Une nappe de pétrole altérée par la lumière du soleil flottant dans le golfe du Mexique après la catastrophe de Deepwater Horizon en 2010. Une équipe de chercheurs de la Woods Hole Oceanographic Institution a découvert que près de 10 % du pétrole flottant dans le Golfe après la marée noire s’est dissous dans l’eau sous l’effet de la lumière du soleil – un processus appelé photodissolution. Crédit : Photo de Cabell Davis III Woods Hole Oceanographic Institution
Dissolution du pétrole dans une mer ensoleillée
La marée noire de Deepwater Horizon en 2010 a été la plus grande marée noire marine de l’histoire des États-Unis. La catastrophe a été causée par une explosion sur la plate-forme pétrolière Deepwater Horizon, faisant 11 morts et libérant près de 210 millions de gallons de pétrole brut dans le golfe du Mexique. Douze ans et des centaines de millions de dollars plus tard, les scientifiques cherchent toujours à comprendre où tout ce pétrole a abouti, un concept connu sous le nom de devenir environnemental.
Les destins les plus souvent évoqués du pétrole déversé en mer sont la biodégradation (les micro-organismes consomment et décomposent le pétrole), l’évaporation (le pétrole liquide se transforme en gaz) et l’échouage du pétrole sur les côtes.
Une équipe de chercheurs de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) a découvert que près de 10 % du pétrole flottant sur le Golfe après la catastrophe de Deepwater Horizon a été dissous dans l’eau de mer par la lumière du soleil – un processus appelé “photo-dissolution”. Les résultats ont été publiés aujourd’hui dans l’article “Sunlight-driven dissolution is a major fate of oil at sea” (La dissolution due à la lumière du soleil est un destin majeur du pétrole en mer) dans Science Advances.
“La quantité de pétrole qui a été transformée par la lumière du soleil en composés qui se sont dissous dans l’eau de mer pendant la marée noire Deepwater Horizon de 2010 rivalise avec les destins communément acceptés du pétrole, comme la biodégradation et l’échouage sur le littoral “, a déclaré le co-auteur Collin Ward, scientifique adjoint au département de chimie et de géochimie marines de l’OMSI.
“L’un des aspects les plus fascinants de cette découverte est qu’elle pourrait avoir un impact sur notre compréhension de la destination du pétrole, et si le résultat est bon ou mauvais”, a déclaré l’auteur principal Danielle Haas Freeman, étudiante du Massachusetts Institute of Technology/WHOI Joint Program. “Si cette fraction importante de pétrole est transformée par la lumière du soleil et se dissout dans l’eau de mer, cela pourrait signifier que moins de pétrole se retrouve dans d’autres endroits, comme les écosystèmes côtiers sensibles. D’un autre côté, nous devons prendre en compte les impacts des composés sur les organismes marins avant de pouvoir décider si le résultat net est positif ou négatif.”
Pour parvenir à cette importante conclusion, Freeman et Ward ont utilisé des réacteurs à diodes électroluminescentes (DEL) construits sur mesure pour mesurer la variation de la vitesse de transformation du pétrole en fonction de différents types de lumière, comme les ultraviolets et la lumière visible.
“Le processus de photodissolution du pétrole est en fait connu depuis plus de cinquante ans”, a déclaré Ward. “Mais ce qui est nouveau ici, c’est que nous comprenons comment ce processus varie en fonction de la longueur d’onde de la lumière, ce que nous avons déterminé en utilisant les réacteurs LED. C’est l’élément d’information clé qui nous a permis d’estimer l’importance de ce processus lors d’un déversement.”
Les nouvelles mesures effectuées à l’aide des LED ont également permis de déterminer quelles conditions étaient les plus importantes pour contrôler ce processus. L’équipe a créé des scénarios hypothétiques de déversement avec des épaisseurs de nappe de pétrole, des périodes de l’année, des lieux dans le monde et des types de lumière différents. Ils ont remarqué que certaines de ces conditions changeantes étaient plus importantes que d’autres.
“L’importance de ce processus change radicalement selon qu’il s’agit de nappes de pétrole fines ou épaisses”, a déclaré Freeman. “Nous avons également constaté, contrairement aux idées reçues, que ce processus est pertinent dans les eaux de l’Arctique, ce qui est particulièrement important compte tenu de l’augmentation prévue du trafic de cargos et du risque accru de déversements dans cette région. Ce type de modélisation est essentiel lorsqu’il s’agit de prévoir les déversements et d’envisager les impacts sur les écosystèmes marins.”
L’idée que le pétrole à la surface de l’océan pourrait avoir un nouveau destin est monumentale pour encadrer l’avenir des études sur les déversements d’hydrocarbures et les tactiques de réponse aux déversements. On ignore actuellement le devenir et la toxicité potentielle de ces composés produits par la lumière du soleil, ce qui constitue un défi pour l’évaluation des impacts de ce devenir du pétrole. Freeman et Ward encouragent le domaine à s’intéresser à ces lacunes dans les connaissances.
“Bien que nos résultats suggèrent qu’une fraction substantielle du pétrole de surface peut se dissoudre dans l’océan après l’exposition au soleil, la prochaine étape logique est d’évaluer sa persistance et sa nocivité potentielle pour les animaux aquatiques”, a déclaré Ward.
Référence : “Sunlight-driven dissolution is a major fate of oil at sea” par Danielle Haas Freeman et Collin P. Ward, 16 février 2022, Science Advances.
DOI : 10.1126/sciadv.abl7605
