Alors que les drones scannent les plages pour évaluer les déchets plastiques, les microplastiques se trouvent dans le tube digestif d'un poisson sur six de la mer Rouge.

Alors que la pollution plastique marine devient une préoccupation croissante dans le monde entier, Les scientifiques de la KAUST rendent compte de deux projets d'étude des déchets plastiques sur et au large des côtes de la mer Rouge.

Pour enquêter sur les plastiques sur les plages, l'équipe a développé une méthode, l'utilisation de véhicules aériens sans pilote et l'apprentissage automatique, améliorer la surveillance des déchets plastiques sur de vastes étendues de zones côtières1.

"Nous savons que nous jetons des millions de tonnes de plastique dans la mer chaque année, mais nous ne savons pas où cela se termine, " explique Cecilia Martin, doctorante en sciences marines. " L'une des scientifiques les plus influentes dans le domaine de la pollution plastique marine, Jenna Jambeck, de l'Université de Géorgie, dit que nous ne pouvons pas gérer ce que nous ne pouvons pas mesurer. La quantification du plastique sur les plages est donc une étape clé pour quantifier l'ensemble des déchets marins."

Mais un tel décompte est laborieusement lent et inefficace. Les méthodes actuelles impliquent des personnes marchant et balayant de petites portions de plages accessibles, ce qui rend impossible l'évaluation des modèles de distribution mondiale des déchets plastiques sur nos côtes.

écologiste marin KAUST, Carlos Duarte, et collègues du Red Sea Research Center; le Centre de dessalement et de réutilisation de l'eau ; et l'ordinateur, Division des sciences et de l'ingénierie électriques et mathématiques, testé l'utilisation de véhicules aériens sans pilote (UAV) pour balayer de plus grandes portions de plages plus rapidement que les approches actuelles.

L'équipe a mené une enquête standard sur la plage d'articles en plastique, puis a comparé les résultats avec le nombre d'articles en plastique le long de la même zone de plage en analysant les images prises par un drone. Ils ont découvert que les UAV peuvent scanner les plages à la recherche de déchets plastiques 40 fois plus rapidement que l'approche standard de recensement visuel. Le dépistage manuel des images de drones prises à une hauteur de dix mètres était précis à 62 %.

L'équipe a ensuite alimenté un ordinateur avec des images de déchets pour l'entraîner à détecter automatiquement les plastiques lorsqu'il a reçu de nouvelles images. Cette méthode a conduit à une surestimation de la quantité de déchets plastiques sur la plage, mais il était relativement précis dans sa capacité à identifier les pourcentages de différents types de plastique, tels que les contenants de boissons, capsules de bouteilles et sacs en plastique.

Malgré ses défauts, cette méthode est prometteuse. Des améliorations peuvent être apportées en utilisant une caméra à plus haute résolution sur l'UAV et en fournissant à l'ordinateur plus d'échantillons d'images, Martin explique.

L'équipe du département informatique de KAUST travaille déjà à l'amélioration de l'algorithme.

Jusqu'à 80% des déchets plastiques trouvés dans les océans proviennent d'activités terrestres. Une fois que les plastiques pénètrent dans l'océan, ils sont dispersés par les courants ou coulent au fond de la mer, se décomposant lentement en composants plus petits. Les microplastiques sont des pièces de moins de cinq millimètres. Ils sont souvent ingérés par la vie marine car ils sont de taille similaire aux proies d'un grand nombre d'organismes marins. Ils peuvent bloquer ou blesser le tube digestif d'un animal et peuvent également avoir des effets toxiques lorsque des composants dangereux s'infiltrent dans les tissus environnants.

Duarte a dirigé un deuxième projet de recherche composé d'une équipe interdisciplinaire de chercheurs de la KAUST et de l'Université King Abdulaziz à Djeddah. Cette équipe rapporte que, malgré des quantités remarquablement faibles de plastique dans les eaux de surface de la mer Rouge par rapport à d'autres mers semi-fermées2, les microplastiques se trouvent dans les intestins d'un poisson sur six de la mer Rouge. Cela a des implications non seulement pour la santé de l'écosystème de la mer Rouge, mais aussi pour les personnes qui consomment ces poissons.

Les chercheurs ont collecté 178 poissons appartenant à 26 espèces de quatre habitats marins différents. Examen de leur contenu intestinal, a montré qu'un poisson sur six avait ingéré de petits morceaux de plastique. Ceci est comparable aux résultats d'autres écosystèmes marins, malgré des recherches antérieures de KAUST indiquant que la mer Rouge a la plus faible quantité de microplastiques flottants signalés dans les mers du monde.

"La principale conclusion de cette étude est que la pollution par les microplastiques a atteint nos espèces de poissons commerciales et non commerciales et pourrait contaminer le poisson que nous consommons, " dit un étudiant en master, Fadiyah Baalkhuyur.

"La découverte surprenante était la quantité de fibres ingérées provenant de la dégradation des débris de plastique, tels que ceux des matériaux d'emballage et du lavage des vêtements synthétiques. Cela pourrait suggérer que ces fibres sont dispersées dans tous les habitats marins et pourraient devenir une source importante de pollution marine en mer Rouge, " Elle ajoute.

Le poisson pourrait s'avérer être un puits majeur pour la quantité incroyablement importante de plastique que nous utilisons et jetons quotidiennement.

L'équipe met actuellement en place un dispositif expérimental pour examiner le processus d'absorption des microplastiques par les poissons dans des conditions de laboratoire, dit Baalkhuyur.