Le rôle de l’impression 3D dans la protection de nos océans
La santé de nos océans est essentielle au bien-être de notre planète. Pourtant, ils sont confrontés à des défis de plus en plus importants : réchauffement et acidification induits par le changement climatique, pollution plastique qui étouffe la vie marine, destruction des habitats, élévation du niveau de la mer et pratiques de pêche non durables. L’ensemble de ces problèmes fragilise les écosystèmes marins, met en danger les espèces et perturbe les économies côtières qui dépendent de la bonne santé des océans. Des solutions immédiates sont nécessaires pour atténuer ces impacts et préserver nos ressources océaniques pour les générations futures.
Nombre de ces problèmes sont dus à l’homme – par exemple, la destruction des habitats en raison d’activités telles que le développement côtier et le chalutage de fond, ainsi que l’épuisement des populations de poissons en raison de la surpêche. La menace de l’élévation du niveau de la mer, conséquence du changement climatique et de la fonte des glaces polaires, constitue également une préoccupation majeure pour les communautés côtières. Quoi qu’il en soit, il est clair que des problèmes omniprésents menacent la biodiversité marine et ont un impact sur les communautés côtières du monde entier. Heureusement, face à ces défis, des technologies innovantes comme l’impression 3D apparaissent comme des outils utiles dans la lutte pour la conservation des océans.
Crédits photo : BBC
L’impression 3D offre des solutions uniques pour relever ces défis en matière de durabilité des océans. Contrairement aux méthodes de fabrication traditionnelles, qui produisent souvent des déchets importants, l’impression 3D permet une production précise et personnalisée. C’est ce qui suscite l’intérêt pour l’utilisation de la fabrication additive et d’autres technologies 3D, telles que la numérisation 3D, dans la lutte contre les problèmes environnementaux, y compris dans les océans. En se tournant vers la fabrication additive, différents groupes trouvent non seulement des moyens créatifs de lutter contre les problèmes de conservation des océans, mais ils sont également en mesure de le faire d’une manière plus respectueuse de l’environnement.
Restauration des récifs coralliens
Les récifs coralliens font partie des écosystèmes les plus riches en biodiversité de la planète. Pourtant, ils sont de plus en plus menacés par le changement climatique, la pollution et les dommages physiques. L’intégration de l’impression 3D dans la restauration des récifs coralliens représente une approche prometteuse pour atténuer ces menaces. Des entreprises telles que D-Shape et Archireef sont expertes de cette pratique, utilisant l’impression 3D pour créer des structures de récifs artificiels qui imitent les formations coralliennes naturelles. Ces structures fournissent un habitat essentiel aux organismes marins et facilitent l’établissement des larves de corail, favorisant ainsi la reconstitution et la résilience des récifs. La fabrication additive a un rôle à jouer pour atténuer la menace qui pèse sur les récifs coralliens, dont 14 % ont disparu depuis 2001.
Crédits photo : Kind Designs
En effet, la création de nouveaux récifs est une mission extrêmement importante. La destruction d’un récif signifie la mort de tout un écosystème, entraînant l’extinction de certains animaux, avec des conséquences à long terme pour la planète, y compris des reculs en matière de soins médicaux. Cependant, recréer des récifs est difficile car ils doivent être aussi attrayants que la version naturelle. C’est là que la fabrication additive entre en jeu.
La flexibilité et la complexité géométrique offertes par la fabrication additive permettent de créer des structures plus intéressantes et plus dynamiques qu’avec les méthodes traditionnelles. De plus, la destruction des récifs coralliens étant un problème environnemental, de nombreuses personnes sont attirées par l’impression 3D, qui permet de créer des récifs avec des matériaux naturels tels que la terre cuite, tout en réduisant les déchets. Telles sont les principales raisons qui expliquent l’adoption de l’impression 3D dans ce domaine.
La reconstitution des récifs coralliens grâce à la fabrication additive peut également servir d’autres objectifs. Par exemple, l’entreprise technologique Kind Designs, basée à Miami, s’est tournée vers l’impression 3D pour restaurer les récifs coralliens. Ce qui la distingue, cependant, c’est qu’elle a appliqué cette technologie de manière innovante pour relever simultanément plusieurs défis environnementaux.
Consciente de la double menace que représentent l’érosion côtière et le déclin de la biodiversité marine, Kind Designs a mis au point une solution révolutionnaire : des digues vivantes imprimées en 3D. Contrairement aux digues en béton traditionnelles qui aggravent souvent la dégradation de l’environnement, les digues vivantes de Kind Designs constituent de solides barrières contre l’élévation du niveau de la mer tout en fonctionnant comme des écosystèmes marins dynamiques, semblables à des récifs coralliens. Conçues pour imiter les habitats marins naturels tels que les racines des mangroves, ces digues offrent un abri et des lieux de reproduction à diverses espèces aquatiques, contribuant ainsi à la résilience écologique.
Les digues vivantes de Kind Designs (crédits photo : Kind Designs)
Anya Freeman, fondatrice et CEO de Kind Designs, ajoute : « Ces murs sont structurellement identiques aux murs de mer traditionnels : même PSI, même renforcement et même méthode d’installation. Cependant, grâce à la composition des matériaux et aux principes de conception du biomimétisme, ces murs fonctionnent également comme des habitats marins. Ils comportent de grandes grottes qui protègent la vie marine des prédateurs, et leur rugosité et leur texture sont idéales pour que les petits organismes puissent s’y fixer et s’y développer, même en cas d’événements météorologiques extrêmes. »
Une autre caractéristique de ces digues est leur construction à partir d’un mélange de matériaux exclusifs sans métaux ni chlorures. Elle garantit qu’aucun produit chimique nocif ne s’infiltre dans l’océan, ce qui contraste fortement avec les digues traditionnelles qui se dégradent avec le temps, posant des risques pour l’environnement et contribuant à la perte d’habitat. « Nos matériaux ont été utilisés avec succès dans des projets de récifs artificiels et même dans des réservoirs d’eau potable. Même si nous venons de commencer à les installer, nous disposons de données historiques sur l’utilisation du matériau dans d’autres applications marines et environnementales depuis de nombreuses années », explique Anya Freeman.
L’impression 3D n’est pas la seule technologie utile pour conserver les coraux : la numérisation 3D renforce encore les efforts de protection marine en fournissant des informations détaillées sur les écosystèmes sous-marins. Le scanner 3D Spider d’Artec 3D, par exemple, révolutionne la manière dont les scientifiques étudient les récifs coralliens. En créant des modèles 3D précis des structures coralliennes, les chercheurs peuvent suivre l’évolution des modèles de croissance, de la morphologie et de la santé générale avec une précision sans précédent.
Le scanner 3D Spider (crédits photo : Artec 3D)
« Grâce à la technologie de la lumière bleue, l’Artec Spider haute résolution garantit la meilleure qualité possible des scans. Il est parfait pour capturer de petits objets ou des détails complexes avec une précision inébranlable et des couleurs éclatantes« , explique Sergey Sukhovey, fondateur et directeur de l’expérience d’Artec 3D. Cette capacité est inestimable pour quantifier les effets des facteurs de stress environnementaux tels que les changements de température et la pollution sur la résilience des coraux.
L’approche de balayage non invasif du Spider minimise la perturbation des écosystèmes marins, comme l’a souligné Sergey Sukhovey lorsqu’il a parlé de méthodologies telles que l’approche « toothpicks & needles » (cure-dents et aiguilles). Cette approche permet de scanner des coraux entiers sans les repositionner, ce qui protège davantage leurs structures fragiles. En fin de compte, elle permet aux chercheurs de quantifier les changements au fil du temps en mesurant les dimensions des coraux, ce qui fournit des informations essentielles pour la gestion durable et la protection des récifs coralliens.
Il ajoute que « la capacité du scanner 3D à faciliter cette recherche à l’université de Giessen est essentielle pour la durabilité des océans car, sous l’effet de pressions environnementales incessantes telles que le changement climatique, la surpêche et la pollution, plus de 50 % des récifs coralliens de la planète ont disparu depuis les années 1950. Parmi ceux qui restent, jusqu’à 90 % pourraient ne pas survivre aux 100 prochaines années. Si tous les coraux meurent, les poissons mourront aussi.«
Enlèvement et recyclage des déchets marins
Outre la destruction des récifs, l’omniprésence des déchets plastiques dans les océans constitue une autre menace majeure pour la vie marine et les écosystèmes. Avec plus de 16 millions de tonnes de plastique et d’autres déchets marins qui pénètrent chaque année dans les écosystèmes marins, la nécessité de protéger nos mers n’a jamais été aussi pressante.
Heureusement, des startups comme Fishy Filaments s’attaquent à ce problème, en transformant les filets de pêche jetés en filaments de nylon de haute qualité. Les filets de pêche, souvent fabriqués à partir de monofilaments de nylon, contribuent de manière significative au matériel de pêche mondial et posent des problèmes environnementaux en raison de leur persistance et de leur impact.
Crédits photo : Olive Ridley Project
Ian Falconer, fondateur de Fishy Filaments explique : « Nous ne sommes pas vraiment une entreprise d’impression 3D. Nous sommes un développeur d’infrastructures de recyclage disposant d’un ensemble de technologies capables de fonctionner à une échelle hyperlocale et de produire un matériau spécifique. Cette échelle correspond bien à l’impression 3D, et le matériau, le Nylon 6, fait partie du monde de l’impression 3D depuis les tout premiers jours. »
Fishy Filaments fournit un service essentiel en rendant le recyclage économiquement viable au niveau des ports. L’objectif est de « rentabiliser la bonne gestion des engins de pêche », ce qui permet aux communautés locales de bénéficier des efforts de recyclage. Son matériau en nylon recyclé, OrCA, est conçu pour franchir les limites des technologies de fabrication à petite et méso-échelle. Ce faisant, ils réduisent l’impact environnemental des déchets plastiques et soutiennent les pratiques durables dans les industries de fabrication traditionnelle et additive.
Le filament OrCA de Fishy Filaments (crédits photo : Fishy Filaments)
Ian Falconer poursuit : « Nous fournirions ce que l’on appelle une technologie de mise à l’échelle. Nous visons à remplacer les usines de recyclage de plastique monolithiques, centralisées et inefficaces en termes d’émissions de carbone, qui ne récupèrent que 15 à 20 % des filets en monofilament de nylon utilisés chaque année dans le monde. En déplaçant l’équilibre économique vers les communautés de pêcheurs, l’objectif est de faire en sorte que le recyclage des filets soit rentable au niveau des ports. En faisant payer une bonne gestion des engins de pêche, les communautés en bonne santé peuvent se permettre de posséder et de gérer cette infrastructure dans leur intérêt. »
Cette approche permet non seulement de lutter contre l’impact environnemental des engins de pêche abandonnés, rejetés ou perdus, mais aussi de favoriser la résilience économique des communautés côtières. L’entreprise collabore largement avec des universités, des instituts de recherche et des agences gouvernementales, en fonction de leurs intérêts, afin de faire progresser les technologies de conservation et de recyclage des océans. Ces partenariats contribuent aux discussions politiques et aux innovations qui favorisent les pratiques durables dans l’industrie de la pêche et au-delà.
Crédits photo : Fishy Filaments
À l’avenir, Fishy Filaments entend renforcer son impact en élargissant ses technologies de recyclage et sa gamme de produits. « Notre mission est de réduire les émissions de carbone à l’échelle mondiale grâce à une fabrication économe en ressources. En tant que technologie de fabrication en plein essor, la fabrication additive est un segment de clientèle clé, qui est particulièrement bien placé pour passer d’un matériau à l’autre avec une relative facilité. Nous devons comprendre et permettre aux utilisateurs de la technologie de faire des choix pro-environnementaux au niveau de la conception. Si nous ne le faisons pas, nous serons contraints de fournir un modèle victorien de production de masse à forte teneur en déchets et d’élimination des produits finis de qualité médiocre. D’une manière générale, en tant qu’entreprise, nous voulons que les choix positifs pour les océans soient disponibles et visibles. »
Innovations durables en matière de produits de la mer grâce à l’impression 3D
La restauration et le recyclage des coraux ne sont pas les seuls avantages de l’impression 3D pour la conservation des océans. Elle est également utilisée pour résoudre l’un des plus grands problèmes auxquels sont confrontés les océans : la surpêche.
Ce n’est un secret pour personne : la demande mondiale de produits de la mer continue de peser sur les ressources marines, ce qui incite à rechercher d’autres sources de protéines et à adopter des pratiques alimentaires durables. La Banque mondiale signale que plus de 90 % des stocks de poissons sont surexploités et que l’augmentation de la consommation a fait chuter les populations des poissons les plus demandés en dessous de 50 % au cours des dernières décennies. La technologie de l’impression 3D facilite l’innovation dans ce domaine en permettant la production d’alternatives végétales aux produits de la mer qui reproduisent la texture et le profil nutritionnel des produits de la mer conventionnels.
Le filet de Revo Foods (crédits photo : Revo Foods)
Des entreprises comme Revo Foods font progresser le développement de filets de poisson et de substituts de fruits de mer à base de plantes grâce à l’impression 3D. En utilisant des ingrédients tels que des protéines végétales et des arômes naturels, ces produits offrent aux consommateurs des alternatives durables et éthiques à la consommation traditionnelle de fruits de mer, contribuant ainsi aux efforts de conservation des océans. L’évolutivité de la technologie d’impression 3D permet la production en masse de ces produits, ce qui réduit la dépendance à l’égard des stocks de poissons et atténue la pression sur les écosystèmes marins. « Notre mission est de rendre la production alimentaire plus flexible et plus durable en développant des technologies modernes de transformation des aliments », a déclaré l’entreprise.
L’un des produits phares de Revo Foods est l’alternative végétale Filet, qui est principalement fabriquée à partir de mycoprotéines. Cet ingrédient innovant, décrit comme un « superaliment fermenté », présente un profil complet d’acides aminés, ce qui en fait une source de protéines durable et nutritive. Cette alternative promet une protéine durable qui imite la texture et le goût des filets de poisson sans en avoir l’impact sur l’environnement. Robin Simsa, CEO de Revo Foods, a souligné les avantages de ce substitut en expliquant que « la mycoprotéine a un temps de doublement de seulement 5 heures, c’est donc vraiment une super-protéine pour un approvisionnement alimentaire durable ».
Diverses recettes de poisson imprimées en 3D par Revo Foods, notamment du saumon, du thon et leur recette de filet. (crédits photos : Revo Foods)
En outre, Robin Simsa a souligné les avantages de la structuration alimentaire en 3D, en particulier pour la création de produits complexes, de niveau supérieur, dotés de nouvelles fonctionnalités, en déclarant : La structuration alimentaire en 3D présente un avantage majeur pour les produits complexes, de niveau supérieur, dotés de nouvelles fonctionnalités. Par exemple, en combinant deux ingrédients différents dans la forme ou la structure de notre choix, nous pouvons créer une sensation en bouche et une texture fibreuse totalement nouvelles que les consommateurs n’ont jamais goûtées auparavant. C’est vraiment passionnant, car ce n’est qu’avec de meilleurs produits que nous pourrons convaincre les consommateurs de donner une chance à ces produits ». Cette capacité leur permet de créer des produits de la mer à base de plantes dont la texture et le goût sont proches de ceux du poisson traditionnel, ce qui encourage les consommateurs à adopter des options alimentaires durables.
D’ici quelques mois, Revo Foods entend démontrer l’évolutivité de sa technologie avec sa première installation de production, qui devrait être opérationnelle en août 2024. Elle se prépare à lancer son produit avancé, le nouveau Filet 2.0, sur le marché peu de temps après. En outre, ils ne sont pas les seuls dans ce domaine à montrer l’énorme potentiel de la fabrication additive pour aider à résoudre les problèmes liés à la surpêche en offrant des alternatives aux clients.
L’avenir de la conservation de l’océan : impression 3D et collaboration
À l’avenir, l’intégration de technologies émergentes telles que l’impression 3D, associée à des partenariats renforcés dans un large éventail de secteurs, est extrêmement prometteuse pour faire progresser les objectifs de durabilité des océans. Les efforts déployés par des entreprises telles que Kind Designs, Artec, Fishy Filaments et Revo Foods (parmi beaucoup d’autres) démontrent le potentiel de l’impression 3D pour relever divers défis environnementaux, allant de la restauration des habitats et du recyclage des déchets plastiques à la production alimentaire durable. Ces technologies apportent non seulement des solutions immédiates, mais ouvrent également la voie à des stratégies à long terme en matière de conservation des océans.
En continuant à développer et à mettre en œuvre ces solutions de pointe, l’impression 3D peut permettre de réaliser des progrès significatifs dans la protection et la restauration de nos océans, garantissant un avenir plus sain et plus résilient aux écosystèmes marins et aux communautés qui en dépendent. À mesure que la collaboration et l’innovation technologique se développent, le potentiel d’une gestion durable et efficace des océans devient de plus en plus accessible.
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