Une équipe de chercheurs américains de l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT), vient de montrer que la couleur de l’océan révélée par satellite pourrait être utilisée comme signature du changement climatique

Tout le monde connaît ces images de tourbillons de bleus et de verts qui parent les océans du monde vus du ciel. Ces formes et couleurs étonnantes sont liées à la présence de milliards de plantes microscopiques, regroupées sous le nom de phytoplancton. L’activité de ces organismes varie selon les conditions ambiantes : ensoleillement, température, courants… avec une incidence directe sur leur aspect vu du ciel.

Nous allons voir ici comment les chercheurs mettent en relation cette activité avec le changement climatique.

Le phytoplancton, puissant émetteur d’oxygène

Les océans sont peuplés d’organismes qui dérivent au gré des courants et qui forment ce que l’on appelle le plancton marin. Tout comme les plantes terrestres, certains de ces organismes réalisent la photosynthèse : grâce à l’énergie lumineuse, ils sont capables de transformer le carbone inorganique (et en particulier le dioxyde de carbone, CO₂, présent dans l’atmosphère) en matière organique et en oxygène.

Ce plancton « végétal », ou phytoplancton, est ainsi responsable de la production de près de la moitié de l’oxygène que nous respirons. Il joue ainsi un rôle central dans les flux de carbone à l’échelle globale, et par conséquent dans la régulation du climat de notre planète. Son autre grand rôle est bien sûr d’approvisionner en nourriture l’ensemble des réseaux alimentaires marins et les pêcheries.

La couleur du phytoplancton, principalement constitué de microalgues unicellulaires, reflète son contenu pigmentaire. Ainsi, une forte teneur en chlorophylle lui confère une couleur verte, tout comme celle contenue dans les feuilles des plantes terrestres.

Cependant, la composition pigmentaire varie d’un groupe d’organismes à un autre. Ainsi certaines sont plutôt brunes (comme les diatomées) alors que d’autres sont plutôt vert bleuté (comme les cyanobactéries) ou encore rouge orangé (comme certains dinoflagellés toxiques). Enfin, certaines d’entre elles fabriquent également des structures calcifiées (comme les coccolithophores, à l’origine des gisements calcaires) ce qui leur confère une couleur plus blanchâtre.

Le phytoplancton pisté par satellite

Une manière d’étudier la dynamique du phytoplancton marin à grande échelle repose sur l’utilisation de satellites en rotation autour de la terre, qui mesurent la proportion de lumière que la surface de l’océan renvoie vers l’espace, appelée réflectance. Vue de l’espace, notre planète semble bleue car elle est recouverte à 70 % d’eau, et les molécules d’eau ont tendance à absorber la partie rouge du spectre lumineux et à renvoyer la partie bleue.

En effet, la couleur, qu’elle soit perçue par l’œil humain ou par un satellite, dépend des longueurs d’onde qui composent la lumière. Ainsi, les microalgues qui présentent une forte teneur en chlorophylle absorbent les parties bleues et oranges/rouges du spectre lumineux et renvoient une lumière verte que nos yeux peuvent percevoir. Lorsque ces microalgues sont très abondantes, leur présence est également visible depuis l’espace.

Grâce à des algorithmes spécifiques, la couleur des océans, et en particulier la réflectance mesurée à la surface des océans par les satellites, permet d’estimer la concentration en chlorophylle et d’en déduire des estimations de la production primaire par le phytoplancton marin.

Les propriétés optiques des océans simulées

Les chercheurs du MIT signataires de l’étude ont développé un modèle couplant physique, biogéochimie et écologie, capable de simuler à la fois les propriétés physiques de l’océan (courants, température), les flux de matière (carbone, oxygène, nutriments), et la dynamique des communautés planctoniques (dont la croissance de plusieurs types de phytoplancton, comme les diatomées, les cyanobactéries, ou les coccolithophores). Ce modèle a été utilisé pour simuler les propriétés optiques des océans à l’échelle globale.

En confrontant la concentration en chlorophylle et la réflectance simulées par leur modèle aux données satellites du projet Ocean Colour Climate Change Initiative (OC-CCI), l’équipe a montré que leur modèle était capable de simuler correctement la réflectance et la couleur de l’eau mesurées actuellement à la surface des océans par satellite. Ces chercheurs ont aussi montré que leur modèle était capable de reproduire la variabilité des données observées par satellite.

Grâce à leur modèle, ces chercheurs ont ensuite testé l’impact du changement climatique sur les propriétés optiques de l’océan, et en particulier sur la réflectance. Pour cela, ils se sont basés sur le scénario climatique RCP8.5 du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC, ou IPCC en anglais). Ce scénario correspond au cas où les émissions de gaz à effet de serre continuent d’augmenter en suivant leur trajectoire actuelle.

Il s’agit donc d’un scénario pessimiste, mais réaliste. Il prévoit une augmentation moyenne de 3 °C de la température à la surface des océans d’ici 2100, avec une diminution de la concentration en phytoplancton et de la production primaire dans la plupart des océans du globe, mais surtout d’importants remaniements parmi ces populations.

En effet, même si l’augmentation du taux de CO₂ peut favoriser la croissance du phytoplancton dans certaines zones du globe, l’augmentation de la température conduit à un océan plus « stratifié », avec des eaux chaudes en surface qui se mélangeront moins avec les eaux froides des profondeurs, riches en nutriments (contrairement à la surface). Les communautés de phytoplancton, disposant alors de moins de nutriments, seront alors fortement perturbées.

En estimant la couleur réelle de l’océan à l’horizon 2100, cette étude indique que la couleur de l’océan va changer en réponse au changement climatique, et que le signal le plus fort sera décelable en observant les longueurs d’onde dans la partie bleu vert du spectre lumineux. En effet, l’impact du changement climatique sur les communautés phytoplanctoniques qui peuplent l’océan se traduira plus rapidement par des modifications de la composition de ces communautés que par des modifications de la concentration en chlorophylle.

En conséquence, les algorithmes actuellement utilisés pour estimer la chlorophylle océanique à partir des données satellites risquent de ne plus être valables d’ici la fin du siècle ! Ces travaux suggèrent que ces algorithmes devront donc continuellement être mis à jour et calibrés à partir des données de terrain, mais aussi que les algorithmes qui prennent en compte à la fois la chlorophylle, la teneur en particules, et en matière organique dissoute à la surface des océans, seraient les plus performants.

Une première étude qui ouvre de nouvelles pistes

Bien que ces résultats soient principalement issus de modèles qui, par définition, ne représentent qu’une version simplifiée de la réalité, ils sont corroborés par les observations actuelles. Cette étude est ainsi la première à étudier à l’échelle globale l’impact du changement climatique sur les propriétés optiques des océans en prenant en compte la dynamique des communautés de phytoplancton marin.

Elle permet également de dégager plusieurs zones d’intérêt pour observer la réponse des océans et du plancton marin au changement climatique, aussi bien à travers le maintien et l’amélioration des méthodes d’observation par satellite de la couleur des océans, que par l’observation à long terme des communautés planctoniques in situ.

Sakina-Dorothée Ayata : Maître de conférences en écologie marine, Sorbonne Université

Le plateau de Saclay est un petit territoire périurbain situé à une dizaine de kilomètres au sud de Paris. Malgré son urbanisation croissante, l’agriculture y occupe encore une place importante, avec environ 3 500 hectares. Majoritairement conventionnelle, elle repose sur une utilisation importante d’engrais d’origine synthétique ou minérale. Les cultures principales sont le blé, le colza, le maïs et l’orge, et nécessitent des apports importants d’engrais azotés (N) et phosphatés (P2O5).

Les engrais azotés sont produits via un procédé très gourmand en énergie, de l’ordre de 1 à 2 % de la consommation mondiale. Le phosphore est quant à lui extrait de mines dont les réserves sont limitées. Un pic de production pourrait survenir d’ici quelques décennies.

Une fois consommés par les humains, les nutriments contenus dans les aliments sont majoritairement excrétés via l’urine et se retrouvent dans les eaux usées.

Un recyclage des nutriments très limité

Sur le plateau de Saclay, les eaux usées des quelque 200 000 habitants sont aujourd’hui orientées vers les stations d’épuration du syndicat interdépartemental pour l’assainissement de l’agglomération parisienne (SIAAP). Les nutriments (du point de vue de l’agriculture) ou polluants (du point de vue de l’assainissement) qu’elles contiennent sont ainsi traités.

Après ajout de réactif, le phosphore précipite à environ 80 % dans les boues d’épuration (le reste est rejeté dans la Seine). À l’inverse, l’azote est majoritairement éliminé par dénitrification (53 %) ou rejeté dans les eaux traitées (38 %), une part minime finissant dans les boues d’épuration (9 %). L’épandage d’une partie de celles-ci en agriculture ne permet donc qu’un recyclage limité du phosphore et surtout de l’azote contenus dans les eaux usées, estimé respectivement à 43 % et 4 % à l’échelle de l’agglomération parisienne.

La gestion actuelle des eaux usées sur le plateau de Saclay ne permet donc pas le recyclage des nutriments alors que l’agriculture du plateau en est une consommatrice importante. Elle est par ailleurs associée à d’autres impacts : importantes émissions de gaz de serre lors du traitement des eaux en station d’épuration, rejet vers la Seine, épandage d’éléments indésirables lors du recyclage des boues d’épuration en agriculture, etc.

L’urine, pour reconnecter la ville et les champs

Parmi les eaux usées, l’urine représente environ 80 % de l’azote et 50 % du phosphore, le tout concentré dans un faible volume comparé au volume global des eaux usées. L’urine est peu contaminée en métaux et pathogènes, contrairement à d’autres intrants comme certains engrais minéraux et les boues d’épuration. Des questions subsistent cependant sur les résidus médicamenteux présents à faible concentration dans l’urine.

Différentes techniques sont possibles pour séparer l’urine à la source et ainsi éviter sa dilution dans les eaux usées et sa contamination par d’autres rejets : toilette à séparation, urinoir sec (masculin ou féminin).

Une fois que l’urine a été séparée des autres composantes des eaux usées, il est possible de réaliser une multitude de traitements pour différents objectifs.

La première option est de stabiliser l’azote afin de diminuer la volatilisation ammoniacale (qui pollue l’air et entraîne une perte de la valeur fertilisante de l’urine) et d’atténuer les odeurs. La seconde possibilité est de réduire le volume épandu, qui varie de celui d’un lisier à celui d’un engrais minéral pour les fertilisants à base d’urine les plus concentrés. Enfin, le troisième traitement consiste à restreindre la contamination en microorganismes pathogènes ou résidus de pharmaceutiques.

Ces différents traitements aboutissent à divers fertilisants à base d’urine ou « urinofertilisants » aux caractéristiques variées (teneurs en nutriments, en contaminants, forme des éléments nutritifs…).

Un territoire privilégié pour l’expérimentation

Depuis plusieurs décennies, le plateau de Saclay fait l’objet d’une urbanisation croissante, mais reste un lieu de production agricole important situé seulement à une dizaine de kilomètres de Paris. Ce contexte dynamique permet la mise en place de dispositifs innovants sur les nouvelles constructions.

Encouragés par les autorités publiques et des associations, plusieurs projets sont actuellement en cours pour l’installation de dispositifs permettant de récupérer l’urine dans des établissements recevant du public. Du fait de l’installation progressive de divers organismes de recherche et d’enseignement supérieur sur le plateau de Saclay, les interactions entre les agriculteurs et la recherche sont également fréquentes.

Par exemple, le programme LEADER du plateau de Saclay finance depuis quelques années une partie des expérimentations sur le recyclage des matières organiques en agriculture menées par l’INRAE et la chambre d’agriculture d’Île-de-France. Les matières étudiées jusqu’à maintenant étaient plus traditionnelles : composts, effluents d’élevage, digestats de méthanisation, etc.

Une bonne efficacité fertilisante

L’intérêt des agriculteurs pour le recyclage de l’urine a été étudié à travers plusieurs enquêtes. Cette pratique, même si elle est peu connue, est globalement accueillie positivement. Mais les agriculteurs ont pointé des besoins d’expérimentation sur ces nouveaux produits, tant sur leur valeur fertilisante que sur leur contamination en résidus médicamenteux.

Afin de répondre pour partie à cet intérêt des agriculteurs et étudier plus en détail les différents urinofertilisants envisageables, des essais agronomiques ont été mis en place sur le plateau de Saclay dans le cadre du projet de recherche AGROCAPI (INRAE, AgroParisTech, École des Ponts). L’efficacité fertilisante de ces traitements a été testée sur différentes cultures (blé, colza et maïs grain) depuis deux ans.

Selon les résultats, elle est proche des engrais minéraux et supérieure à des engrais organiques classiques comme un lisier bovin. Un kilogramme d’azote contenu dans un urinofertilisant a le même effet qu’un kilogramme d’azote d’engrais minéral, à la différence de l’azote des engrais organiques (lisiers) dont l’efficacité est moindre à court terme. En complément à l’étude de la valeur fertilisante, les émissions de gaz à effet de serre, la volatilisation ammoniacale et les résidus médicamenteux sont en cours d’analyse.

Il reste encore du chemin avant de généraliser le recyclage de l’azote et du phosphore sur le plateau. Cet automne cependant, du pain a été produit avec le blé récolté sur les parcelles fertilisées avec de l’urine.

Sur le plateau de Saclay, l’urine des habitants représenterait près du double des besoins des agriculteurs en fertilisant. Le cas de l’agglomération parisienne est particulièrement pertinent, car elle regroupe plus de 10 millions de personnes et est entourée de plaines céréalières très demandeuses en fertilisants. Les besoins en engrais minéraux de l’Ile-de-France pourraient être couverts avec l’urine de l’agglomération parisienne.

Florent Levavasseur : Ingénieur de recherche, Inrae

Tristan Martin : Doctorant en agronomie

© 2020 AFP

Après maintes alertes sans suite, la lutte contre l’exploitation des enfants dans les mines de cobalt en RDC prend une nouvelle tournure avec le dépôt d’une plainte contre cinq ténors de la Tech à Washington. Un grand pas dans la lutte contre le travail des enfants dans les mines dont le succès nécessitera une ferme volonté de l’Etat congolais.

La pression exercée jusque-là sur les multinationales consommatrices de produits issus des mines de cobalt exploitées par des enfants, notamment en République Démocratique du Congo (RDC) s'est révélée inefficace. Le 15 décembre 2019, l'association de défense des droits de l'Homme, International Rights Advocates (IRAdvocates) décide de passer à la vitesse supérieure et dépose une plainte devant un tribunal à Washington contre Apple, Google, Microsoft, Tesla et Dell pour exploitation des enfants notamment dans les mines de Cobalt en RDC.

« Cette plainte courageuse déposée contre de grandes entreprises de la Tech met en exergue le paradoxe du progrès technologique et le déséquilibre de la répartition des richesses dans la chaîne d'approvisionnement de certaines matières premières intervenant dans la fabrication des appareils, machines et instruments symbole de ce progrès technologique dont ici le cobalt de la RDC », nous explique Ely Katembo, fondateur de Katembo groupe et membre de Congo World Foundation (CWF) pour le développement durable.

De l'avis de l'analyste économique congolais Al Kitenge, c'est un message aux exploitants d'enfants dans les mines et devrait interpeller l'Etat congolais sur les insuffisances de sa stratégie de lutte contre cette calamité.

Quatre chefs d'accusation contre les ténors de la haute technologie

La plainte de 79 pages de l'ONG spécialisée dans la poursuite d'actions en justice contre des multinationales - déposée au nom de 14 plaignants, en parties civiles, portent principalement sur quatre chefs d'accusation. Les plaignants font valoir des allégations de travail forcé d'enfants, d'enrichissement injuste, de négligence dans la supervision de la chaîne de valeur et affliction intentionnelle de détresse émotionnelle. Ils accusent ces entreprises de la Tech de profiter du travail des enfants, dans des conditions « d'âge de pierre pour des salaires dérisoires » avec un immense risque personnel. « Chaque smartphone, tablette, ordinateur portable, véhicule électrique ou autre appareil contenant une batterie rechargeable au lithium nécessite du cobalt. Des centaines de milliards de dollars générés par ces entreprises chaque année ne seraient pas possibles sans le cobalt extrait en RDC », peut-on lire dans le document.

Au cœur de l'exploitation des enfants dans le Cobalt

Cette attaque judiciaire contre les grandes multinationales de l'industrie technologique n'est la première récrimination à leur encontre. Dans un rapport publié en 2015, Amenesty International mettant en cause leur responsabilité, révélait que les enfants ayant récolté, trié, nettoyé, broyé et transporté du cobalt étaient payés par les négociants au sac de minerai, sans aucune possibilité de vérifier indépendamment le poids de leurs sacs ou la teneur du minerai, accentuant les risques d'exploitation. « Cette exploitation des enfants est une espèce d'esclavage des temps modernes qui doit s'arrêter », nous affirmé l'analyste économique Congolais Al Kitenge. En 2014, l'UNICEF a évalué le nombre de jeunes filles et garçons travaillant dans les mines au sud de la RDC au nombre de 40 000. Beaucoup d'entre eux étaient impliqués dans l'extraction du cobalt et travaillaient en moyenne 12 heures par jour. « Même les enfants scolarisés travaillaient de 10 à 12 heures durant le weekend et les vacances scolaires, ainsi qu'avant et après leurs heures de classe pour environ 1 dollar  », précise le rapport.

Apple dont la capitalisation boursière a atteint 1060 milliards de dollars en octobre 2019, a déjà fait l'objet de critique concernant son manque vigilance dans le choix de ses fournisseurs de cobalt. « Le travail des enfants n'est jamais toléré dans notre chaîne d'approvisionnement... », avait rétorqué le fabricant de smartphones dans une déclaration à la BBC. Les nombreux critiques ont poussé plusieurs entreprises dont Samsung, Apple, Sony et HP à mener des actions pour un Cobalt plus éthique, en rejoignant notamment l'Initiative du Cobalt responsable ou Responsible Cobalt Initiative (RCI) sous l'impulsion d'entreprises chinoises, en faveur d'une plus grande transparence de la chaîne d'approvisionnement.

Des actions pour un Cobalt « propre »

L'une des initiatives les plus connues est effectivement le RCI, composé d'une trentaine de membres dont les géants de la technologie Apple, HP et Huawei, des producteurs de cobalt chinois tels que Zhejiang Huayou Cobalt Co, le recycleur de batteries chinois GEM Co Ltdl, le fabricant sud-coréen de batteries Samsung SDI et les constructeurs automobiles Volvo et BMW ou encore Daimler. « La certification, la traçabilité de nos minerais sont indispensables pour accompagner un processus d'une diligence crédible », a déclaré Ely Katembo. Toutefois les spécialistes s'accordent sur la complexité de la création d'une chaîne de traçabilité pour un minerai à raffiner tel que le coltan qui produit du tantale ou du cobalt. Car le processus de raffinage crée le risque de mélanger des lots propres à d'autres. Amnesty International a également souligné cette opacité de la chaine de production de Cobalt rendant difficile la traçabilité des minerais. La création d'une chaine d'approvisionne de cobalt plus éthique, à partir de la RDC où est extraite 60% de la production mondiale dépendra en grande partie de la volonté de l'Etat congolais à combattre le trafic.

L'échec de l'Etat congolais

En République Démocratique du Congo, les enfants ont affirmé prendre en charge leurs scolarités et subvenir aux besoins de leurs familles. Le Code de protection de l'enfance en RDC (2009) met en avant le droit à un enseignement primaire gratuit et obligatoire pour tous les enfants. Toutefois, en raison d'un manque de financement adéquat du pays au PIB estimé à 37, 24 milliards de dollars pour près de 90 millions d'habitants, la plupart des écoles continuent d'exiger une contribution mensuelle, ou « minerval » afin de couvrir différents coûts, tels que les salaires des enseignants, les uniformes et le matériel pédagogique.

« Oui chaque enfant dans une mine est un aveu d'échec et contribue négativement à l'image de l'industrie d'exploitation artisanale, mais aussi l'exploitation industrielle des minerais », nous explique Tiar Nda-Ngye coordinateur de Clean Cobalt Initiative (3C).

L'exploitation artisanale du cobalt représente 20% jusqu'à 30% de la production du cobalt congolais soit entre 18 000 - 27 000 tonnes sur base de la production annuelle de 2018, loin au-delà de la production annuelle du deuxième producteur mondial de cobalt, rappelle l'organisation qui milite pour une exploitation durable du Cobalt.

« Nous pensons que les autorités congolaises ont saisi la mesure du défi de l'éradication du travail des enfants dans les mines, en rapport avec l'exploitation artisanale du Cobalt », a-t-il ajouté. Parmi les pistes proposées par des spécialistes congolais pour retirer les enfants des mines, la mise en place des mécanismes de régulation et des structures qui régissent l'exploitation des ressources minières de manière vertueuse en RDC. En l'occurrence une application rigoureuse du code minier à vulgariser davantage et des structures comme le SAEMAPE, qui est le Service d'assistance et d'encadrement des mines artisanales et de petit échelle. Mais aussi le renforcement des capacités de négociation des mineurs artisanaux face aux acheteurs, la sécurisation des zones d'exploitation, l'appui des miniers industriels aux artisanaux.

« Il faut stopper l'exploitation artisanale anarchique, appliquer des sanctions aux trafiquants et trouver des moyens de substitutions aux populations exploitées », recommande Al Kitenge.

L'idée est de convertir des mines en exploitations industrielles ou semi-industrielles avec des exploitants et interlocuteurs identifiables, respectueux des normes en vigueur. « L'Etat Congolais doit appliquer une tolérance zéro sur les exploitations artisanales, puis soutenir et développer les exploitations semi-industrielles encadrées, sérieuses, équipées et dotées de cahiers de charges clairs », a-t-il détaillé.

LTA