Fragmentation of plastic objects in a laboratory seawater microcosm

Abstract

We studied the fragmentation of conventional thermoplastic and compostable plastic items in a laboratory seawater microcosm. In the microcosm, polyurethane foams, cellulose acetate cigarette filters, and compostable polyester and polylactic acid items readily sank, whereas polyethylene air pouches, latex balloons, polystyrene foams and polypropylene cups remained afloat. Microbial biofilms dominated by Cyanobacteria, Proteobacteria, Planctomycetes and Bacteriodetes grew on the plastics, and caused some of the polyethylene items to sink to the bottom. Electrical resistances (ER) of plastic items decreased as function of time, an indication that seawater had penetrated into microscopic crevices in the plastic that had developed over time. Rate constants for ER decrease in polyethylene items in the microcosm were similar to tensile elongation decrease of polyethylene sheets floating in sea, measured previously by others. Weight loss of plastic items was <= 1% per year for polyethylene, polystyrene and polypropylene, 3-5% for latex, polyethylene terephthalate and polyurethane, 15% for cellulose acetate, and 7-27% for polyester and polylactic acid compostable bags. The formation of microplastics observed in the microcosm was responsible for at least part of the weight loss. This study emphasizes the need to obtain experimental data on plastic litter degradation under conditions that are realistic for marine environments.

TSC Opinion

Le monde des plastiques on parle souvent de produits biodégradables comme éventuellement une solution à la pollution plastique des écosystèmes, mais la normalisation des tests de dégradabilité est loin d’être établie. Cette étude montre la durée de vie des plastiques couramment utilisés en grande consommation dans des microcosmes marins. Les résultats montrent que tous les plastiques sont rapidement colonisés par des bactéries et différents types de micro-organismes. La surface des matériaux se fissure et se modifie chimiquement. Après un an d’expérience la perte en masse des plastiques et totalement négligeable : elle est inférieure à 1% pour le polyéthylène polystyrène et polypropylène, inférieure à 5% pour les latex, le PET et le PU. Les meilleurs résultats ont été observés pour l’acétate de cellulose 15% et pour les plastiques dits compostables à base d’acide polylactique. Les auteurs montrent que cette perte s’explique par la formation de microplastiques. Il ne s’agit donc pas d’une dégradation ultime en composés élémentaires mais d’une simple fragmentation. Ceci montre bien ce que l’on soupçonnait au milieu marin, la dégradation ultime des plastiques est très lente et passe par une phase de fragmentation en microplastiques. Il est donc urgent de considérer une réduction de la production de ces plastiques et d’améliorer la gestion de déchets qui peuvent aboutir dans le milieu marin.