Nous n’avons obtenu que peu de données sur la production et la vente de microplastiques à usage intentionnel en général. 

Les rubriques Utilisations présentent des informations détaillées par type d’usage.  Dans un premier temps, il peut également être utile d’indiquer quelques informations sur le marché des plastiques en général :

• La production mondiale annuelle de plastique est estimée à 335 Mt en 2016, dont environ 20% (60 Mt) en Europe (28 Etats + Suisse + Norvège) (PlasticsEurope, 2017), et 50% en Asie,
• En 1950, la même production s’élevait à 1,5 Mt ; et à 227 Mt (Horton et al., 2017) en 2004, ce qui indique une croissance de 47,5% au cours des seules 12 dernières années,
• Certaines études estiment que le niveau de production pourrait atteindre 33 000 Mt en 2050 (Horton et al., 2017).
• Le polyéthylène, qui peut présenter différentes formes/densités et qui est principalement utilisé dans les emballages, les jouets et le bâtiment, représente environ 30% de la production. Les polymères les plus utilisés sont ensuite le polypropylène (packaging, automobile, billets de banque, etc.), le PVC (bâtiment, …) et le polystyrène (emballages, montures de lunettes, et isolant thermique dans le bâtiment dans sa forme expansée). Ensemble, les quatre polymères cités représentent 66% de la production (PlasticsEurope, 2017).
• Pour compléter cet inventaire - et même si pour des raisons déjà évoquées les pneumatiques ont été tenus en dehors du champ de cette fiche technico-économique – il faut indiquer que la production mondiale de caoutchouc destiné à la production de pneus est de l’ordre de 14 millions de tonnes, dont la moitié environ (6,5 millions de tonnes annuelles) est constituée de caoutchouc synthétique (chiffres de 2010, d’après ETRma (2011)). 

Les microplastiques à usage intentionnel peuvent être utilisés dans plusieurs domaines (voir rubriques suivantes), notamment parce qu’ils peuvent répondre à plusieurs fonctions dont une partie est exposée dans le Tableau 3 ci-dessous (extrait de AFWE, 2017).

Les microplastiques peuvent remplir de nombreuses fonctions susceptibles de trouver un usage dans les cosmétiques : la plus communément admise est celle d’agent exfoliant dans les produits à rincer, mais ils peuvent également intervenir comme émulsifiants, comme agents opacifiants, pour des raisons esthétiques, etc. (voir Tableau 3, et Leslie (2014)).

Sur la base d’enquêtes menées auprès des industriels du secteur, AFWE (2017)^[1] estime à environ 750 tonnes la quantité de microbilles utilisées pour un usage cosmétique dans les produits à rincer en Europe. Ce nombre est destiné à décroître du fait de contraintes réglementaires émergentes (voir partie 1.2) et de démarches volontaires entreprises par les grands industriels du secteur. 

Il est moins aisé d’estimer la quantité de microplastiques utilisés pour les autres types d’applications cosmétiques (maquillages notamment). AFWE (2017) propose une estimation allant de 540 à 1120 tonnes par an, sans évoquer de tendance pour l’avenir.

Le Tableau ci-dessous, extrait de AFWE (2017) propose un descriptif plus détaillé.

Les microbilles de plastiques peuvent être utilisées parce qu’elles permettent d’accroître les propriétés d’élasticité, de résistance et le pouvoir couvrant des peintures. Elles peuvent également être associées à des propriétés esthétiques (effet brillant des paillettes).

Dans ce secteur, elles semblent avant tout être employées dans les peintures acryliques utilisées dans le bâtiment et dans les peintures destinées à la marine. Pour autant il est difficile d’évaluer quelle proportion de ces deux types de peintures contiennent des microplastiques. AFWE (2017) avance le chiffre de 0,10 à 0,20% du marché pour les premières et ne propose pas d’estimation pour le second. 

En termes quantitatifs, et après enquête auprès du CEPE (Conseil Européen de l’Industrie des Peintures, des Encres d’Imprimerie et des Couleurs d’Art), AFWE (2017) a estimé à 220 tonnes la quantité de microplastiques intentionnellement utilisés dans les peintures acryliques pour le bâtiment en Europe.

Des microparticules de polyuréthane peuvent être employées dans les détergents, plus particulièrement dans ceux destinés à nettoyer sans les rayer certaines surfaces dures (céramiques, verres, aciers inoxydables).

AFWE (2017) a réalisé une enquête auprès de l’AISE (Association Internationale de l’Industrie du Savon, des Détergents et des Produits d’Entretien) leur permettant d’estimer à au moins 190-200 tonnes les quantités de microplastiques introduites intentionnellement dans de tels produits en Europe. La majeure partie concerne les détergents pour verres et céramiques (environ 130 tonnes), et en second lieu les nettoyants pour blocs WC (12 tonnes) et les nettoyants pour aciers inoxydables (environ 4 tonnes).

Certains engrais et autres nutriments peuvent être intégrés dans des capsules à base de polymères destinées à se dégrader au fur et à mesure du temps et à permettre ainsi une diffusion progressive.

AFWE (2017) estime à 8000 tonnes, la quantité de polymères ainsi utilisés en Europe, sans néanmoins que les parts respectives de plastiques et microplastiques puissent être précisées. 

Dans le secteur agricole, l’usage intentionnel de microplastiques est également évoqué pour la rétention des eaux et pour la remédiation des sols (Ekebafe et al., 2011) mais aucune information quantitative ne nous a permis de mesurer la réalité de ces applications.

Des microbilles de plastiques peuvent être utilisées en substituts ou en compléments de sables pour l’abrasion industrielle.

Les données quantitatives sont rares et très incertaines.

L’usage intentionnel de microplastiques est de manière plus marginale évoqué pour les utilisations suivantes :

• Vectorisation de médicaments dans le domaine pharmaceutique,
• Intégration dans les fluides de forage pour l’exploration pétrolière et gazière,
• Utilisations diverses de polystyrène expansé conservé sous forme de billes et non moulé en blocs (oreillers, poufs),
• Floculation pour le traitement de l’eau.

La nécessité d’étudier les moyens de réduire les émissions de microplastiques dans l’environnement est motivée par la conjugaison d’au moins trois facteurs :

• Leur très importante persistance dans l’environnement (cf. rubrique Comportement et devenir dans les milieux),
• La croissance continue de la production de plastiques dans le monde dont le niveau pourrait être encore décuplé d’ici 2050 (cf. Rubrique Production et ventes),
• Leur impact sur les écosystèmes, lié au fait que les microplastiques peuvent être ingérés par des organismes vivants alors exposés à des risques « mécaniques » (blessures, ulcères, sentiment erroné de satiété) aussi bien qu’à des risques toxicologiques (les plastiques contiennent des additifs dont certains sont perturbateurs endocriniens ; de plus les microplastiques constituent une source importante d’adsorption pour de nombreux contaminants métalliques ou organiques persistants tels que les PCB et les HAP.

Dans l’ensemble, cette réflexion ne saurait être isolée d’un questionnement plus large portant sur la réduction des émissions de l’ensemble des plastiques puisque tous les microplastiques secondaires et une partie des primaires en sont le produit de dégradation. Mais l’ambition d’un tel exercice dépasse le champ de cette fiche technico-économique.

Dans les paragraphes suivants, seules les sources de microplastiques à usage intentionnel seront étudiées ; les solutions de réduction à plus large échelle des émissions de plastiques qui incluent une meilleure gestion des déchets, un meilleur taux de recyclage, ou encore de vastes opérations de sensibilisation du public sont en dehors du cadre de cette fiche technico-économique. 

De plus, lorsque seront évoqués les coûts de traitement ou de substitution, il ne sera fait référence qu’aux coûts pour les industriels ou les acteurs privés à qui incomberait la mise en place d’alternatives à l’usage des microplastiques. Les éléments économiques présentés n’ont donc pas la portée d’une analyse socio-économique qui, en regard des coûts, devrait présenter les bénéfices de la réduction de l’usage des microplastiques (ou les coûts de l’inaction)[1]. 

La réduction des émissions de microplastiques utilisés intentionnellement par les industriels peut s’opérer à la source (voir 5.2), ou via un traitement plus efficace des eaux usées.

Selon Anderson et al. (2016), la plupart des stations de traitement des eaux usées (STEU) ne seraient pas conçues pour retirer complètement les microplastiques des eaux usées. Ainsi une STEU à Paris présenterait une efficacité de l’ordre de 80 à 95 % (Dris et al., 2015). 

L’usage d’autres technologies permettrait d’augmenter significativement ce niveau d’efficacité.

Le traitement secondaire par bioréacteur à membrane permettrait par exemple de réduire les émissions de 99,9 %, et parmi les traitements tertiaires, les filtre à sable auraient une efficacité de l’ordre de 97 % (voir Figure 2).

Reste que ces solutions sont très coûteuses (leur mise en place pourrait coûter plusieurs dizaines de milliards d’euros à l’échelle UE selon AFWE (2017)) et que les microplastiques se retrouveraient dans les boues, potentiellement destinées à être épandues sur les sols agricoles.

Concernant les microplastiques primaires inclus intentionnellement dans les produits, la solution la plus communément citée pour en réduire les émissions est la substitution.

L’usage de microbilles de plastique dans le domaine des cosmétiques est destiné à décroître de manière importante dans les prochaines années du fait (i) de la contrainte règlementaire (cf. 1.2) ; (ii) de l’existence admise par les industriels de nombreuses alternatives (cf. notamment l’enquête de AFWE (2017), Greenpeace (2016) ou Eunomia (2016)). 

Parmi celles-ci, nous pouvons citer :

• Des alternatives organiques, déjà utilisées depuis plusieurs dizaines d’années telles que des fruits à coques ou des noyaux d’abricots broyés (cité par exemple par Unilever),
• La silice qui présente par rapport aux alternatives organiques l’avantage d’une plus grande durée de vie et de ne pas entrainer d’éventuelles réactions allergiques (cité par exemple par Henkel),
• Diverses cires,
• Les microbilles de cellulose (cité par exemple par Belersdorf) souvent utilisées à la base d’alternatives récentes.

D’une manière générale, en dehors des coûts d’investissement liés à la reformulation de produits déjà existants (qui implique nécessairement des phases coûteuses de test, d’étude des réactions du consommateur, de marketing, et éventuellement de mise en conformité règlementaire), peu d’éléments semblent faire obstacle à la substitution des microbilles de plastiques utilisées comme agents exfoliants par les alternatives citées. Ces dernières :

• Sont généralement disponibles en quantités importantes sur le marché : elles sont d’ailleurs déjà utilisées et proviennent de ressources naturelles abondantes,
• Présentent des prix sensiblement équivalents à ceux des microbilles, voire inférieurs. Les éclats de fruits à coques sont disponibles sur les sites marchands courants aux alentours de 200 à 450 €/t tandis que les microplastiques ont un prix de marché aux alentours de 1 100 €/t[1], [2],
• Ne présentent pas de risques sanitaires notables (en dehors des allergies aux fruits à coque).

Toutefois, l’engagement actuel des industriels qui laisse entendre que l’usage des microplastiques dans les cosmétiques devrait cesser, est souvent ambigu : lorsque Unilever ou Colgate-Palmolive annoncent avoir cessé de les utiliser, ou L’Oréal ou Johnson & Johnson prévoir de les ôter de leurs formulations avant 2017[3], il s‘agit le plus souvent uniquement du PE utilisé dans les produits à rincer. 

Nous n’avons pas identifié d’étude recensant les alternatives aux microplastiques dans les cosmétiques lorsqu’ils sont utilisés comme agents épaississants par exemple, ou pour des raisons esthétiques.

Les industriels du secteur de la peinture indiquent que les microplastiques utilisés (voir propriétés attendues de leur usage en 2.2.3) pourraient être substitués, pour partie au moins, par des microbilles de verre ou de cellulose.

Comme pour les cosmétiques, les microbilles de celluloses constituent une alternative émergente, présentant des résultats encourageants et des perspectives de fabrication à grande échelle réelle. Mais leur adoption par le marché reste encore hypothétique et nous ne disposons pas d’éléments économiques tangibles, notamment concernant le prix de vente.

Les microbilles de verre sont déjà largement utilisées notamment pour le marquage au sol réfléchissant. AFWE (2016) estime que les capacités de production existantes seraient sans doute suffisantes pour assurer la substitution des microbilles de plastiques. Le coût de la matière première ne semblerait pas faire obstacle à la substitution non plus puisque les microbilles de verre ont un prix de marché compris entre 300 et 1 000 $/t, inférieur au prix des microplastiques, de l’ordre de 1 100 €/t.

Cependant, l’impact économique de la substitution serait sans doute plus important du côté des coûts d’investissement liés aux reformulations. Et il convient de noter que, de par leurs propriétés physiques, il est peu probable que les microbilles de verres soient capables de remplacer les microbilles de plastiques pour toutes leurs applications, notamment celles faisant intervenir leur élasticité.

Dans le secteur des détergents, les microplastiques à usage intentionnel peuvent être utilisés dans des produits destinés à nettoyer des surfaces dures mais rayables telles que le verre ou la céramique (voir rubrique Utilisations).

La silice semble être le substitut le plus naturel (AFWE, 2017). Matériau très répandu (fabriqué et/ou importé en Europe à plus d’1 000 000 de tonnes/an selon l’ECHA), 

D’un point de vue économique, comme pour les autres secteurs évoqués, c’est sans doute moins le coût de la substitution de la matière première qui pourrait représenter un obstacle, que les éventuels coûts d’investissement et de reformulation des produits.

Des alternatives possibles aux microbilles de plastique comme abrasifs industriels semblent être les microbilles de verre, les éclats de fruits à coques, ainsi que le carbure de silicium. 

L’usage de ce dernier pour l’abrasion, lorsqu’il est sous forme de poudre, est connu depuis le XIXème siècle[1]. Ses propriétés de dureté exceptionnelle et ses possibilités d’usage en conditions thermiques contraignantes en font un candidat naturel pour l’abrasion de métaux divers (fonte, aluminium, carbure de tungstène, etc.). Mais la possibilité réelle que le carbure de silicium puisse être utilisé dans les domaines où les microbilles de plastiques le sont – applications d’abrasion « douce » - reste à éprouver réellement.

Une étude approfondie de la filière industrielle pourrait être envisagée.

Comme évoqué dans la rubrique Utilisations, les microplastiques sont, dans leur usage intentionnel, principalement utilisés comme vecteurs de diffusion progressive de nutriments vers les sols.

En remplacement de l’usage de microplastiques, celui de microbilles de cellulose imprégnées des nutriments semble envisagé. Nous n’avons toutefois pas trouvé d’éléments très concrets permettant d’apprécier la réalité de cette voie de substitution.

Selon AFWE (2017), c’est du côté des inhibiteurs de nitrification qu’il est plus probable de trouver des fonctions équivalentes de diffusion progressive des nutriments. Ces agents, tels que le dicycandiamide (DCD, CAS 461-58-5), ou le 3,4-diméthylpyrazole phosphate (DMPP, Cas 202842-98-6) permettent de contrôler le taux de transformation de l’ammonium en azote. Leur usage serait déjà répandu dans le monde et leur efficacité pour la diffusion progressive d’intrants reconnue.