Ceci est le premier article d’une nouvelle série de La Lettre Sépharade, « Made in Israel », qui met en lumière les innovations scientifiques et technologiques israéliennes qui opèrent un impact à l’échelle mondiale et qui explique la science qui les sous-tend.
En février 2021, des masses noires de goudron ont commencé à remonter sur les plages le long de la côte méditerranéenne d’Israël. La pollution a finalement touché une large portion du littoral de la mer Méditerranée est, laissant les plages recouvertes de résidu pétrolier et déclenchant un important effort de nettoyage. Pour un pays qui ne dispose que d’environ 195 kilomètres de littoral méditerranéen, et dont une grande partie de sa population et de son infrastructure critique est concentrée près de cette zone, cet épisode a rappelé qu’une marée noire loin au large peut rapidement devenir un problème sur la terre ferme.
Les premières heures qui suivent ce type de déversement ressemblent souvent à une course contre la mer elle-même. La plupart des huiles flottent, se déployant à la surface tandis que les vents et les courants les emportent loin du point de libération. Les intervenants peuvent entourer des portions de la nappe avec des barrières flottantes, puis utiliser des navires spécialisés pour épandre l’huile depuis la surface. D’autres matériaux peuvent être déployés pour l’absorber. Mais les vagues, les courants et les intempéries compliquent le travail, et plus la nappe se propage, plus il devient difficile de la contenir.
Même si le confinement réussit, les intervenants font face immédiatement à une autre difficulté : que faire ensuite avec l’huile?
Le nettoyage mécanique retire généralement le pétrole de la mer plutôt que de le détruire. L’huile récupérée par les épuisettes doit être stockée, séparée de l’eau et recyclée ou éliminée. Les matériaux de nettoyage imbibés d’huile posent un problème similaire. D’autres méthodes réduisent le besoin d’élimination tout en introduisant leurs propres compromis environnementaux. Les dispersants chimiques décomposent une nappe en gouttelettes beaucoup plus petites qui entrent dans l’eau, tandis que l’incinération contrôlée peut détruire une partie d’un déversement de surface dans des conditions adéquates. Chacune de ces méthodes a son rôle et ses limites.
Des chercheurs de l’Université Ben-Gourion travaillent sur une approche différente : un matériau conçu non seulement pour capter le pétrole mais aussi pour aider la nature à le décomposer par la suite. Dans des expériences en laboratoire, les chercheurs ont démontré que ces deux processus — captation physique et dégradation biologique — pouvaient être combinés.
Pour comprendre comment, il faut commencer par le matériau inhabituel qui se retrouve au centre du système : un solide presque sans poids, extrêmement poreux, capable de tirer plusieurs fois sa propre masse en pétrole hors de l’eau.
Une éponge pour nettoyer les océans
Le matériau qui se situe au centre du système de l’Université Ben-Gourion est un aérogels, un solide construit autour d’une structure microscopique extraordinairement ouverte. Plutôt que de ressembler à un bloc dense, un aérogels est davantage comparable à une structure tridimensionnelle délicate remplie principalement d’espace vide. Cela le rend extrêmement léger tout en offrant une vaste surface interne sur laquelle d’autres substances peuvent s’accumuler.
Les chercheurs l’ont fabriqué à partir de cellulose, le matériau structural présent dans les plantes et familier à travers des produits tels que le papier. La cellulose est convertie en un aérogels carboné, riche en carbone et fortement poreux, produisant un matériau doté d’une propriété cruciale pour le nettoyage des nappes pétrolières : il résiste fortement au mouillage par l’eau.
Cette distinction est essentielle car un absorbant d’huile déployé en mer est entouré par énormément d’eau par rapport à la quantité d’huile. Un matériau utile doit donc faire plus que simplement absorber les liquides sans discrimination. L’aérogel carbonisé est conçu pour que l’eau reste largement dehors tandis que le pétrole se propage à travers et adhère à sa structure poreuse.
Dans des tests en laboratoire, cette structure s’est avérée très efficace. Dans les conditions de préparation les plus performantes rapportées par l’étude de 2026, un gramme d’aérogel enrichi en nutriments a adsorbé environ 78 grammes de pétrole brut, soit environ 80 fois son propre volume en masse.
Ce chiffre est frappant, mais il ne constitue pas, à lui seul, l’avancée scientifique majeure. Des aérogels à base de carbone capables d’absorber de grandes quantités d’huile existaient avant ce travail.
La principale innovation réside dans ce que les chercheurs ont ajouté à l’éponges — et dans les micro-organismes qu’ils espéraient y trouver.
Une nurserie pour les bactéries
Les bactéries capables de décomposer l’huile peuvent sembler être le produit d’un laboratoire, mais elles font déjà partie de l’environnement marin naturel. De nombreux micro-organismes peuvent utiliser les hydrocarbures pétroliers comme sources de carbone et d’énergie, et après des déversements importants, leurs populations peuvent augmenter fortement. Lors de la catastrophe Deepwater Horizon, par exemple, des chercheurs ont documenté le enrichissement des bactéries indigènes capables de dégrader les hydrocarbures dans les eaux profondes contaminées.
La difficulté réside dans le fait que l’huile seule ne fournit pas à ces microbes tout ce dont ils ont besoin. Le pétrole peut soudainement offrir une abondante source de carbone, mais la croissance bactérienne dépend aussi de nutriments tels que l’azote et le phosphore. Dans certains environnements contaminés par l’huile, ces nutriments deviennent le facteur limitant : les micro-organismes disposent d’un carburant abondant mais pas assez des autres ingrédients nécessaires pour se multiplier et rester actifs.
Les scientifiques ont tenté de résoudre ce problème auparavant. Après le déversement de l’Exxon Valdez en 1989, des engrais ont été appliqués sur certaines parties de la lisière touchée pour stimuler les bactéries naturellement présentes capables de dégrader l’huile, et des études ultérieures ont montré que l’ajout de nutriments pouvait accélérer la biodégradation.
Le défi est la livraison : les nutriments libérés dans l’eau ouverte peuvent se disperser ou être emportés par les courants plutôt que de rester là où le pétrole et les microbes se rencontrent réellement.
La étape clé de l’équipe de Ben-Gourion a été d’intégrer ce apport nutritionnel dans l’aérogel lui-même. L’azote et le phosphore ont été incorporés dans le matériau carbonisé et, dans des tests en laboratoire, sont restés liés à celui-ci plutôt que de s’enfuir. La même structure poreuse qui capte l’huile offre également une surface sur laquelle les microorganismes peuvent s’attacher, réunissant pétrole, bactéries et nutriments en un seul endroit.
Cette intégration semble avoir de l’importance. Dans les expériences des chercheurs, l’aérogel porteur de nutriments a augmenté à la fois la vitesse et l’étendue de la biodégradation par rapport à un aérogel similaire sans nutriments ajoutés. Le matériau fait donc plus que collecter la nappe : il crée les conditions favorables pour que le nettoyage biologique démarre là où l’huile s’est concentrée.
Regard vers l’avenir
Les chercheurs eux-mêmes restent prudents quant à présenter l’aérogel comme une technologie de nettoyage prête à l’emploi.
« Ça a fonctionné en laboratoire. Désormais, il faut créer une entreprise pour la tester en mer », a déclaré le professeur Ariel Kushmaro lors d’un entretien en septembre.
Kushmaro, qui a dirigé la recherche avec le Dr Danit Lisa Karsagi Biron au Laboratoire de Biotechnologie Environnementale de l’UPG, estime que le développement pratique nécessitera encore des années. Il a indiqué que l’étape suivante serait de tester l’efficacité de l’éponges dans une marina polluée.
« Il y a du pétrole dans chaque port », a-t-il ajouté.
La mer constitue un laboratoire bien moins clément. Les expériences publiées ont utilisé de l’eau de mer artificielle dans des conditions contrôlées. Une vraie nappe impliquerait des vagues et des courants, des températures et une salinité variables, des mélanges de pétrole qui se modifient au fil du temps et des communautés microbiennes très différentes.
Kushmaro a déclaré que l’éponge est conçue pour une utilisation au-delà du laboratoire et qu’il s’attend à ce qu’elle donne de bons résultats lors des essais sur le terrain.
« Il faut entre deux et trois semaines pour que l’huile disparaisse. Si le déversement se produit en pleine mer, il peut être largué d’un avion. Le matériau cellulaire lui-même est biodégradable. Nous ne pensons pas que les vagues, les courants et les variations de température n’aient une influence sur le nettoyage », a-t-il affirmé.
Cependant, l’ambition est plus large qu’une démonstration en laboratoire.
« Nous rêvons de la possibilité que chaque navire dispose de l’aérogel à bord, afin que, s’il provoque un déversement d’huile, il puisse la décomposer immédiatement. Ils peuvent immédiatement la faire se désintégrer avant qu’elle ne cause des dommages », a déclaré Kushmaro.
« Shell, la multinationale britannique mondiale de l’énergie et de la pétrochimie, nous a déjà contactés pour demander des informations à ce sujet », a-t-il ajouté.
À mesure que l’intérêt commercial grandit et que les essais dépassent le cadre du laboratoire, l’innovation israélienne fait désormais face à son test le plus important. Si elle parvient à surmonter les défis scientifiques et commerciaux qui se présentent, l’éponge en aérogels pourrait passer d’une solution scientifique élégante à un élément pratique d’infrastructure maritime protégeant les mers et les océans du monde.
