Nanoplastiques modèles : de l'analyse de leurs caractéristiques physico-chimique à leur comportement colloïdal en milieu aquatique

Model nanoplastic : from the anlysis fo their physico-chemical characteristics to their colloidal behavior in aquatic environment

• Auteur / Autrice : Cloé Veclin
• Direction : Bruno Grassl, Stéphanie Reynaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique et environnement
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joanna Szpunar, Olivier Sandre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Johnny Gasperi, Guillaume Duflos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Colloïdes polymères

Mer

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoplastique

Agrégation

Stabilité

Colloïde

Nanoplastic

Agregation

Stability

Colloid

Résumé

La pollution de l’environnement par les déchets plastiques est un problème mondial. L’impact des nanoplastiques dans l’océan est grandement influencé par leurs propriétés d’agrégation. Cette agrégation est généralement contrôlée par les propriétés intrinsèques des nanoplastiques ainsi que celles du milieu environnant. Pour étudier ce phénomène et les facteurs qui l’influencent, nous nous sommes d’abord intéressés à la mise en place d’une méthode systématique permettant de caractériser les nanoplastiques (distribution de taille, forme, fonctionnalité, aspect et hydrophobie de surface), puis nous avons élaboré des nanoplastiques modèles issus de deux procédés différents : i) méthode ascendante : polymérisation en émulsion sans tensio-actif ni additif ; ii) méthode descendante : dégradation mécanique de microplastique. Ces deux voies permettent de contrôler les propriétés des nanoplastiques (composition, morphologie, état de la surface). Ces modèles ont été caractérisés grâce aux méthodes développées et optimisées (microscopie électronique, microscopie à force atomique, titrage potentiométrique, diffusion dynamique et statique de la lumière, zêta-métrie). Enfin, nous avons étudié l’homoagrégation de nanoplastiques en milieu marin et déterminé les paramètres influents tant au niveau des propriétés intrinsèques des nanoplastiques que de celles du milieu.

Environmental pollution from plastic waste is a global problem. The impact of nanoplastics in the ocean is greatly influenced by their aggregation properties. This aggregation is generally controlled by the intrinsic properties of nanoplastics as well as those of the surrounding environment. We studied the parameters affecting this property by first setting up a systematic method to characterize nanoplastics (size distribution, shape, functionality, appearance and surface hydrophobicity). Nanoplastic model materials have been then elaborated from two different processes: i) bottom_up approach: soap free and free of additives emulsion polymerization; ii) top-down approach: mechanical degradation of microplastics. The methods allow the control of the nanoplastic properties (composition, morphology, surface condition) and the model materials were characterized using the methods developed and optimized within this work (electronic microscopy, atomic force microscopy, potentiometric titration, dynamic and static light scattering, zetametry). Finally, we studied the homoagregation phenomenon in the marine environment and highlighted the parameters affecting the behavior from intrinsic properties of nanoplastics as well as those of the surrounding medium.