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Grâce à ses bras de préhension, ClearSpace-1 retire les satellites inopérants et les gros débris de l’orbite terrestre. Image: Clearspace

Habitats Contenu du partenaire: EPFL

Le grand nettoyage

Nos déchets se retrouvent aussi bien dans les profondeurs des océans qu’en orbite autour de la Terre. Des chercheurs et chercheuses de l’EPFL sont à l’avant-garde de l’innovation pour un grand nettoyage de la planète.

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Le grand nettoyage

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Le compte à rebours est lancé: 2026 marquera le début d’une mission spatiale unique qui devrait faire des émules. Si tout se passe comme prévu, le satellite ClearSpace-1 sera mis en orbite et activera ses quatre bras de préhension pour collecter des débris surdimensionnés dans l’espace. Sa première mission consistera à récupérer un vestige de la fusée Vega de l’Agence spatiale européenne (ESA).

Les déchets spatiaux représentent un danger permanent. L’ESA estime à 34’000 le nombre de débris de plus de 10 centimètres dans l’espace. En comptabilisant les plus petits débris, le décompte dépasse même les 150 millions de fragments. Ces objets gravitent autour de la Terre à une vitesse de 28’000 kilomètres par heure et se transforment en véritables projectiles, ce qui représente une grave menace pour les stations spatiales, les satellites et les astronautes.

L’ESA a reconnu le problème et a déclaré la guerre aux nuages de débris spatiaux d’origine humaine. Un contrat pour le premier projet de ce type a été attribué à un consortium international dirigé par ClearSpace, une start-up de l’EPFL. L’un des principaux défis de cette mission est d’ordre technique. Le chasseur développé par ClearSpace doit localiser ses cibles avec des capteurs, les suivre avec précision et s’en approcher suffisamment pour que ses bras de préhension capturent les débris ou le satellite inopérant, tout en évitant les collisions. Pour ce faire, l’engin s’appuiera sur différentes méthodes basées sur l’intelligence artificielle.

Des conséquences dramatiques

L’EPFL est à la pointe de ce grand nettoyage, dans l’espace, mais aussi sur Terre. Ses équipes pluridisciplinaires sont confrontées à une tâche immense, car nous vivons à l’ère de l’anthropocène, où l’homme transforme la Terre de manière profonde et imprévisible. Les effets dramatiques de l’action humaine s’amplifient mutuellement: réchauffement de la planète, extinction rapide des espèces ou encore accumulation des déchets, de la fosse des Mariannes jusqu’à l’espace, en passant par la cime de l’Everest. Cet héritage toxique empoisonne nos sols, s’écoule dans les rivières et s’infiltre dans les nappes phréatiques. Il pénètre dans les océans et constitue une menace pour les mammifères et les écosystèmes marins. La décomposition des déchets dans les décharges produit du méthane qui, selon les estimations, représente plus de cinq pour cent des émissions mondiales de gaz à effet de serre par an et devrait augmenter d’un milliard de tonnes d’équivalent CO2 au cours des prochaines décennies.

«À proportions égales, le lac Léman contient à peu près autant de microplastiques que les océans»

Déluges toxiques

Chaque année, plus de deux milliards de tonnes de déchets solides sont produits dans le monde. Selon les estimations, ce chiffre pourrait atteindre 3,4 milliards de tonnes dans moins de trois décennies. Nous ne pourrons gérer ce problème, y compris les déchets hérités du passé, qu’en adaptant nos comportements et en employant de nouvelles technologies. Chacun peut contribuer au grand nettoyage de la planète, en réduisant sa propre consommation et en résistant à la mentalité du tout-jetable qui prévaut dans les pays occidentaux. Concrètement, il faut éviter de se débarrasser trop vite des objets du quotidien ou de les renouveler sans cesse.

Les appareils électriques mis au rebut contiennent des métaux précieux. Chaque smartphone, par exemple, renferme une véritable manne: or, argent, cuivre, aluminium, nickel et terres rares.

Pourtant, des quantités d’or d’une valeur de plus de dix milliards d’euros finissent chaque année dans nos déchets – un gaspillage invraisemblable. Un projet de l’EPFL, dirigé par la Pr Wendy Lee Queen, souhaite changer la donne. Son équipe a développé un nanomatériau poreux et perméable qui «permet d’extraire des molécules spécifiques de mélanges liquides», explique Mme Queen. «Selon la composition, nous pouvons filtrer de manière sélective l’or et d’autres métaux précieux, mais aussi le dioxyde de carbone.»

Le gaspillage alimentaire

On estime à plus de 900 milliards de tonnes la quantité de nourriture jetée chaque année, principalement par les ménages. Cela correspond à près d’un cinquième des denrées alimentaires produites dans le monde. Bien souvent, ces produits sont encore en parfait état, mais leur date de péremption est dépassée. Une équipe de l’EPFL dans le domaine de la nanobiotechnologie, dirigée par le Pr Ardemis Boghossian, a donc mis au point des capteurs inédits qui surveillent la fraîcheur des aliments en temps réel.

Pour développer des solutions innovantes aux problèmes environnementaux complexes, il convient d’agir en amont. Ainsi, l’EPFL propose des cours sur les «Global Issues» – alimentation, énergie, climat et transports – obligatoires pour les étudiants de Bachelor. La démarche porte ses fruits, comme l’a récemment démontré une jeune équipe de l’EPFL dans le cadre d’un concours international.

À l’origine, il faut savoir que dans les vignobles, mais aussi dans les plantations de thé, les cultivateurs pulvérisent des fongicides à base de cuivre pour protéger les plantes contre les infections. Or, ce cuivre s’infiltre dans les sols et endommage les jeunes pousses. Sous la houlette de Brian McCabe, neuroscientifique à l’EPFL, l’équipe a mis au point un système appelé CuRe, capable d’éliminer l’excès de cuivre du sol en utilisant de la levure.

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Des particules nocives dans l’eau

Sous l’impulsion de l’organisation à but non lucratif SEA Plastics, une expédition à la voile en Méditerranée a réuni cinq jeunes femmes scientifiques, dont une étudiante de l’EPFL en tant que responsable scientifique. Ce voyage de recherche visait à prélever des échantillons d’eau dans un délai très court afin d’analyser leur teneur en microplastiques divers. Il s’agissait principalement de comprendre comment ces particules nocives, à peine visibles pour la plupart, se propagent et interagissent avec leur environnement.

Outre les microplastiques, l’eau de la planète révèle aussi la présence de métaux lourds, de médicaments, de pesticides et de microbes pathogènes. «Je ne veux pas dire que tous les micro polluants présents dans l’eau proviennent de l’homme», explique le Pr Florian Breider, directeur du Laboratoire de l’environnement de l’EPFL, qui a apporté son soutien scientifique au voyage en Méditerranée. «Mais c’est le cas à 99,99%.»

Tous ces polluants sont nocifs, qu’il s’agisse de produits chimiques directement toxiques, de virus à l’origine d’infections ou de substances médicales qui perturbent l’équilibre hormonal des animaux. Et les problèmes commencent sur le seuil de notre porte: «Nos recherches ont montré qu’à proportions égales, le lac Léman contient à peu près autant de microplastiques que les océans.»

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Source: EPFL

La recherche sur les matériaux en laboratoire: Wendy Lee Queen, professeure à l’EPFL

Stocker le CO2 sous terre

Si le plastique semble difficile à bannir complètement, peut-être parviendrons-nous à mieux le recycler. Seul inconvénient, les différents types de plastiques sont complètement mélangés dans nos déchets, ce qui représente un défi de taille, notamment pour le recyclage du polytéréphtalate d’éthylène (PET). DePoly, une spin-off de l’EPFL, a donc développé un procédé écologique qui décompose et recycle le PET de manière ciblée, même quand il est mélangé à d’autres plastiques: il s’agit d’un pas important vers une économie circulaire et quasi sans déchets. Les économies en ressources et en énergie contribueraient ainsi à la préservation du climat. Selon DePoly, chaque tonne de plastique recyclé permet non seulement de réduire la pollution plastique dans les décharges et les océans, mais aussi d’économiser une quantité d’énergie équivalente à la consommation annuelle d’électricité de 4 ménages européens, de 18 barils de pétrole ou de 10 passagers sur un vol Londres-New York.

Nous pourrions également aider en filtrant et en stockant le dioxyde de carbone de l’atmosphère. «Le stockage souterrain est considéré comme la meilleure solution», explique le Pr Lyesse Laloui, qui dirige le laboratoire de mécanique des sols à l’EPFL. «Nous travaillons sur une méthode pour réduire le volume de dioxyde de carbone de 500 fois. Et c’est nécessaire, car il faudra stocker des millions de tonnes chaque année.»

Déclaration: Ce contenu est réalisé par la rédaction de Sustainable Switzerland pour le compte du partenaire Partner.

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