De nouveaux capteurs pour suivre l‘état de de nos océans
Les océans et les mers jouent un rôle essentiel dans l’établissement du climat et du temps, ils représentent également une source importante de nourriture et permettent à des milliards de personnes de se nourrir tout en garantissant la bonne santé des économies de nombreux pays. Malheureusement, les activités humaines, qu’elles soient terrestres ou maritimes ont un impact de plus en plus grand sur la santé de nos écosystèmes marins. Le projet SCHEMA a développé une nouvelle technologie qui permet d’identifier les substances qui nuisent à l'équilibre des écosystèmes marins et peuvent avoir un impact sur la santé humaine, l'industrie de la pêche, le tourisme côtier ou la durabilité à long terme de nos mers et océans.«Un certain nombre d'écosystèmes marins apparaissent inefficients en raison du stress environnemental sévère généré par les activités humaines, mais leur suivi est difficile. La disponibilité commerciale de capteurs déployables et de dispositifs de détection reste encore limitée - la plupart de ces outils étant trop grands, trop chers et trop gourmands en énergie, ce qui freine la généralisation de leur utilisation», nous explique Mary-Lou Tercier-Waeber, la coordinatrice du projet SCHEMA. Des mini-capteurs facilement déployables Pour surmonter ces difficultés et améliorer la surveillance des océans, les partenaires de SCHEMA ont développé des capteurs miniatures capables de cartographier toute une gamme de composés chimiques et biologiques qu’ils soient anthropogéniques ou naturels, et ce avec une très haute résolution. Ils sont ainsi capables de détecter les traces de différents métaux; les espèces chimiques qui jouent un rôle dans le cycle du carbone comme le carbonate, le calcium et l'ion hydrogène; les nutriments comme l'azote et le nitrate; les composés organiques volatils; les algues potentiellement nocives et les biotoxines - tous ces composés qui peuvent nuire à la santé de nos océans. Les nutriments peuvent stimuler le développement d'efflorescences algales nuisibles et accroître la superficie des régions océaniques étouffées par le manque d'oxygène. Les composés métalliques et organiques, en raison de leur toxicité, de leur persistance et de leur tendance à s'accumuler le long de la chaîne alimentaire, peuvent avoir un impact sur la composition, l'activité et la santé à long terme de la biomasse marine. Les mini-capteurs peuvent également mesurer le niveau d'acidification des océans - un processus causé par l’absorption du dioxyde de carbone atmosphérique. L'acidification des océans pourrait perturber la chaîne alimentaire et compromettre le fonctionnement des écosystèmes marins. Les capteurs permettront également de suivre la capacité des océans à continuer d’absorber le dioxyde de carbone - un facteur clé dans la lutte contre le changement climatique. Les partenaires du projet ont exploité les techniques électrochimiques, optiques et fluidiques les plus modernes pour développer des sondes puissantes et peu énergivores qui intègrent ces capteurs miniatures et des systèmes mini-fluidiques. Ils ont ensuite développé un contrôleur de réseau basé sur les interfaces d'activation de capteurs Web développés par Open Geospatial Consortium (OGC) et un émetteur-récepteur GSM (Global System for Mobile Communication). «Notre système de détection multifonctionnel modulaire et intégré permet la mesure autonome en haute résolution, simultanée et in situ d'une vaste gamme de paramètres bio-géochimiques pertinents», explique Tercier-Waeber. La nouvelle technologie de SCHEMA a été testée dans plusieurs régions de l'Atlantique et dans des zones côtières méditerranéennes. Ces essais ont permis de remonter à la source de composés chimiques et biologiques dangereux et d’agir comme système d'alerte pour ces substances. Dans le bassin d'Arcachon par exemple, dans le Sud-Ouest de la France, SCHEMA a pu détecter des molécules de zinc et de cuivre d'origine industrielle sous leur forme la plus toxique. Il a également permis d’observer des apports de nutriments provenant d'effluents d'eau douce et détecté un phytoplancton produisant une neurotoxine. Ces données permettront aux chercheurs d’optimiser les stratégies de surveillance du bassin d’Arcachon, d’accroître la capacité de prédiction de l'impact de certaines toxines sur l'écosystème local et d’élaborer de nouveaux moyens de gestion durable de l'écosystème. Les partenaires du projet tentent aujourd’hui de commercialiser les prototypes validés sur le terrain et d’améliorer la capacité des sondes pour la détection d'autres composés chimiques nocifs comme par exemple, les composés organiques volatils et la saxitoxine, une neurotoxine produite naturellement par certaines espèces d'algues.
Mots‑clés
SCHEMA, mers, océans, Open Geospatial Consortium, écosystèmes, toxines, algues, gestion durable
