Anna Du marchait le long de la plage de Castle Island, dans le sud de Boston, lorsqu'elle remarqua du plastique dispersé sur le rivage. Elle se baissa pour le ramasser et réalisa rapidement qu'il y avait beaucoup plus de minuscules morceaux qu'elle ne pouvait en manipuler.
«Quand j'ai réalisé combien il y avait de pièces, cela semblait impossible», dit Du, qui était en sixième année à l'époque.
Mais Du aborda le problème comme n'importe quel bon scientifique - d'abord, en faisant un peu de recherche. C'est ainsi qu'elle a appris que 8 millions de tonnes de plastique finissaient dans les océans chaque année, sans compter les 150 millions de tonnes déjà en place.
Ensuite, elle s'est mise au travail pour construire quelque chose qui puisse aider à résoudre le problème: un véhicule télécommandé, ou ROV, pouvant se déplacer dans l'eau et repérer les plastiques sur le fond de l'océan.
Du est l'un des 30 finalistes du concours Broadcom Masters, l'un des plus importants concours de sciences, de technologie, d'ingénierie et de mathématiques (STEM) destinés aux jeunes étudiants du monde. Le concours, organisé par la Fondation Broadcom et la Société pour la science et le public, se déroule depuis huit ans. Cette année, près de 5 000 élèves de sixième, septième et huitième années ont été nominés après avoir participé à des foires scientifiques régionales, et parmi ceux-ci, 2 500 ont postulé en ligne. Ce groupe a été réduit à 300 projets baptisés «Broadcom Masters» et les 30 finalistes sont actuellement réunis à Washington pour présenter leurs projets. Un gros lot de 25 000 dollars, ainsi que d'autres prix en argent, sera annoncé aujourd'hui à la Carnegie Institution for Science.
Le ROV de Du est fabriqué avec des tuyaux en PVC. Inspiré par les ROV de toutes sortes, comme l'atterrisseur Curiosity qui espionne à la surface de Mars et le ROV Nereid arctique en haute mer de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), le ROV de Du possède deux systèmes distincts, un système de navigation et un système de détection. Le système de navigation est assez simple: il utilise des hélices pour se déplacer dans l’eau et une nouvelle combinaison de poids de pêche et de flotteurs en mousse qui lui permet de monter et de descendre.
«La véritable invention ici est la détection», explique Dana Yoerger, robotiste et ingénieur, qui travaille avec Nereid de WHOI, un ROV parcourant de grandes distances dans l'Arctique et hébergeant une série de capteurs acoustiques, chimiques et biologiques. En admirant Nereid, Du a surnommé son ROV Nereid Jr., même si son véhicule possède des compétences différentes de celles de son homonyme. «Le ROV est bien fait pour une fille de 12 ans et le sien est assez intelligent», ajoute Yoerger.
Le système de détection, convient-il, est la «partie vraiment cool». Elle utilise une caméra infrarouge haute résolution avec trois types de lumière différents pour repérer le plastique. Les méthodes de détection de Du sont composées de deux longueurs d'onde différentes de la lumière infrarouge, qui éclairent les spectres d'absorption dans les microplastiques et les distinguent du sable et de la vie végétale. Elle utilise également la lumière visible pour repérer des couleurs artificielles qui pourraient faire ressortir les plastiques. (Du a également été l'une des dix finalistes du Défi Jeunes Scientifiques Discovery Education 3M cette année. Vous pouvez voir une démonstration dans sa vidéo d'application.) L'appareil ne collecte pas réellement les microplastiques, mais il identifie leur point d'accumulation. Elle a déposé une demande de brevet pour les éléments fonctionnels du ROV.
«Elle a un instinct d'ingénierie de base impressionnant pour résoudre un problème de ce type, puis le résoudre», explique Casey Machado, également ingénieur chez WHOI et travaillant avec Nereid. «Elle a été en mesure de poursuivre dans cette voie avec les travaux techniques, la construction et la conception pour créer un prototype fonctionnel, ce qui est très cool. Cela semble simple, mais c'est un niveau de réflexion vraiment impressionnant. »
Lorsque Du a eu connaissance du défi de localiser les microplastiques océaniques qui, contrairement au Great Pacific Garbage Patch, ne flottaient pas à la surface, elle savait qu'un ROV serait l'outil le plus efficace pour la tâche. Prendre des seaux et des seaux d'échantillons d'eau et les analyser dans un laboratoire ne pourrait jamais être fait à l'échelle requise. Elle avait besoin d'un laboratoire mobile capable de trouver les plastiques in situ.
Du a assisté à des événements publics et à des ateliers au MIT depuis l'âge de cinq ans. Elle a donc acquis les compétences en ingénierie nécessaires à la création de son ROV grâce à ces sessions, des laboratoires de création dans les bibliothèques locales et YouTube. Elle a expliqué qu'il était en fait difficile de faire passer son appareil dans un puits d'eau - même choisir le bon type de colle à utiliser pour maintenir les tuyaux en PVC ensemble. Avant d'ajouter des poids de pêche, par exemple, le ROV se retournait lorsqu'elle tentait de le déplacer de haut en bas. Il y a eu beaucoup d'essais et d'erreurs alors qu'elle testait son ROV dans le port de Boston.
Du teste Nereid Jr. dans le port de Boston. (Maîtres Broadcom) «Anna est une force avec laquelle il faut compter - tous ces finalistes le sont», a déclaré Maya Ajmera, présidente et chef de la direction de Society for Science and the Public. «Ce qui me surprend chez tous les enfants qui participent à nos compétitions, c'est qu'ils se penchent sur de gros problèmes. Ils se penchent sur un gros problème et le réduisent jusqu'à ce qu'il leur soit possible de faire quelque chose de réalisable. Avec le projet d'Anna, vous pouvez voir la grande image. "
En bref, c'est Du. Lorsqu'on lui a demandé quels étaient ses projets pour l'avenir, elle a déclaré vouloir en quelque sorte faire face aux effets du changement climatique.
«Surtout avec le changement climatique qui se produit partout dans le monde, je pense que de nouvelles inventions pourraient résoudre beaucoup de problèmes», déclare Du. "En ce moment, je me concentre principalement sur les plastiques car il reste encore beaucoup de chemin à parcourir."
La prochaine étape de Du pour Nereid Jr. consiste à développer un système artificiellement intelligent capable de créer un algorithme prédictif indiquant où les microplastiques sont susceptibles de s’agréger.
Du remercie ses parents, qui la conduisent depuis des années aux activités de sensibilisation des étudiants du MIT les week-ends, pour l'avoir encouragée et encouragée à s'intéresser aux STEM. Elle dit avoir pu y rencontrer des étudiants et des scientifiques et que, par conséquent, elle souhaite aller à l'université et devenir ingénieur.
«Je sais que je veux devenir ingénieur parce que j'aime construire pour aider à résoudre les problèmes du monde», déclare Du. "Mais je ne sais pas quel genre d'ingénieur je veux être pour le moment."
À son âge, elle a amplement le temps de comprendre cela.
