Trophées Valorisation : Mathieu Pédrot, lauréat du prix Intelligence environnementale et Agri/Agro

Rejeter une eau sans plastique dans le milieu naturel

Le laboratoire Géosciences Rennes et la société ICEMA identifient les plus petits morceaux de plastiques en sortie des stations d’épuration pour mieux les retenir.


Actuellement, les eaux usées qui passent par une station d’épuration sont rejetées dans le milieu naturel, avec tous les micro (< 5 mm) et nanoplastiques (< 1 µm) qu’elles contiennent. En France, aucune réglementation n’en impose la rétention, ni même le contrôle. Depuis 2021, le laboratoire Géosciences Rennes* et la société malouine ICEMA, spécialisée dans la protection et la reconquête de la qualité des ressources en eau, ont décidé de faire barrage à ces polluants envahissants. Pour cela, une ambitieuse thèse CIFRE a vu le jour, avec comme champ d’expérimentation une station d’épuration de Saint-Malo.

Première étape : quantifier la masse de micro et nanoplastiques qui tentent de rejoindre la mer depuis la station d’épuration.  « Nous essayons d’appliquer une méthodologie par pyrolyse-GCMS », souligne Mathieu Pédrot, maitre de conférences à l’Université de Rennes, et responsable de l’équipe Nanoscale du laboratoire Géosciences Rennes. Cette technique repose sur l’altération massive des molécules par la chaleur (pyrolyse) avant leur fragmentation et leur analyse par chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GCMS). Si ces mots ne vous sont pas familiers, vous pouvez, certes, vous pencher sur l’encadré ci-dessous, mais il vous suffit sinon de comprendre que le laboratoire considère cette méthode plus prometteuse que celle qui est employée actuellement par la majorité des laboratoires et bureaux d’études : la microscopie IRTF (Infrarouge à transformée de Fourier). Ce procédé optique utilise, comme son nom l’indique, le spectre infrarouge pour analyser les morceaux de plastique. « Il permet de dénombrer les microplastiques, mais non de les quantifier en masse », dissèque Mathieu Pédrot. « De surcroit, ces microscopes ne détectent pas tout :  les nanoplastiques, tout comme les minuscules fibres issues des textiles, longues mais trop fines pour être visibles, leur échappent. »
 

Qu’est que la pyrolyse-CGMS ?
La pyrolyse-CGMS combine trois traitements différents opérés sur les molécules de plastique : la pyrolyse qui consiste à décomposer chimiquement les molécules par la combustion ; la chromatographie en phase gazeuse qui sépare les molécules du mélange gazeux obtenu ; la spectrométrie de masse qui permet de déterminer les masses moléculaires de certaines de ces molécules, entre autres les polymères (plastiques).

 


Les plastiques, chevaux de Troie ?

Deuxième étape du projet : la rétention des micro et nanoplastiques. « Nous finalisons actuellement des essais dans des colonnes de différents matériaux (de dimensions comparables à des rouleaux de carton d'essuie-tout) dans lesquels nous envoyons des échantillons d'eaux enrichis en plastique. Nous observons comment les micro et nanoplastiques sont retenus et se comportent », enchaîne Mathieu Pédrot. « Parallèlement, nous sommes en train de construire des pilotes, disposant de végétaux, pour tester les eaux traitées de la station de Saint-Malo. Ces derniers travaux permettront d'identifier le rôle des végétaux dans le comportement et le devenir des plastiques. Nous espérons que ces végétaux capteront une partie du plastique par bioaccumulation. Ces pilotes de laboratoire permettront aussi de dimensionner la mise en place d'un pilote à grande échelle d'une future zone de rejets végétalisés (ZRV). » Sur la composition spécifique des matériaux utilisés, le chercheur garde le silence, secret industriel oblige.

© Alexis Chézière

Enfin, la thèse menée par Margaux Kerdiles ne se limite pas aux plastiques, mais s’intéresse aussi à ce qu’ils véhiculent. « Les plastiques sont constitués de polymères, mais aussi d’additifs, qui sont ajoutés pour modifier sa couleur ou ses propriétés mécaniques ou physiques : molécules organiques de synthèse (par exemple les phtalates, considérés comme perturbateurs endocriniens) ou des éléments métalliques toxiques (par exemple plomb, chrome).  Lorsque les plastiques sont réduits à l’état de micro ou nanoplastiques, certains polluants sont évacués, d’autres restent liés et les plastiques se comportent alors comme des chevaux de Troie pour le milieu aquatique. De même, de par leur surface spécifique, les micro et nanoplastiques pourraient véhiculer d’autres contaminants (par exemple bactéries, virus, pesticides) présents initialement dans l’environnement et augmenter leur diffusion en les transportant. Ils sont d’ailleurs soupçonnés de contribuer à la mortalité d’organismes littoraux, tels que les coquillages. Notre laboratoire étant spécialisé dans les éléments traces métalliques (dits ETM), nous nous intéressons particulièrement à leur présence, car nous disposons du matériel nécessaire pour les détecter. »
 

De quel accompagnement avez-vous bénéficié ?
« La SATT nous a aidés à mettre en place la convention », explique Mathieu Pédrot. « Cela a mis un peu de temps pour que ce soit financièrement acceptable pour tous, à la fois le coût de la doctorante, mais aussi le coût des analyses. Nous avions développé un petit projet avec ICEMA avant le début de la thèse CIFRE ce qui a permis d’évaluer le coût des analyses. La société, présidée par Bernard Sautjeau, compte une quinzaine de salariés et souhaite développer le prototype à grande échelle pour le commercialiser. Nous avons d’autres projets en cours avec elle. »
Le projet a été labellisé par les Pôles de compétitivité Mer Bretagne Atlantique et Végépolys.


À terme, la société ICEMA souhaite commercialiser une solution auprès des petites stations d’épuration, celles qui sont dimensionnées pour quelques centaines à quelques milliers d’habitants. Au niveau mondial, 8 millions de tonnes de déchets plastiques rejoignent les océans tous les ans. Ils seront 250 millions de tonnes à flotter et à polluer les écosystèmes marins en 2025.

 

Que représente ce trophée pour votre équipe ?
« Il valorise notre travail. En effet, les chercheurs sont surtout évalués en fonction des projets qu'ils obtiennent et de leurs publications. Malheureusement, les interactions avec les entreprises privées sont généralement peu mises en valeur. Pourtant, le travail de dialogue avec les entreprises est intense : nous ne sommes pas toujours formés au marketing, au fait de vendre notre projet, nos compétences et savoir-faire et d’échanger sur l’intérêt de l’entreprise à le financer. Ce prix permet donc de montrer cette interaction fructueuse et l’impact environnemental fort de cette collaboration. »

 


* UMR 6118 -Géosciences Rennes / Nanoscale