Les microbilles de plastique sont des particules sphériques de plastique composées de polymères synthétiques (résinesGunderman, R. E., Newman , R. O. (1975), Expansion of expandable synthetic resinous microspheres, U.S. Patent . Washington, DC : U.S. Patent and Trademark Office et/ou copolymères).
Elles sont de plus en plus utilisées depuis les années 1990 par l'industrie des cosmétiquesCole, M., Lindeque, P., Halsband, C., Galloway, T.S. (2011), Microplastics as contaminants in the marine environment: A review, Marine Pollution Bulletin 62, 2588 - 2597 (résumé). Ce sont alors des plastiques réputés non toxiques et non irritants pour l'être humain, mais qui posent problème quand ils sont diffusés dans l'environnement.
Leur résistance à la corrosion et à la biodégradationPlasticsEurope, 2010. Plastics – The Facts 2010. explique à la fois leur intérêt industriel et leur capacité de nuisance environnementale, car en fin de vie, elles constituent l'une des nombreuses formes de déchets dits « microplastiques »A.L. Andrady (2011) Microplastics in the marine environment ; Marine Pollution Bulletin, 62, ; Le matériau constituant la plupart des microbilles n'est généralement pas toxique en soi, mais il devient ensuite un polluant problématique, car ces billes rapidement devenue omniprésentes dans les eaux douces et marines (elles constituent par exemple environ 90 % des microplastiques du lac Érié), peuvent adsorber de nombreux contaminants captés dans l'eau. Elles peuvent aussi relâcher des contaminants qu'ils contiennent et / ou lessiver des additifs toxiques qu'elles contiennent ou qu'elles ont adsorbés. La cinétique environnementale des microplastiques dans les milieux naturels est encore mal comprise (pour les phénomènes de bioturbation notamment), mais on sait maintenant qu'ils peuvent entrer dans le réseau trophique et la chaîne alimentaire marine.
Composition chimique Ces microbilles sont faites de monomères polymérisés, dérivés du pétrole ou de gaz naturel ou potentiellement du charbon (via la carbochimie)J.G.B. Derraik (2002), The pollution of the marine environment by plastic debris: a review, Marine Pollution Bulletin, 44 (2002), L.M. Rios, C. Moore, P.R. Jones (2007), Persistent organic pollutants carried by synthetic polymers in the ocean environment, Marine Pollution Bulletin, 54, R.C. Thompson, S.H. Swan, C.J. Moore, F.S. vom Saal (2009), Our plastic age, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 364, .
Selon les usages auxquels on les destinait, elles peuvent contenir des gaz, des métaux, des métalloïdes ou divers additifs, en surface (), dans la masse du plastique, ou dans leur partie creuse quand il s'agit de sphéroïdes creux (microbilles isolantes ou expansibles par exemple).
Pour les produits cosmétiques, il s'agit alors essentiellement de polyéthylène (sous forme de polyéthylène pur, de polyisotéréphtalate d'éthylène ou de polytéréphtalate d'éthylène autorisés par la FDA pour le contact alimentaire), mais aussi d'acrylonitrile ou de chlorure de vinylidène, pouvant contenir des traces de métaux lourds et des dérivés de chlorure de vinylidène et d'acrylonitrile ou de monomères d'acrylique ( acrylate de méthyle ou acrylate d'éthyle ou méthacrylate) ou de monomères de styrène ( α-méthylstyrène ou styrène simpleBara I. et Mellul M. (1997), New cosmetic or dermopharmaceutical compositions in the form of aqueous gels modified by the addition of expanded microspheres, brevet déposé pour L'Oréal par Isabelle Bara et Myriam Mellul, U.S. Patent , Washington, DC : U.S. Patent and Trademark Office, 14 janvier 1997).
Quantité et perceptions sociétales Il n'existe pas de statistiques précises disponibles. Les microbilles ne représentent cependant qu'une faible part des 230 millions de tonnes de plastique produits en 2009 (PlasticsEurope, 2010), soit ∼8 % de la production totale de pétrole selon Thompson et al (2009), le selon Kramm (2018)Johanna Kramm, Carolin Völker et Martin Wagner, Superficial or Substantial: Why Care about Microplastics in the Anthropocene ?, Environ. Sci. Technol., 2018, 52 (6), , .. Leur production a beaucoup augmenté, de même que leur présence en tant que déchet parmi les microplastiques dans l'environnementD.K.A. Barnes, F. Galgani, R.C. Thompson et M. Barlaz (2009), Accumulation and fragmentation of plastic debris in global environments, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 364, ., et ils représentent pour une partie du public un exemple de produit non essentiel et gaspillé par la société de consommation, dans la . Pour Kramm , les microbilles de plastique perdues dans l'environnement sont un ; avec des risques et dangers difficiles à mesurer avec les moyens habituels d'évaluation des risques.
Enjeux environnementaux Ces particules sont de plus en plus présentes dans l'eau et les sédiments, en raison notamment d'usages cosmétiques de plus en plus controversés. De nombreux experts et citoyens considèrent que ces microbilles, même constituées de matériaux neutres, sont non indispensables et indirectement dangereuses pour les écosystèmes, voire pour les consommateurs quand elles rejoignent l’environnement ; pour au moins les raisons suivantes : non biodégradabilité : leur durée de vie dans l’eau ou les sédiments est inconnue, mais supposée longue, voire très longue dans les sédiments (où elles restent accessibles aux organismes détritivores qui s'y nourrissent) ; taille comparable à celle du plancton. Elles ressemblent en outre souvent aux œufs de petits organismes marins (petite sphère translucide blanchâtre ou jaunâtre). Ce déchet est ainsi facilement confondu avec un aliment, et mangés par des organismes aquatiques ou captés par certains filtreurs (éponges, crustacés, mollusques) ; surface adsorbante ; elle peut concentrer des polluants toxiques tels que des biocides, pesticides, hydrocarbures et autres polluants organiques persistants (POP). Elles les véhiculent ensuite dans l'environnement marin et les aident à pénétrer dans la chaine alimentaire. Dans les cosmétiques, ces microbilles sont parfois associées à des antimycosiques ou d'autres biocides et agents conservateurs destinés à allonger la durée d’utilisation et de sécurité sanitaire du produit ; Si ces biocides sont peu dégradables et qu’ils restent adsorbés sur la microbille, elle devient un véhicule pour ces toxiques ; de nombreux types de microplastiques sont déjà retrouvés en quantité significatives dans certains organismes marins mangés par l'Homme (ex : huîtres, moules, escargots aquatiques, poissons, crustacés).
Histoire et usages Usages Les microbilles de plastique sont utilisées par l'industrie et des laboratoires pour de nombreux usages : colorant : les microsphères de plastique teintées colorent des pâtes, poudres ou liquides. Elles peuvent aussi être traitées pour modifier la réflexion de la lumière, dans certains maquillages ou sticks à lèvre par exemple ; abrasif doux : de nombreux dentifrices vendus depuis la fin des années 1990 en contiennent (à ne pas confondre avec les microparticules de plastique colorées qui peuvent aussi être ajoutées dans certaines pâtes dentifrices) ; exfoliant : des microplastiques sont ajoutés dans de nombreux produits « gommants » ou dans des savons, comme abrasif doux de la peau ; il s'agit d'une alternative moins chère (mais non biodégradable, ce qui pose un problème environnemental) aux fragments de cuticules d'avoine ou de riz, ou de noyaux ou « gant de crin » autrefois utilisés pour cela ; abrasif durs : ils sont réservés aux « crèmes à récurer » ou à des produits de polissage. agent de texture et/ou de viscosité : ils permettent de fabriquer des produits ne nécessitant plus d’être agités ou mélangés avant usage. Ils offrent alors (souvent en combinaison avec un médium gélifiant, et sans ajout de matière grasse) un effet visuel et une sensation lisse, fluide et homogène à certaines crèmes, gels, masques et lotions cosmétiques ou shampoings. Les microbilles qu'il contient confèrent au produit une qualité d'autolubrification qui donne une sensation particulière lors du contact avec le produit, sans laisser de taches grasses sur le papier ou le tissu ; artifices visuels : ces microbilles aident le maquillage à cacher les rides et ridules de la peau ; elles permettent aussi des effets spéciaux obtenus par la juxtaposition de couleurs variées, ou par l'utilisation de microbilles moirées, métalliques ou fluorescentes qui accrochent et renvoient la lumière d'une manière particulière, lorsque par exemple ajoutées à un vernis à ongles ou à une crèmeCosmetics and Toiletries, April 2010 Issue: Solid Polyethylene Microspheres for effects in color cosmetics ; aide à la visualisation : en microscopie ou en laboratoire, elles sont notamment utilisées pour la visualisation d'écoulement de fluide, et pour permettre l'observation et la caractérisation d'écoulement, mélanges de particules ou fluides dans un dispositif (par exemple en filmant les microsphères de polyéthylène colorées ou fluorescentes qui se déplacent) ; recherche et développement, industrie : la biochimie et les biotechnologiesWalter, S., Herrgen, L., Schoor, O., Jung, G., Wernet, D., Bühring, H. J., … et Stevanović, S. (2003). Cutting edge: predetermined avidity of human CD8 T cells expanded on calibrated MHC/anti-CD28-coated microspheres. The Journal of Immunology, 171(10), 4974-4978 (résumé)) et certaines techniques de traçage en utilisent : des microsphères fluorescentes de polyéthylène sont ainsi couramment utilisées pour exécuter des tests « en aveugle », par exemple dans le cadre de protocoles destinés à minimiser la contamination croisée d'équipements et/ou de matériaux. Des microsphères invisibles à la lumière du jour deviennent fluorescentes et bien visibles dans le noir sous une lampe émettant de la lumière ultraviolette ; isolant : les microsphères utilisées à la fabrication sont alors creuses ou « expansives», par exemple pour produire des mousses isolantes à faible densitéNorvell, J. (1995). Vehicle insulation, U.S. Patent . Washington, DC: U.S. Patent and Trademark OfficeWeisman, M. (1995), patents/US5418257 Modified low-density polyurethane foam body, U.S. Patent . Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.. Ces isolants peuvent être renforcés par des fibresVaikhanksi, L. et Nutt, S. R. (2003), Synthesis of composite foam from thermoplastic microspheres and 3D long fibers, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 34(8), 755-763 (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X03001398 résumé]).. Des microbilles creuses peuvent aussi améliorer la résilience physique et mécanique de certains plastiques (à base de vinyle par exempleAhmad, M. (2001), Flexible vinyl resiliency property enhancement with hollow thermoplastic microspheres, Journal of Vinyl and Additive Technology, 7(3), 156-161 (résumé)) ; agents antidérapants ; en créant une surface apparemment lisse, mais garnie de microreliefs (éventuellement élastique si les billes sont creuses et élastiques).