L’introduction artificielle de l’oxygène pourrait-elle revitaliser les eaux côtières mourantes? Bien que les approches d’oxygénation aient déjà été prouvées dans les lacs, leurs effets secondaires potentiels doivent être soigneusement analysés avant de pouvoir être utilisés dans la mer. C’est la conclusion des chercheurs du Geomar Helmholtz Center for Ocean Research Kiel et de l’Université Radboud aux Pays-Bas. Dans un article de la revue scientifique EOS, ils préviennent: les mesures techniques peuvent atténuer les dommages temporairement et localement, mais ils sont associés à des incertitudes et des risques considérables. Surtout, ils n’offrent pas de solution permanente car la teneur en oxygène reviendra à son niveau précédent une fois que les mesures se termineront, à moins que les causes sous-jacentes du problème, des apports nutritifs et du réchauffement climatique, ne soient pas abordés.
Les eaux côtières du monde entier perdent de plus en plus de l’oxygène, avec des conséquences dramatiques pour les écosystèmes et les personnes qui en dépendent. La mer Baltique est un exemple bien connu: avec les conséquences de la propagation des zones hypoxiques ou anoxiques évidentes dans les tués de poissons, le déclin des terrains de frai et des algues toxiques bleu-vert. Alors pourquoi ne pas introduire de l’oxygène dans la mer où il est le plus urgent?
«Diverses approches techniques ont déjà été testées, dont certaines ont eu un effet positif sur les lacs», explique le professeur Dr Andreas Oschlies, professeur de modélisation biogéochimique marin au Geomar Helmholtz Center for Ocean Research Kiel. « Cependant, l’oxygénation artificielle ne peut pas faire de miracles – elle atténue temporairement les symptômes et ne traite pas des causes sous-jacentes. »
Avec le professeur Dr Caroline P. Slomp, professeur de géomicrobiologie et de biogéochimie à l’Université Radboud aux Pays-Bas, Andreas Oschlies dirige le Global Ocean Oxygen Network (Gone). ALLER2NE est un comité d’experts international de la Commission océanographique intergouvernementale des Nations Unies (CIO de l’UNESCO) à la recherche des causes et des conséquences de la baisse des niveaux d’oxygène dans l’océan. ALLER2NE a organisé son premier atelier international sur l’oxygénation artificielle à l’automne 2024. Les résultats de cet atelier ont été publiés la semaine dernière dans la revue scientifique EOS.
Principales causes de perte d’oxygène dans les mers côtières
Les mers côtières obtiennent naturellement de l’oxygène par échange avec l’atmosphère et par la photosynthèse par le phytoplancton à la surface. Les couches d’eau plus profondes ne peuvent obtenir de l’oxygène que par échange avec les eaux de surface. L’eau de mer perd de l’oxygène par le biais de bactéries qui la consommaient lors de la décomposition des matières organiques. Ces bactéries peuvent être particulièrement bien prospérées lorsque l’approvisionnement en nutriments est élevé, c’est pourquoi les apports excessifs en nutriments (en particulier l’azote et le phosphore) des eaux usées et de l’agriculture sont parmi les principales causes de la baisse des niveaux d’oxygène. De plus, les plans d’eau se réchauffent, ce qui signifie que moins d’oxygène peut être dissous dans l’eau plus chaude. Des couches chaudes d’eau sus-jacentes inhibent également le mélange des couches d’eau.
Oschlies: « Il y a maintenant d’énormes zones dans la mer Baltique où il n’y a pas du tout d’oxygène. Nous appelons ces zones anoxiques, c’est-à-dire sans oxygène. Ils sont familièrement appelés` `zones mortes ». Ils ne sont pas complètement dépourvus de vie, car il y a des bactéries qui peuvent toujours survivre dans cet environnement. Cependant, ces zones sont absolument hostiles à tous les autres organismes. »
Limites et risques de l’apport artificiel de l’oxygène
Oschlies et SLOMP ont étudié deux approches techniques pour fournir de l’oxygène à des corps d’eau: l’injection d’air ou d’oxygène pur (diffusion de bulles) et le pompage de l’eau de surface riche en oxygène en couches plus profondes (descente artificielle). Les deux méthodes ont déjà été testées localement, produisant des résultats partiellement positifs. Cependant, dès que les mesures sont interrompues, l’anoxie revient généralement très rapidement. SLOMP: « Cette introduction artificielle de l’oxygène peut être utilisée avec succès dans les lacs, les estuaires peu profonds ou les petites baies. Cependant, l’effet ne dure que tant que l’opération est maintenue. » La baie de Chesapeake près de Baltimore aux États-Unis en est un exemple. Après des décennies en aérant un affluent peu profond, les systèmes ont été éteints et les niveaux d’oxygène se replient à leurs niveaux d’origine en une journée.
L’offre artificielle en oxygène présente également des risques écologiques. Par exemple, l’injection d’oxygène peut intensifier le mouvement ascendant des gaz tels que le méthane, qui est un puissant gaz à effet de serre. Les changements dans les distributions de température et de salinité, ainsi que le bruit sous-marin, pourraient affecter les habitats marins et, dans les cas extrêmes, entraîner une nouvelle diminution des niveaux d’oxygène. « Ces processus ne doivent être utilisés qu’après des tests approfondis et accompagnés d’une surveillance environnementale », souligne les oschlies.
Aucun substitut à la protection du climat et à la réduction des apports de nutriments
L’expansion des plantes pour la production d’hydrogène vert est actuellement un sujet de débat. L’hydrogène vert est produit par l’électrolyse, qui divise l’eau en hydrogène et en oxygène. Si les électrolyseurs sont situés près de la mer, l’oxygène produit comme sous-produit pourrait être utilisé pour les mesures d’enrichissement en oxygène dans les régions marines côtières. Cependant, les chercheurs exhortent la prudence, déclarant que si les interventions techniques pourraient être bénéfiques lorsque des conditions appropriées prévalent, ils devraient faire partie des stratégies complètes de protection de l’eau.
CONCLUSION DE SLOMME: « Les possibilités techniques pour fournir de l’oxygène ne remplacent pas la nécessité d’une protection climatique cohérente et de la réduction des apports nutritifs de l’agriculture et des eaux usées. Cependant, dans certaines conditions, ils peuvent aider à atténuer les pires conséquences de la carence en oxygène, au moins temporairement. »