Des mollusques pour surveiller la qualité de l'eau en continu

Témoins privilégiés de la qualité de leur milieu naturel, les coquillages bivalves pourraient être de précieux alliés pour mesurer et contrôler l’impact de nos activités industrielles. Économique, robuste et réduisant au minimum les besoins de maintenance, le biomonitoring par valvométrie est l’une des solutions explorées par la Recherche et Développement (R&D) pour consolider l’engagement de Total en tant qu’opérateur responsable.

La R&D

Moteur de la compétitivité de Total

trois ans d’expérimentation en mer de Barents

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Philippe Blanc

R&D

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.

 

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Début de la mise à l’eau des valvomètres sur le site expérimental de Dalnie Zelentsy (mer de Barents – Russie).

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.

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 de 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.

 

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Pétoncles (Chlamys islandica) équipés d’une électrode.

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 dix à cent 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

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Moule (Mytilus edulis) équipée d’une électrode.

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 en perspective la réalisation de pilotes de démonstration d’ici 2018, 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.

BILLET D'EXPERT

Argos, un robot autonome pour les opérations Oil & Gas

PROJET

Tempa Rossa

PROJECT

Martin Linge