Un capteur pour mesurer la présence de microplastiques dans les océans

Chaque année dans le monde, 5 à 13 millions de tonnes de plastique aboutissent dans les océans. Cette estimation concerne les déchets de grande taille, mais pas seulement.

Les océans sont par ailleurs de plus en plus pollués par la présence et l’arrivée massive de microplastiques. De taille millimétrique ou micrométrique, ces particules de polymères synthétiques sont avalées par la faune marine, se retrouvent dans la chaîne alimentaire et endommagent les écosystèmes marins du monde entier.

Selon des études récentes, près de deux tiers de ces minuscules déchets seraient issus de la dégradation d’objets dans les océans tels que les sacs et bouteilles en plastique, ou les filets de pêche. Le tiers restant étant produit en grande majorité par le trafic routier, par abrasion des pneus sur les routes, ou par le lavage des textiles synthétiques dans les machines à laver. Dans une part moindre, ils peuvent avoir été volontairement ajoutés à des produits de toilette, ainsi que des cosmétiques.

Pour l’heure, les connaissances des spécialistes sont encore trop lacunaires pour déterminer la répartition exacte des microplastiques dans les milieux aquatiques, ainsi que leur impact réel sur l’environnement. La concentration de ces particules varie considérablement selon les différentes zones dans les océans, et elle dépend fortement des courants marins. Actuellement, l'échantillonnage des microplastiques dans l'océan prend beaucoup de temps et les données recueillies ne sont que des instantanés dans le temps à des endroits spécifiques.

Au CSEM, dans le cadre du projet Européen baptisé NAUTILOS (voir encadré), les ingénieurs s’affairent à développer un capteur dont la mission sera de mesurer in situ la concentration et la répartition par taille des microplastiques dans les eaux européennes. Ce dispositif devrait être implanté avec une dizaine d’autres instruments dans une « FerryBox », qui sera placée d’ici 2023 sur plusieurs bateaux, au départ de Norvège. Le capteur effectuera des mesures de manière autonome plusieurs fois par jour sur un trajet répété, afin d’établir des cartes de la pollution marine. « La technologie nécessaire à l'acquisition de données systématiques fait actuellement défaut et ces données sont cruciales pour étudier les effets à long terme et les tendances de la distribution des microplastiques dans l'océan », commente Bert van Bavel, responsable scientifique au Norwegian Institute for Water Research (NIVA).

Grâce au développement de ces nouvelles technologies, les experts des écosystèmes marins entendent contourner les limites des équipements actuels pour l’échantillonnage et l’analyse sur le terrain. L’idée étant d’apporter de nouvelles données de base essentielles, qui permettront de mieux évaluer les risques et impacts liés aux microplastiques.

Une solution abordable et innovante

Pour leur développement, des chercheurs de l’antenne grisonne du CSEM entendent utiliser la détection par fluorescence. Un processus robuste, abordable, mais surtout facile à utiliser.

Sur le terrain, un système fluidique développé par l'organisation partenaire NIVA, filtrera les particules de l'eau de mer, éliminera les micro-organismes et colorera les microplastiques avec un colorant fluorescent. À intervalles réguliers, ces échantillons de plastique coloré seront passés dans le dispositif de détection du CSEM, où le plastique émettra une lumière d'une couleur et d'une intensité spécifiques en fonction de la nature et de la taille de la particule. « Nous visons à fournir une technologie capable de détecter des particules d’une taille comprise entre 30 à 300 micromètres, et idéalement, de pouvoir distinguer les différents types de plastique », explique Stefano Cattaneo, chef de section de l’activité Optoelectronic Systems au CSEM. « Il existe toutefois encore de nombreux obstacles à surmonter pour réaliser un système de capteurs autonomes pouvant être déployé sur un bateau et fonctionner en continu pendant des semaines sans intervention humaine ».

Le projet NAUTILOS, lancé à la fin de l’année 2020, n’en est en effet qu’à ses débuts. Les ingénieurs du CSEM, pour leur part, continuent d'améliorer la conception du capteur de microplastiques et se préparent aux prochaines phases de développement.

Sources

• Rapport de l’UICN
• Parlement européen

Le projet NAUTILOS a reçu un financement du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention nº101000825.