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La dégradation des bioplastiques dans le sol et les effets de leur dégradation sur les microorganismes environnementaux
Figure :
Analyse par SEM (microscopie électronique à balayage) de la surface des 4 plastiques analysés (PBS, PBS-amidon, PLA, PA66) au début, à 28 jours et après 2 ans, montrant leur dégradation. Chaque échantillon a été observé après pulvérisation de platine et palladium. (Adhikari et al. 2016)[1]
Introduction à l'article :
Les bioplastiques sont développés dans l'objectif de remplacer les plastiques conventionnels. Dans les systèmes agricoles, ils sont enfouis après leur utilisation et dégradés par les microorganismes présents. Néanmoins, les effets de leur dégradation et leur éco-toxicité sont encore peu étudiés.
Dans cet étude, ils évaluent l'effet de la dégradation de trois bioplastiques (PLA, PBS et PBS-amidon) et d'un plastique issu de la pétrochimie (PA66) en laboratoire et in situ sur la biomasse et la diversité des microorganismes du sol à court (28 jours) et long terme (2 ans). Par ailleurs, ils mesurent leur vitesse de dégradation sous différentes concentrations bactériennes. Pour finir, ils mesurent la circulation d'azote comme indicateur de la pollution du sol.
Expériences de l'article :
1- Biodégradabilité en condition contrôlées de films ou de particules à court terme (28 jours)
Pour les 4 plastiques, des films (3 x 3 cm) et particules sont enterrés dans des pots de sol agricole. La masse résiduelle est mesurée tous les 7 jours et observée par stéréo-microscopie et SEM 2- Effet de la biomasse bactérienne sur la dégradation (7 jours)
Des films de PBS-amidon sont enterrés dans des pots, d'un sol avec 3 concentrations bactériennes, et 3 sols différents 3- Biodégradabilité in situ à long terme (2 ans)
Les 4 plastiques sont enterrés dans une parcelle agricole et leur dégradation (même protocole) est évaluée à la fin 4- Effet de la dégradation sur la biomasse et la diversité bactérienne et fongique
La biomasse et la diversité bactérienne et fongique sont quantifiées par e-ADN et par méthode plate-counting 5- Effet de la dégradation sur la circulation d'azote dans le sol
La biomasse bactérienne et l'activité d'oxydation du NH4+ et du NO2- ont été mesurées comme proxy de l'activité microbienne
Résultats de l'article :
1- Les films de PBS et PBS-amidon se sont dégradés (1,2 et 7,2 %) alors que ceux de PLA et PA66 sont restés intacts. Les particules des 3 bioplastiques se sont dégradées plus rapidement que les films grâce à l'augmentation de leur surface de dégradation.
2- Plus la biomasse bactérienne est importante plus la dégradation est rapide.
3- Les films de PBS et PBS-amidon sont plus dégradés que ceux de PLA.
4- La degradation des bioplastiques n'a pas impacté la biomasse et la diversité bactérienne. Alors que le PA66 implique une diminution de la biomasse bactérienne et aucun impact sur la diversité dans le sol adjacent.
5- La dégradation du PBS et PBS-amidon n'a pas d'influence sur la circulation de l'azote dans le sol. En revanche, la dégradation du PLA a entrainé une diminution de l'activité d'oxydation du NO2- de 26 %.
Rigueur de l'article :
Les résultats proviennent de seulement 2 réplicats, ce qui ne permet pas de conclure de manière fiable sur les résultats apportés par ces expérimentations.
Ce que cet article apporte au débat :
Cet article est exploratoire et cherche de possibles effets de la dégradation des bioplastiques sur les sols agricoles. Il apporte des pistes sur les prochaines études à mener et notamment sur les effets à long terme de la dégradation des bioplastiques dans les sols agricoles qui doivent encore être évalués. Par ailleurs, ils montrent ici un effet néfaste de la dégradation du PLA sur l'activité d'oxydation de l'azote.
Les bioplastiques sont présentés comme une alternative efficace aux plastiques issus de l'industrie pétrochimique, mais leur éco-toxicité ne doit pas être négligée.
La dégradation des bioplastiques dans le sol et les effets de leur dégradation sur les microorganismes environnementaux
Analyse par SEM (microscopie électronique à balayage) de la surface des 4 plastiques analysés (PBS, PBS-amidon, PLA, PA66) au début, à 28 jours et après 2 ans, montrant leur dégradation. Chaque échantillon a été observé après pulvérisation de platine et palladium. (Adhikari et al. 2016)[1]
Les bioplastiques sont développés dans l'objectif de remplacer les plastiques conventionnels. Dans les systèmes agricoles, ils sont enfouis après leur utilisation et dégradés par les microorganismes présents. Néanmoins, les effets de leur dégradation et leur éco-toxicité sont encore peu étudiés.
Dans cet étude, ils évaluent l'effet de la dégradation de trois bioplastiques (PLA, PBS et PBS-amidon) et d'un plastique issu de la pétrochimie (PA66) en laboratoire et in situ sur la biomasse et la diversité des microorganismes du sol à court (28 jours) et long terme (2 ans). Par ailleurs, ils mesurent leur vitesse de dégradation sous différentes concentrations bactériennes. Pour finir, ils mesurent la circulation d'azote comme indicateur de la pollution du sol.
1- Biodégradabilité en condition contrôlées de films ou de particules à court terme (28 jours)
Pour les 4 plastiques, des films (3 x 3 cm) et particules sont enterrés dans des pots de sol agricole. La masse résiduelle est mesurée tous les 7 jours et observée par stéréo-microscopie et SEM
2- Effet de la biomasse bactérienne sur la dégradation (7 jours)
Des films de PBS-amidon sont enterrés dans des pots, d'un sol avec 3 concentrations bactériennes, et 3 sols différents
3- Biodégradabilité in situ à long terme (2 ans)
Les 4 plastiques sont enterrés dans une parcelle agricole et leur dégradation (même protocole) est évaluée à la fin
4- Effet de la dégradation sur la biomasse et la diversité bactérienne et fongique
La biomasse et la diversité bactérienne et fongique sont quantifiées par e-ADN et par méthode plate-counting
5- Effet de la dégradation sur la circulation d'azote dans le sol
La biomasse bactérienne et l'activité d'oxydation du NH4+ et du NO2- ont été mesurées comme proxy de l'activité microbienne
1- Les films de PBS et PBS-amidon se sont dégradés (1,2 et 7,2 %) alors que ceux de PLA et PA66 sont restés intacts. Les particules des 3 bioplastiques se sont dégradées plus rapidement que les films grâce à l'augmentation de leur surface de dégradation.
2- Plus la biomasse bactérienne est importante plus la dégradation est rapide.
3- Les films de PBS et PBS-amidon sont plus dégradés que ceux de PLA.
4- La degradation des bioplastiques n'a pas impacté la biomasse et la diversité bactérienne. Alors que le PA66 implique une diminution de la biomasse bactérienne et aucun impact sur la diversité dans le sol adjacent.
5- La dégradation du PBS et PBS-amidon n'a pas d'influence sur la circulation de l'azote dans le sol. En revanche, la dégradation du PLA a entrainé une diminution de l'activité d'oxydation du NO2- de 26 %.
Les résultats proviennent de seulement 2 réplicats, ce qui ne permet pas de conclure de manière fiable sur les résultats apportés par ces expérimentations.
Cet article est exploratoire et cherche de possibles effets de la dégradation des bioplastiques sur les sols agricoles. Il apporte des pistes sur les prochaines études à mener et notamment sur les effets à long terme de la dégradation des bioplastiques dans les sols agricoles qui doivent encore être évalués. Par ailleurs, ils montrent ici un effet néfaste de la dégradation du PLA sur l'activité d'oxydation de l'azote.
Les bioplastiques sont présentés comme une alternative efficace aux plastiques issus de l'industrie pétrochimique, mais leur éco-toxicité ne doit pas être négligée.
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