La pollution plastique des océans détectée à l’échelle mondiale grâce aux satellites

Les effets néfastes de la pol­lu­tion plas­tique sur la san­té humaine et la bio­di­ver­si­té sont clai­re­ment docu­men­tés. Pour­tant, l’été der­nier, le comi­té de négo­cia­tion réuni à Genève a une nou­velle fois échoué à abou­tir à un trai­té inter­na­tio­nal contre la pol­lu­tion plas­tique. Les océans accu­mulent cette pol­lu­tion : 75 à 199 mil­lions de tonnes de plas­tique seraient pré­sents dans les océans en 2021¹, et les rejets annuels s’élèvent désor­mais à plu­sieurs dizaines de mil­lions de tonnes. Le plas­tique repré­sente plus de 80% du nombre de débris pré­sents dans les sys­tèmes aqua­tiques². « Il manque à l’heure actuelle une repré­sen­ta­tion de la pol­lu­tion pré­sente en mer à l’échelle glo­bale, déplore Audrey Has­son, océa­no­graphe et coor­di­na­trice du GEO Blue Pla­net Ini­tia­tive. Or, cela per­met­trait de mettre en place des objec­tifs de réduc­tion et de suivre l’efficacité des poli­tiques de pré­ven­tion. » Depuis quelques années, les scien­ti­fiques tentent pour cela d’utiliser les satellites.

Entre 1950 et 2017, envi­ron 9,2 mil­liards de tonnes de plas­tique ont été pro­duites. Par­mi ce volume, 7 mil­liards de tonnes sont deve­nues des déchets. Ces déchets sont mis en décharge, inté­grés à des flux non contrô­lés ou déver­sés dans l’environnement. La plu­part des déchets plas­tiques des océans pro­viennent de sources ter­restres. Une fois en mer, ils sont trans­por­tés au gré des cou­rants³. « Sans vision glo­bale, il est très dif­fi­cile d’apporter des solu­tions au pro­blème de la pol­lu­tion plas­tique, com­mente Fran­çois Gal­ga­ni. Or, les outils per­met­tant d’accéder à cette vision glo­bale sont très limi­tés, les mesures satel­lites sont l’un des rares à le per­mettre. »

Les scien­ti­fiques emploient trois tech­niques prin­ci­pales pour quan­ti­fier les débris plas­tiques et leurs mou­ve­ments⁴ : les modèles numé­riques, les mesures in situ (en mer à bord d’un navire, par exemple) et la sur­veillance satel­lite. Les pre­mières appli­ca­tions des don­nées satel­lites à l’étude de la pol­lu­tion plas­tique sont récentes, dans les années 2010, et deux études majeures ont été publiées en 2020⁵⁶. La même année, l’Agence Spa­tiale Euro­péenne a sou­te­nu pour la pre­mière fois une cam­pagne⁷ dédiée à la mesure des déchets marins depuis l’espace.

En pra­tique, les don­nées uti­li­sées sont des images haute réso­lu­tion dans le domaine visible, mais aus­si infra­rouge et radar. « Il n’existe aucune mis­sion satel­lite dédiée, nous uti­li­sons notam­ment les don­nées des satel­lites d’observation de la Terre Sen­ti­nel 1, 2 et 3 », ren­seigne Audrey Has­son. Les études montrent qu’il est pos­sible de détec­ter des amas de plas­tique d’une sur­face mini­male de 5 m² à l’aide de Sentinel‑2. « On ne peut détec­ter que des plas­tiques de grande taille, la réso­lu­tion de la détec­tion dépend de la réso­lu­tion de l’instrument uti­li­sé », abonde Audrey Has­son. Il est donc impos­sible de détec­ter des mor­ceaux de plas­tique indi­vi­duels, seule­ment des amas de débris.

Or – c’est là le défi de la détec­tion des plas­tiques par satel­lite – il est néces­saire de s’assurer de la nature de l’objet obser­vé. Com­ment dis­tin­guer le plas­tique des algues, du bois flot­té ou encore de l’écume ? Une publi­ca­tion dans Nature par­vient pour la pre­mière fois à mettre au point un indi­ca­teur : le « plas­tics index ». En fonc­tion de sa nature, chaque objet reflète dif­fé­rem­ment la lumière, une pro­prié­té qui s’observe dans sa signa­ture spec­trale. Les scien­ti­fiques ont ain­si carac­té­ri­sé la signa­ture spec­trale du plas­tique pour le dis­tin­guer des autres maté­riaux dans les images Sen­ti­nel. « Les plas­tiques se mélangent avec de la mousse ou des végé­taux, la dif­fé­ren­cia­tion reste tout de même très com­pli­quée », tem­père Audrey Has­son. Fran­çois Gal­ga­ni, cher­cheur en océa­no­gra­phie à l’Ifremer, ajoute : « Aujourd’hui, cer­taines détec­tions sont assez fiables, comme les pertes de conte­neur. On ima­gine aus­si repé­rer les bateaux aban­don­nés en fibre de verre, un réser­voir qui repré­sente 500 000 à un mil­lion de tonnes de plas­tique. »

À ce jour, la détec­tion spa­tiale de la pol­lu­tion plas­tique demeure au stade de la R&D et aucune appli­ca­tion opé­ra­tion­nelle n’existe. Dans une récente ana­lyse⁸, des scien­ti­fiques montrent que le spa­tial est peu plé­bis­ci­té par la com­mu­nau­té scien­ti­fique : par­mi les 46 scien­ti­fiques inter­ro­gés, les obser­va­tions de ter­rain et les cam­pagnes de mesure par drone sont les tech­niques les plus uti­li­sées, devant l’imagerie satel­lite et le tra­çage GPS.

Pour dépas­ser les limites tech­no­lo­giques actuelles, une équipe inter­na­tio­nale a déve­lop­pé une nou­velle méthode d’analyse. Leur objec­tif : s’affranchir de la dif­fi­cile étape de la dif­fé­ren­cia­tion de la nature des débris. Les scien­ti­fiques montrent que cer­tains types d’amas de déchets flot­tants (peu importe leur nature) recon­nais­sables à leur forme sont des indi­ca­teurs d’épisodes récents de pol­lu­tion⁹. L’équipe affirme : « Mal­gré les limites des tech­no­lo­gies spa­tiales, les détec­tions par satel­lite sont suf­fi­santes pour car­to­gra­phier les points chauds et sai­sir les ten­dances, offrant ain­si une vue sans pré­cé­dent des déchets marins, de leur source à leur des­ti­na­tion finale. » Des don­nées pré­cieuses pour mieux anti­ci­per les pics de pol­lu­tion et ain­si les limiter.

Autre piste : lan­cer des mis­sions satel­lites dédiées. « Nous espé­rons pou­voir lan­cer un pre­mier nano­sa­tel­lite du pro­gramme uni­ver­si­taire Des­de­mone d’ici trois ans », confie Jérôme Ben­ve­niste, pré­sident du Comi­té de la recherche spa­tiale (COSPAR) et ancien expert senior en océa­no­gra­phie et hydro­lo­gie à l’Agence spa­tiale euro­péenne. Grâce à ce sys­tème de sur­veillance par nano­sa­tel­lite, le pro­gramme ambi­tionne de mesu­rer les concen­tra­tions et les flux de macro­dé­chets plas­tiques en Médi­ter­ra­née pour sur­veiller, anti­ci­per et agir en temps qua­si réel, tout en assu­rant une for­ma­tion aux métiers du spa­tial¹⁰. Une autre voie est explo­rée : détec­ter les micro­plas­tiques par satel­lite. « Une fois que le débris se dégrade, il devient du micro­plas­tique et est indé­tec­table par satel­lite, explique Jérôme Ben­ve­niste. Un des pro­grammes de l’Agence Spa­tiale Euro­péenne vise à tes­ter si la signa­ture spec­trale de l’eau de mer change dans les régions très char­gées en micro­plas­tiques. »

Anaïs Maréchal