Beaucoup de gens aiment se rendre au bord de la mer, que ce soit pour profiter des bienfaits physiques d'une baignade exaltante ou simplement pour se détendre sur la plage et prendre un peu de soleil. Mais ces plaisirs simples et vitaux sont facilement gâchés par la présence de détritus, qui, s'ils persistent, peuvent avoir un impact négatif sérieux sur l'environnement et l'économie locale.

Si vous vous trouviez sur la côte de Dubrovnik, en Croatie, en septembre 2021, vous avez peut-être aperçu deux robots qui parcouraient le fond marin à la recherche de débris. Dans cette équipe de deux, l'un a été formé pour reconnaître les déchets, l'autre pour les ramasser dans sa corbeille. Les robots entamaient leur mission inaugurale et étaient testés pour la première fois dans un environnement réel pour évaluer leur capacité à effectuer certaines tâches telles que la reconnaissance des déchets et les manœuvres sous l'eau. "Nous pensons que notre projet est le premier qui collectera les déchets sous-marins de manière automatique avec des robots", a déclaré le Dr Bart De Schutter, professeur à l'Université de technologie de Delft aux Pays-Bas et coordinateur du projet SeaClear.

Les robots sont un exemple des nouvelles innovations développées pour nettoyer les déchets sous-marins. On pense que les océans contiennent entre 22 et 66 millions de tonnes de déchets, dont le type peut différer d'une zone à l'autre, où environ 94% d'entre eux se trouvent sur le fond marin. Les équipements de pêche jetés par les pêcheurs, tels que les filets, sont répandus dans certaines zones côtières, tandis que les bouteilles en plastique et en verre se trouvent principalement dans d'autres, par exemple. "Nous voyons aussi parfois des matériaux de construction (dans l'eau) comme des blocs de béton ou des pneus et des batteries de voiture", a déclaré le Dr De Schutter.

Lorsque des déchets pénètrent dans les océans et les mers, ils peuvent être transportés par les courants vers différentes parties du monde et même polluer des régions éloignées. Les animaux marins peuvent être affectés s'ils avalent des déchets ou s'ils y sont piégés, tandis que la santé humaine est également menacée si de minuscules morceaux se retrouvent dans notre nourriture. "C'est un problème très grave auquel nous devons nous attaquer", a déclaré le Dr Fantina Madricardo, chercheuse à l'Institut des sciences de la mer - Conseil national de la recherche (ISMAR-CNR) à Venise, en Italie, et coordinatrice du projet Maelstrom.

Des plongeurs humains sont actuellement déployés pour ramasser les déchets dans certaines zones marines mais ce n'est pas une solution idéale. Mais les plongeurs expérimentés peuvent être difficiles à trouver, tandis que le temps qu'ils peuvent passer sous l'eau est limité par leur alimentation en air. Certaines zones peuvent également être dangereuses pour les humains, en raison de la contamination, par exemple. "Ce sont des aspects que le système automatisé que nous développons peut surmonter", a déclaré le Dr De Schutter. "(Elle) sera beaucoup plus efficace, rentable et plus sûre que la solution actuelle basée sur des plongeurs humains."

Une équipe de robots chercheurs de déchets

Le Dr De Schutter et son équipe construisent un prototype de leur système pour le projet SeaClear, qui est composé de quatre types de robots qui fonctionneront en collaboration. Un vaisseau robotique, qui reste à la surface de l'eau, servira de plaque tournante en fournissant de l'énergie électrique aux autres robots et contiendra un ordinateur qui est le cerveau principal du système. Les trois autres robots, deux qui opèrent sous l'eau et un drone aérien, seront attachés au navire.

Un robot sous-marin sera chargé de trouver des déchets en s'aventurant près du fond marin pour effectuer des analyses rapprochées à l'aide de caméras et de sonars. Le drone aidera également à rechercher des ordures lorsque l'eau est claire en survolant une zone d'intérêt, tandis que dans les zones troubles, il recherchera des obstacles tels que des navires. Le système sera capable de faire la distinction entre les déchets et les autres objets sur le fond marin, tels que les animaux et les algues, via l'intelligence artificielle. Un algorithme sera formé avec des images d'objets qu'il pourrait rencontrer, y compris des bouteilles en plastique et des poissons, afin qu'il apprenne à les discerner et à identifier les déchets.

La collecte des déchets sera prise en charge par le deuxième robot sous-marin, qui ramassera les objets cartographiés par ses compagnons. Équipé d'une pince et d'un dispositif d'aspiration, il collectera les déchets et les déposera dans un panier captif posé sur le fond marin qui sera ensuite remonté à la surface. "Nous avons fait quelques tests initiaux près de Dubrovnik où une bouteille en plastique a été déposée exprès et nous l'avons récupérée avec un robot préhenseur", a déclaré le Dr De Schutter. "Nous aurons plus d'expériences où nous essaierons de reconnaître plus de déchets dans des circonstances plus difficiles, puis de les collecter avec le robot."

Impact sur le nettoyage sous-marin

Le Dr De Schutter et ses collègues pensent que leur système pourra éventuellement détecter jusqu'à 90 % des déchets sur le fond marin et collecter environ 80 % de ce qu'il identifie. Cela est conforme à certains des objectifs de la mission de l'UE Restaurer nos océans et nos eaux d'ici 2030, qui vise à éliminer la pollution et à restaurer les écosystèmes marins en réduisant les déchets en mer.

Lorsque le projet sera terminé fin 2023, l'équipe prévoit de vendre une dizaine de ses systèmes automatisés dans les cinq à sept prochaines années. Ils pensent que cela intéressera les collectivités locales des régions côtières, notamment dans les zones touristiques, tandis que les entreprises pourraient également être intéressées par l'achat du système et la fourniture d'un service de nettoyage ou la location des robots. "Ce sont les deux directions principales que nous envisageons", a déclaré le Dr De Schutter.

Se concentrer sur les points chauds des déchets

Une autre équipe développe également un système robotique pour s'attaquer aux déchets sur le fond marin dans le cadre du projet Maelstrom. Cependant, leur première étape consiste à identifier les points chauds sous l'eau où les déchets s'accumulent afin qu'ils sachent où ils doivent être déployés. Différents facteurs tels que les courants d'eau, la vitesse à laquelle un objet particulier jeté coule et les caractéristiques sous-marines telles que les canyons affectent tous l'endroit où les déchets vont s'accumuler. "Nous développons un modèle mathématique qui peut prédire où finiront les déchets", a déclaré le Dr Madricardo.

Leur système robotique, qui est testé près de Venise, est composé d'une plate-forme flottante avec huit câbles qui sont reliés à un robot mobile qui se déplacera sur le fond marin en dessous pour collecter les déchets dans une boîte, à l'aide d'une pince, d'un crochet ou dispositif d'aspiration en fonction de la taille de la litière. La position et l'orientation du robot peuvent être contrôlées en ajustant la longueur et la tension des câbles et seront initialement actionnées par un humain sur la plate-forme. Cependant, grâce à l'intelligence artificielle, le robot apprendra à reconnaître les objets et pourra éventuellement fonctionner de manière autonome.

Réutilisation des déchets sous-marins

Le Dr Madricardo et ses collègues visent également à recycler tous les déchets ramassés. Un deuxième robot sera chargé de trier les déchets récupérés et de les classer en fonction de leur composition, telle que matière organique, plastique ou textile. Ensuite, le projet s'associe à des partenaires industriels impliqués dans le recyclage des matériaux pour transformer ce qu'ils ont récupéré.

Les déchets plastiques sales et mélangés sont difficiles à recycler. L'équipe a donc utilisé une installation de pyrolyse portable développée dans le cadre du projet marGnet précédent pour transformer les déchets plastiques en carburant afin d'alimenter leur technologie d'élimination. Cela correspond à l'objectif de l'UE d'évoluer vers une économie circulaire, dans laquelle les produits et matériaux existants sont réutilisés aussi longtemps que possible, dans le cadre du Green Deal européen et de la stratégie sur les plastiques. "Nous voulons démontrer que vous pouvez vraiment essayer de tout recycler, ce qui n'est pas facile", a déclaré le Dr Madricardo.

Exploiter les bulles pour nettoyer les rivières

Le Dr Madricardo et ses collègues développent également une deuxième technologie axée sur l'élimination des déchets flottant dans les rivières afin qu'ils puissent être interceptés avant qu'ils n'atteignent la mer. Un rideau de bulles, appelé Bubble Barrier, sera créé en pompant de l'air à travers un tube perforé placé au fond d'une rivière, qui produit un courant ascendant pour diriger les déchets vers la surface, et éventuellement vers les berges, où ils sont collectés. .

Le système a été testé dans des canaux aux Pays-Bas et est actuellement testé dans une rivière au nord de Porto au Portugal, où il devrait être mis en œuvre en juin. "C'est une idée simple qui n'a pas d'impact sur la navigation (en bateau)", a déclaré le Dr Madricardo. "Nous pensons que cela n'aura pas non plus d'impact négatif sur la faune, mais nous allons vérifier cela."

Bien que les nouvelles technologies aideront à lutter contre les déchets sous-marins, le Dr Madricardo et son équipe visent également à réduire la quantité de déchets qui finissent dans les plans d'eau en premier lieu. Le projet Maelstrom implique donc des efforts de sensibilisation, tels que des campagnes organisées de nettoyage des côtes, pour informer et engager les citoyens sur ce qu'ils peuvent faire pour limiter les déchets marins. "Nous croyons vraiment qu'un changement (dans la société) est nécessaire", a déclaré le Dr Madricardo. "Il existe des technologies (disponibles) mais nous devons également faire un effort collectif pour résoudre ce problème."