Source: The Conversation – France (in French) – By Jules Bellon, Chargé de projets scientifiques, UniLaSalle
Les films de paillage ont changé le quotidien de nombreux agriculteurs en facilitant la gestion des mauvaises herbes et de l’eau. Mais exposés au soleil, à l’humidité et au travail du sol, ces plastiques se fragmentent progressivement en micro et nanoplastiques qui s’accumulent dans les sols. Que deviennent ces particules invisibles ? Les plastiques biodégradables peuvent-ils réellement limiter cette pollution ?
En maraîchage et en arboriculture fruitière, les films plastiques de paillage sont devenus incontournables dans certains conditions de température, d’humidité et d’aération des sols. Posés à sa surface, ils empêchent les mauvaises herbes de se développer, conservent l’humidité et accélèrent le réchauffement du sol au printemps. Le résultat ? Des cultures plus productives et une moindre dépendance aux herbicides, notamment dans les sols en milieu tempéré soumis à un stress hydrique saisonnier.
Aujourd’hui, l’immense majorité des films de paillage – près de 90 % – sont fabriqués à partir de polyéthylène, un polymère dérivé du pétrole. Solide, bon marché et imperméable, ce matériau s’est imposé dans les champs. Mais il présente un inconvénient majeur : il ne se biodégrade pas et, une fois fragmenté, peut rester dans l’environnement pendant des siècles.
Une fois les cultures récoltées, ces films ne sont pas complètement retirés. Les fragments qui restent dans les sols se dégradent lentement sous l’effet du soleil, de l’humidité et du travail mécanique des terres. Ils se fragmentent progressivement en microplastiques (dont les dimensions vont de un micromètre à cinq millimètres), atteignant dans certaines exploitations plusieurs milliers de particules par kilogramme de sol. Avec le temps, ces fragments deviennent encore plus petits et forment ce que l’on nomme des nanoplastiques (dont la taille est inférieure à un micromètre).
Invisibles et pendant longtemps peu étudiées, ces particules soulèvent aujourd’hui de nombreuses questions. Comment se comportent-elles dans les sols agricoles ? Quels sont leurs effets potentiels sur l’environnement ? Surtout, les alternatives dites « biodégradables » constituent-elles réellement une solution pour limiter cette pollution ?
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Bien que les nano et microplastiques présents dans les sols agricoles aient des origines multiples, toutes les sources ne contribuent pas dans les mêmes proportions.
Parmi les apports externes figurent notamment les boues issues des stations d’épuration, parfois utilisées comme amendements organiques. Elles peuvent contenir jusqu’à près de 900 particules microplastiques par kilogramme de matière sèche. À l’échelle européenne, leur épandage représenterait chaque année l’introduction de 63 000 à 430 000 tonnes de microplastiques dans les sols agricoles.
Mais la contribution la plus importante se trouve souvent directement au champ. Les films plastiques de paillage constituent aujourd’hui la principale source de micro et nanoplastiques en agriculture. Chaque année, 427 000 tonnes de ces produits sont utilisées en Europe et 300 000 tonnes en Amérique du Nord. La Chine concentre, à elle seule, près de 30 % de la consommation mondiale, avec 2,6 millions de tonnes de films agricoles, dont 1,3 million de tonnes de films de paillage, soit environ les trois quarts de l’usage mondial.
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Or, dans les sols agricoles, les nano et microplastiques ne se comportent pas comme de simples déchets inertes. Ils peuvent modifier les propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols en affectant leur structure, leur porosité, leur capacité à retenir l’eau ou encore les cycles du carbone et de l’azote.
Ces particules peuvent aussi se fixer aux racines, freinant l’absorption de l’eau et la croissance des plantes. Certaines cultures, comme la laitue ou le blé, absorbent même des microplastiques depuis le sol, qui peuvent ensuite migrer vers les parties comestibles que nous mangeons.
Ce n’est pas tout : plus un fragment de plastique est petit, plus sa surface exposée au milieu environnant augmente par rapport à son volume. Or, les interactions entre le plastique et le sol se produisent principalement à sa surface. Ainsi, à quantité de plastique égale, les micro et surtout les nanoplastiques présentent une surface de contact beaucoup plus importante avec leur environnement que les fragments de plus grande taille.
Cette surface élevée les rend particulièrement réactifs : ils interagissent plus fortement avec les molécules présentes dans le sol. De nombreuses substances chimiques peuvent ainsi se fixer à la surface de ces particules, notamment des polluants organiques ou des métaux. En présence de pesticides, les plastiques peuvent alors se comporter comme de véritables « éponges chimiques », captant et concentrant localement des substances indésirables et potentiellement toxiques.
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Plastique biodégradable ? Une promesse à nuancer
Pour répondre à cette problématique, des plastiques dits « biodégradables » ont été développés. Présentés comme une alternative aux films de plastique classiques, ils reposent sur un principe séduisant : après usage, ils seraient transformés par les microorganismes du sol en composés naturels, tels que l’eau et le dioxyde de carbone.
Mais cette promesse dépend fortement des conditions environnementales. En effet, la biodégradabilité est tributaire des conditions environnementales. Un plastique peut se dégrader rapidement dans une installation de compostage industriel, soumise à de fortes chaleurs, mais rester presque intact pendant longtemps dans un sol agricole plus frais.
C’est notamment le cas des polymères couramment utilisés dans les films de paillage biodégradables, comme le polybutylène adipate-co-téréphtalate (PBAT) ou le poly (butylène succinate) (PBS). Dans les conditions réelles des champs agricoles, leur dégradation peut rester incomplète.
Se pose alors la question de leur devenir à long terme et de leur capacité réelle à limiter l’accumulation de nano et microplastiques dans les sols.
Les vers de terre à la rescousse ?
Constatant ces échecs, des chercheurs s’attachent désormais à en comprendre les causes et à identifier les conditions environnementales et biologiques qui permettraient d’améliorer la dégradation de ces plastiques dans les sols agricoles. Il ne s’agit pas seulement de concevoir de nouveaux matériaux, mais aussi d’adapter les pratiques agricoles à leur présence dans les sols, en particulier dans les systèmes où l’usage des films de paillage est intensif.
Les scientifiques s’intéressent ainsi au rôle des amendements organiques, des biostimulants et des extraits microbiens, capables de modifier l’activité biologique des sols. Des études ont ainsi montré que le vermicompost – un compost produit par les vers de terre – peut fortement améliorer les performances de certains plastiques biodégradables en conditions agricoles. Cet effet s’expliquerait à la fois par l’apport de nutriments favorisant les microorganismes du sol et par la présence d’une flore microbienne spécifique, issue du tube digestif des vers de terre.
Pour mieux comprendre ces mécanismes, des expériences en laboratoire suivent la dégradation des plastiques à l’aide de systèmes respirométriques mesurant la transformation du carbone des plastiques en dioxyde de carbone par les microorganismes. Ces dispositifs permettent d’évaluer de manière quantitative dans quelles conditions cette dégradation est accélérée.
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Améliorer les plastiques et les pratiques
Si les plastiques dits biodégradables représentent une piste intéressante contre l’accumulation dans les sols de nano et de microplastiques, leur efficacité dépend étroitement des conditions réelles du milieu agricole et ils ne peuvent pas être considérés comme une solution systématique ou tenue pour acquise.
Les travaux de recherche montrent qu’améliorer leur biodégradation passe à la fois par une meilleure compréhension de l’interaction entre les matériaux, le fonctionnement biologique des sols et les pratiques culturales associées. Amendements organiques spécifiques, apports de souches exogènes et stimulation de l’activité microbienne autochtone constituent autant de leviers potentiels.
À terme, réduire la pollution plastique en agriculture nécessitera une approche globale, combinant innovation technologique, pratiques agronomiques adaptées et cadres réglementaires cohérents, afin de concilier performance agricole et protection durable des sols.
Jules Bellon a reçu des financements de la Région Normandie pour mener ses travaux de recherche.
Feriel Bacoup a reçu des financements de Région Normandie
Richard Gattin ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.
– ref. Du plastique biodégradable pour pailler les sols agricoles : solution ou nouveau problème ? – https://theconversation.com/du-plastique-biodegradable-pour-pailler-les-sols-agricoles-solution-ou-nouveau-probleme-274565