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 Etude des débris plastiques dans le continuum Terre-Mer

Contexte de la thématique

La thématique des débris plastiques a été initiée au LEE en 2020. Cette thématique se focalise à la fois sur les microplastiques (taille < 5 mm) et sur les macroplastiques (> 5 mm). Elle s’intéresse également aux particules d’usure des pneumatiques. Cette thématique est transverse aux 3 thèmes de recherche du LEE :
•    Gestion de l'eau urbaine et adaptation aux changements globaux
•    Évaluation environnementale des sols urbains et matériaux recyclés
•    Réseaux hydrographiques, crues soudaines et risque inondation

Elle vise à étudier les sources, flux et devenir des débris plastiques en milieu urbain et dans les milieux récepteurs anthropisés dans le continuum Terre-Mer.

Questions scientifiques

L’ensemble des projets de recherche initiés ont pour but de répondre aux trois questions scientifiques suivantes :
•    Quelles sources et quels flux de débris plastiques (macrodéchets, microplastiques, particules de pneu) en milieu urbain et dans le continuum Terre-Mer ?
•    Quels devenirs dans les hydrosystèmes ?
•    Quels facteurs de contrôle de ces pollutions ?

Plateau d’analyse des microplastiques et particules de pneus

Dans le cadre du projet Plasti-nium, une plateforme inédite d’analyse des microplastiques a été développée sur le campus nantais de l’Université Gustave Eiffel, permettant l’analyse de microplastiques et de particules d’usure des pneumatiques dans diverses matrices environnementales. Cette plateforme est équipée d’un spectromètre Infra-Rouge iZ10 couplé à un microscope Nicolet iN10, et d’une pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse et à la spectrométrie de masse

Structuration des projets de recherche

Projets de recherche sur les débris plastiques dans le continuum Terre-Mer

Projets de recherche sur les particules d'usures des pneumatiques

Collaborations internationales

2023/    Thèse de Sampriti Roy, doctorant du programme MSCA-COFUND "City Lab Education and Research Doctoral" CLEAR-Doc. Mobilité sortante à l’Université de Roughter (USA), 6 mois.
2022/    Collaboration avec l’Institute of Environmental Technology (IET), Vietnam Academy of Science and Technology (VAST) d'Hanoi.
2022/    Thèse de Medina Veliu, doctorant du programme MSCA-COFUND "City Lab Education and Research Doctoral" CLEAR-Doc. Mobilité sortante à ICA-CSIC, Madrid, 18 mois.
2022    Thèse de Kelsey Smyth, mobilité entrante, Canada Research Chair Tier II in Stable Isotopes & Environmental Engineering, Université de Toronto, 3 mois.

Personnes impliquées

Johnny Gasperi
Sophie Ricordel   
Lauriane Ledieu   
Tiago De Oliveira
Nam Phuong
Camille Croiset
Louisa Landebrit
Samprity Roy
Medina Veliu

Publications

Publications sous HAL

Requête : *plastic* AND gers-lee

PLASTI-NIUM (2021-2025)

Le projet Plasti-nium - Débris Plastiques dans le continuum terre-mer – ambitionne d’étudier la pollution plastique de la ville jusqu’à la mer et de créer une dynamique transverse et interdisciplinaire sur cette thématique au sein de la Région des Pays de la Loire.

La problématique des débris plastiques et plus spécifiquement des microplastiques (taille < 5 mm) est aujourd’hui très médiatisée et trouve une caisse de résonnance importante dans notre société civile. Concomitamment, la communauté scientifique démontre les impacts négatifs générés par cette pollution plastique sur les écosystèmes. Il en résulte aujourd’hui que les actions gouvernementales et autres actions locales et régionales se multiplient. La région des Pays de la Loire, dans le cadre de la stratégie « ambition marine » de 2018, vise spécifiquement la pollution plastique, et précise que des initiatives très concrètes de réduction sont déjà opérationnelles ou sur le point de l’être. Nantes Métropole, territoire reconnu « Zéro déchet, zéro gaspillage » soutient également des initiatives expérimentales, innovantes, contribuant à un territoire zéro déchet.

Evaluer la mise en œuvre de ces actions quelle que soit leur forme - de la sensibilisation à la gestion intégrée et concertée au niveau d’un territoire - constitue un enjeu. Le projet Plasti-nium vise à offrir un accompagnement scientifique de ces programmes, et de bien articuler l’acquisition des connaissances, leur transfert et les actions des politiques publiques. Cet accompagnement peut largement contribuer au rayonnement national et international de ces initiatives. Dans cette démarche, la finalité du projet Plasti-nium est de fournir un cadre de réflexion et d’expertise pour alimenter l’élaboration et la mise en œuvre du plan régional de prévention et de gestion des déchets avec lequel la Région ambitionne d’être un territoire leader en termes de gestion des déchets.

Financeurs : Région Pays de Loire et Nantes Métropole

Actualité

https://anr-sedi-plast.univ-gustave-eiffel.frhttps://anr-sedi-plast.univ-gustave-eiffel.fr/

Sédi-Plast (2020-2024)

 Le projet Sedi-PLAST « Microplastiques (MP) dans les sédiments continentaux et les archives sédimentaires » propose de combiner une approche sédimentologique à l’analyse de  microplastiques (MP) dans les sédiments. Le premier objectif est de comprendre les relations entre (1) les environnements de dépôts sédimentaires (composition minéralogique, texture, temps de résidence des sédiments) et (2) la teneur, la taille et la nature des MP retrouvés dans les sédiments. A travers l’étude de carottes sédimentaires, ce qui est particulièrement novateur et original, et en lien avec la contamination des sédiments récents et de surface, il s’attache d’autre part à évaluer les trajectoires temporelles des pollutions plastiques à l’échelle des bassins versants anthropisés. En collaboration avec les gestionnaires des milieux aquatiques, il permettra aussi de co-construire un nouvel outil de surveillance des MP.

Financeur : ANR

RubberCity (2024-2026)

RubberCity - Particules d'usure des pneumatiques en milieu urbain

Le projet RubberCity a pour objectif de mieux comprendre le comportement des particules d'usure de pneumatiques dans un contexte exclusivement urbain, en considérant simultanément deux aspects fondamentaux : les émissions de particules de pneus (source) et leur diffusion dans l'environnement proche (continuum atmosphère-dépôt-sol), grâce à l'utilisation de la pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse. Le premier volet du projet se concentre sur l'étude des émissions réelles de particules d'usure de pneus à l'aide de véhicules instrumentés. Le second volet porte sur l'étude des vecteurs et des cibles via la quantification des particules d'usure des pneumatiques en milieu urbain, c'est-à-dire l'atmosphère, les poussières de routes et les sols ou parcs urbains à proximité des routes. Cette approche apportera des éléments scientifiques permettant d'établir un lien quantifiable pour caractériser le continuum allant des émissions aux dépôts dans les milieux urbains.

Porteurs : Tiago De Oliveira et Johnny Gasperi
Financeur : ADEME

Stritter - Suivi des macrodéchets sur les surfaces urbaines et dans les eaux de ruissellement : typologie, flux et facteurs d’influence

Le projet STRITTER (2022-2023), financé par CITEO et réalisé en collaboration avec Nantes Métropole, vise à acquérir des connaissances sur les déchets abandonnés en milieu urbain, et sur les flux de déchets transférés vers les milieux récepteurs. Ces connaissances sont essentielles dans la définition de stratégies de réduction de la pollution plastique sur le territoire nantais. Dans la continuité du projet Plasti-nium, un des objectifs est de quantifier les « stocks » de déchets sur des surfaces urbaines de natures différentes et présentant des activités diverses ainsi que d’identifier leur typologie. Le second objectif est de faire le lien entre ces « stocks » de déchets et les flux exportés vers le milieu hydrologique récepteur par le ruissellement des eaux pluviales. Le troisième objectif est d’observer l’évolution des flux exportés au regard de pratiques de nettoiement et de collecte sur les surfaces urbaines.

2024/26    VIPARE - Villes Propres Accueillantes et Respectueuses de l’Environnement. Projet financé par l’appel à projet France 2030 « Territoires intélligents et durables ». Projet porté avec R. Gabriel (Ville de Metz).
  

Collaboration : Ville de Metz, NAIA Science SAS
 

L'objectif du projet ViPARE est d'améliorer la propreté et la salubrité des villes, en collectant des données et en les analysant. Cette collecte de données est aujourd'hui réalisée manuellement par les villes. Cette procédure est lourde à mettre en place, fastidieuse et les données sont soumises à la subjectivité de l'opérateur en charge du comptage. L'objectif de notre projet est de développer une application mobile, intégrant une intelligence artificielle permettant, sur la base de vidéos, de détecter et de compter les déchets et les salissures (tags, déjections canines). Cet outil permettra une collecte de données plus rapide et plus objective. Concrètement, les opérateurs des villes en charge de l'entretien des voiries, ou les citoyens directement, filmeront un certain nombre de rues, avec leurs téléphones et l'application, à pied, en vélo ou en trottinette électrique, de manière à obtenir une cartographie de l'état de propreté du territoire. Ces données seront analysées de manière à réduire la présence de déchets et à optimiser l'utilisation des moyens de nettoyage.

LITTERBANK - Débris plastiques sur les berges de Seine – Questionnements sur leur dynamique de stockage, leur remobilisation et/ou leur fragmentation

La finalité du projet LitterBANK (2022-2025), projet financé par le GIP Seine aval, est d’accompagner les discussions et réflexions sur les stratégies de gestion des déchets plastiques au sein de l’estuaire de la Seine en fournissant une meilleure compréhension des dynamiques de leur dépôt sur les berges.

Un premier objectif est de proposer une typologie et une cartographie qui permettent de caractériser le potentiel des berges de l’estuaire à l’accumulation de déchets. Pour cela, l’étude des processus d’échouage et de remobilisation des déchets sera réalisée sur des sites « dynamiques » dont le stock de déchets est renouvelé en permanence en liaison avec les marées et des sites « puits » dont le stock de déchets augmente sur des échelles de temps beaucoup plus longues. Plusieurs techniques de suivi complémentaires (caméras en point fixe, survols de drone, marquages de déchets) seront mobilisées. Le lien entre les variables qui caractérisent une berge (morphologie, pente, végétation, etc.) et la sensibilité à l’accumulation de déchets sera caractérisé pour différentes conditions hydrologiques. Cette tâche permettra de dresser une typologie des facteurs déterminants dans l’accumulation de déchets et pourra amener des éléments concrets de gestion de ces déchets à l’échelle d’un fleuve et de son estuaire.

De plus, au sein des sites « puits », il est fait l’hypothèse que les macroplastiques qui constituent ces dépôts vont progressivement vieillir sous l’action notamment des UV, et se fragmenter en microplastiques. Pour vérifier cette hypothèse, une évaluation de l’imprégnation en microplastiques (< 5 mm) des berges de la Seine sera menée. Ces données permettront d’évaluer si certains linéaires de berge peuvent constituer une source significative de microplastiques dans l’estuaire.

Depuis peu, le Laboratoire Eau et Environnement s’intéresse aux pollutions liées aux débris plastiques et peut réaliser quelques prestations analytiques pour votre collectivité/service/entreprise.

Grâce au soutien financier de la région Pays de la Loire et de Nantes Métropole, le plateau technique "plastique" s’est équipée d’un pyrolyseur couplé à une chromatographie gazeuse et à un spectromètre de masse (Pyr-GCMS) et d’un système de spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) couplé à un système de microscopie infrarouge (IR). Ce dispositif donnera aux équipes de recherche régionales la capacité de répondre à des appels à projets européens et nationaux, mais également de répondre à des besoins de plus en plus forts de prestations et d’expertise sur la thématique des débris plastiques.

Prestations possibles

Dosage de microplastiques (> 25 µm) dans différentes matrices environnementales.

Dosage des particules issues de l'usure des pneumatiques dans différentes matrices environnementales.

Caractérisation macrodéchets.

Accompagnement sur diagnostic territorial sur les fuites de débris plastiques.

Contact :

https://ee.univ-gustave-eiffel.fr/equipements/laboratoire-de-chimie-environnementale/plateau-technique-plastique

johnny.gasperi@univ-eiffel.fr, pollution liée aux débris plastiques

TEPMA (2024 – 2026)

Le projet TEPMA - Transition Énergétique et Pollution chimique des Milieux Aquatiques – porté par l’INERIS vise à améliorer et à structurer la connaissance sur les principaux nouveaux usages de produits chimiques, intégrés dans des matériaux ou utilisés dans les futurs systèmes énergétiques et de produire une estimation qualitative préliminaire et hiérarchisée des risques chimiques de la transition énergétique. Pour cela un indicateur intégratif des risques chimiques exercés sur les milieux aquatiques et les sols sera développé. Il inclura à la fois des dimensions écosystémiques (persistance, bioaccumulation, écotoxicité), sanitaires (Perturbation Endocrinienne et CMR) et techno-économiques (usages). Il sera appliqué à une sélection de technologies énergétiques, dans le cadre d’un scénario de référence et de plusieurs scénarios prospectifs nationaux. Le projet permettra d’évaluer le degré d’adaptation actuel et d’anticiper d’éventuels besoins d’évolution de la réglementation européenne des risques environnementaux et sanitaires, chimiques, du fait de leurs changements liés à la transition énergétique.

Contact : Johnny Gasperi

Financeurs : ADEME - Appel à projets de recherche IMPACTS

Partenaires : INERIS (Portage), LEESU, LEE et IFPEN