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Des mollusques pour surveiller la qualité de l'eau

Trois ans d'expérimentation en mer de Barents

Un monitoring efficace et fiable des milieux naturels est un élément clé du processus de réduction du risque environnemental lié à nos activités industrielles, cela est d’autant plus vrai lorsque l’on opère dans des milieux sensibles et peu accessibles, comme dans les zones de froids extrêmes où la rigueur des conditions climatiques exige par ailleurs de minimiser les interventions humaines.

Depuis 2012, nous avons testé dans de telles conditions une technique innovante de biomonitoring en ligne, possible alternative future aux solutions de monitoring physico-chimiques actuelles : la valvométrie haute fréquence non invasive.

Son principe consiste à suivre en continu les cycles d’ouverture et de fermeture de mollusques bivalves afin de détecter des perturbations comportementales liées à l’environnement, en particulier des pollutions par hydrocarbures. Chez ces coquillages, tout stress ou excitation conduit en effet à une augmentation significative de l’activité valvaire.

Cette expérimentation in situ a été menée en collaboration avec l’université de Bordeaux et le CNRS (France) ainsi qu’avec l’Institut de biologie marine de Mourmansk (MMBI, Russie). Elle a permis de tester deux valvomètres (sur des moules Mytilus edulis et des pétoncles Chlamys islandica, équipés de microcapteurs), immergés à faible profondeur d’eau en mer de Barents, au large de la station expérimentale côtière du MMBI à Dalnie Zelentsy. Une sonde analysant en continu la qualité de l’eau (température, présence de nutriments, turbidité) a également été installée en octobre 2014 afin d’affiner nos clés d’interprétation des signaux valvométriques obtenus. Toutes les données étaient directement transmises en continu pour analyse à l’université de Bordeaux, et étaient accessibles au grand public en temps réel sur internet.

CNBC VALVOMETRIE janvier 2019

Un biomonitoring ultraperformant

Deux séries d’acquisition continue de données sur des durées respectives d’un an (d’octobre 2012 à septembre 2013) et presque deux ans (d’octobre 2014 à juillet 2016), qui n’ont enregistré aucune défaillance technique majeure, ont démontré la faisabilité de notre projet de biomonitoring. Notre objectif initial a été atteint : créer un système capable de fonctionner sans interruption pendant au moins un an, sans aucune maintenance et sans impact sur la qualité de vie des animaux utilisés.

Grâce à l’analyse de l’activité valvaire des mollusques, nous avons pu suivre l’évolution des paramètres naturels de l’environnement (alternance jour/nuit, effet des marées, etc.) et la santé des animaux (rythmes biologiques, taux de croissance, périodes de frai). Des naissances de pétoncles, observées pour la première fois dans ces conditions expérimentales (bivalves en cage et équipés de microcapteurs), ont témoigné de la parfaite adaptation des animaux à ce dispositif. Aucun impact négatif du système expérimental n’a été constaté sur leur bien-être.

L’absence de besoin de maintenance sur une aussi longue période confère à la valvométrie un avantage décisif par rapport aux dispositifs classiques de monitoring en offshore, qui nécessitent de fréquentes interventions en raison de leur encrassement (algues ou bactéries). Et cet atout n’est pas le seul.

C’est également un outil de contrôle ultra-efficace. Par deux fois, en été et en hiver, nous avons exposé les valvomètres à de faibles quantités d’hydrocarbures, diffusées très ponctuellement et dans des conditions contrôlées approuvées par les autorités locales. Ces essais ont confirmé l’extrême sensibilité des animaux à ces polluants de 10 à 100 fois supérieure à celle des détecteurs et sondes physico-chimiques usuels, établie lors de précédents tests réalisés en laboratoire ainsi qu’en milieu contrôlé (et en eau douce) sur le site d’expérimentation des rivières pilotes du Pôle d’Études et de Recherche de Lacq.

Extrêmement économique, ne consommant qu’une très faible quantité d’énergie, cette technologie présente également l’avantage de fournir un flot continu de données en temps réel, qui peut être envoyé vers une salle de contrôle ou un site internet ouvert à nos parties prenantes.

Vers la valvométrie opérationnelle

Plusieurs étapes restent à franchir pour faire de la valvométrie un système pleinement opérationnel. L’une d’entre elles est de nous assurer de notre capacité à discerner, parmi tous les événements susceptibles d’affecter l’activité valvaire des mollusques en milieu naturel, ceux qui sont imputables à la présence d’hydrocarbures consécutive à des déversements chroniques ou à des fuites accidentelles.

C’est tout l’enjeu de travaux lancés en janvier 2016 avec l’université de Bordeaux, dont l’objectif principal est de tester la réaction de ces animaux (comportement valvaire, physiologie) dans un contexte de stress multiples (hydrocarbures, métaux, bruit, turbidité, etc.).

Avec plusieurs pilotes opérationnels en cours, l’ambition est d’étendre dès à présent le domaine d’application de cette technologie à nos différents contextes opérationnels, en particulier en zone tropicale, pour la surveillance environnementale de nos activités offshore ou côtières.

Restaurer les écosystèmes coralliens dégradés

Pourquoi le corail – surnommé « joyau des océans » – est-il si important pour la biodiversité marine ?

Les récifs coralliens sont une association d’animaux vivants (scléractiniens) et de micro-algues (zooxanthelles). Ils occupent moins de 0,1 % de la surface des océans et hébergent pourtant 25 % des espèces marines, c’est dire leur rôle crucial dans les biotopes marins.

Majoritairement situés dans des zones côtières peu profondes, ils fournissent un large éventail de services écosystémiques (voir plus bas). Ils ont aussi un rôle essentiel dans la préservation des littoraux en les protégeant de l’érosion et des vagues géantes. En emprisonnant du carbone dans leurs squelettes calcaires, tout au long de leur développement, ils forment également des puits de carbone importants qui contribuent à diminuer la quantité de CO2 atmosphérique.

Les coraux sont touchés par un blanchissement sévère au Proche-Orient, dans certaines mers d’Asie et dans l’océan Pacifique. Quelles solutions Total peut-il apporter pour contrer cette perte de biodiversité ?

Nous avons lancé le programme REEF pour répondre au manque de solution opérationnelle durable et réaliste de restauration des récifs coralliens à grande échelle. Il s’inscrit dans un contexte de réduction des risques d’impacts environnementaux liés à nos opérations. Il faut cependant rester humble par rapport aux phénomènes globaux qui seront toujours déterminants dans l’état et l’évolution des écosystèmes.

N’oublions pas que la réhabilitation des récifs coralliens en est encore à ses balbutiements. L’approche traditionnelle, utilisée sur Yemen LNG dans les années 2000, se focalise sur le bouturage et/ou le transfert de coraux d’une zone à une autre. Cela fonctionne mais nécessite de nombreuses heures de plongées sur zone, représentant un coût élevé et un risque non-négligeable pour la sécurité des équipes. La translocation de coraux à partir d’une zone d’élevage (coral gardening) est une autre technique employée.

De nouvelles méthodes se développent, telle que l’approche sexuée, fondée sur la capture et l’élevage larvaire, mais elle n’est testée pour le moment que sur un petit nombre d’espèces. Quant aux immersions de structures artificielles destinées à favoriser la recolonisation naturelle, elles restent le plus souvent ponctuelles…

 

Pouvez-vous nous présenter le projet REEF ?

Initié en 2016 en partenariat avec Seaboost, REEF entend restaurer les récifs coralliens au moyen d’une solution innovante qui vise à catalyser de manière passive les processus de colonisation corallienne. Cette solution est basée sur le développement d’un objet artificiel (module REEF) dont les caractéristiques (structure, forme, rugosité, porosité, pH, matériaux, etc.) favorisent la fixation spontanée des larves coralliennes (planulae), leur développement et leur survie.

Une fois colonisé par des coraux, le module REEF est déplacé vers une zone dégradée pour y jouer un rôle de « pile écologique » par réensemencement de la zone (i.e. émission de larves par les colonies coralliennes sur le module REEF). Les récifs sont alors restaurés par connectivité, sur de grandes distances.

Différentes phases de tests se déroulent jusqu’en 2021, en coopération avec le Centre de Recherches Insulaires et Observatoire de l'Environnement (CRIOBE), sur l’île de Moorea en Polynésie française. Elles nous permettent de valider la biocompatibilité et les performances de différents matériaux et surfaces choisis pour construire des structures artificielles capables de favoriser la fixation, le développement et la croissance des coraux. Nos travaux de recherche sont cruciaux pour définir les propriétés destinées à optimiser l’installation et le taux de survie des colonies coralliennes sur les modules REEF, tant du point de vue de la diversité que de la quantité.

Fin 2020, dans le cadre d’un pilote expérimental développé en collaboration avec la Qatar University et le Total Research Center au Qatar (TRC-Q), nous allons immerger 18 modules REEF par 20 mètres de profondeur d’eau dans le golfe Persique. Au bout de deux ans environ, certains modules colonisés seront déplacés pour tester leur mobilité. Ce pilote s’accompagne d’une thèse sur la restauration corallienne et le monitoring sous-marin.

Total Reef - VF

Grâce à REEF, quelles ambitions avez-vous pour les récifs coralliens ?

Dévolu à la restauration à grande échelle des récifs coralliens, ce type de structures amovibles pourra être implanté en préventif dans une zone « sanctuaire » en vue de leur colonisation, puis transféré à terme sur une zone dégradée.

Avec pour objectif de favoriser la recolonisation et une résilience progressive – deux éléments qui demandent généralement plusieurs années ou s’avèrent impossibles en l’absence d’intervention humaine. Peu à peu, nous espérons que les massifs coralliens dégradés puissent se reconstituer et retrouver leur biodiversité.

Les modules REEF ont été conçus pour être produits, installés et maintenus par les populations locales, contribuant ainsi au développement sociétal et industriel tout en apportant un gain net positif aux communautés concernées.

En savoir plus :