et non une production annuelle déjà atteinte.

2. Loop Industries, Inc.

LOOP Graphique du prix

Loop Industries (LOOP ) utilise la dépolymérisation pour décomposer le PET et les fibres de polyester difficiles à recycler en leurs monomères. L’Oréal avait annoncé un partenariat avec Loop pour du PET recyclé. La bouteille L’Oréal déjà présentée issue du recyclage enzymatique utilisait en revanche la technologie de Carbios. Le partenariat de Loop et SK Geo Centric pour une usine à Ulsan, annoncé en 2023, a pris fin le 14 janvier 2025.

3. Danimer Scientific, Inc

Danimer Scientific développait des bioplastiques, notamment des polyesters produits par des micro-organismes à partir d’huiles végétales. La biodégradabilité et la compostabilité dépendent du produit et de conditions adaptées. L’entreprise est entrée en bourse par une fusion SPAC en 2020, sans que cela prouve une croissance durable. Le 18 mars 2025, Danimer et ses filiales ont demandé la protection du Chapter 11 de la législation américaine sur les faillites.

Réflexions finales

L’IA peut améliorer l’identification des microplastiques, tandis que la photocatalyse est étudiée pour valoriser certains déchets plastiques. L’efficacité, la sécurité et la viabilité économique nécessitent des évaluations supplémentaires.

La poursuite des recherches peut contribuer à un avenir plus durable et respectueux de l’environnement.