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Procédé Physico-chimique pour la synthèse de matériaux marin durables pour la préservation du littoral – EcoCorail

ECOCORAIL: Procédé physico-chimique pour la synthèse de matériaux marins durables pour la préservation du littoral

Utiliser le dépôt calcomagnésien se formant en eau de mer sous protection cathodique par courant imposé comme ciment naturel entre les sédiments marins tels que le sable, les coquillages, les cailloux pour former un conglomérat permettant le renforcement des pieds de digues et les plages de sable et ainsi retarder l'érrosion cotière.

Limiter l'érosion cotière

Ces dernières années, on assiste à une augmentation considérable de l’érosion des côtes océaniques, conséquence de la montée progressive des océans et des phénomènes climatiques violents. Les côtes françaises sont particulièrement touchées, avec un recul des dunes et des plages de sable ainsi qu’une érosion des falaises par exemple, mettant en péril jusqu’aux habitations. Les différentes techniques existantes pour réduire l’érosion et ses conséquences sont relativement onéreuses, peu respectueuses de l’environnement. <br />Le procédé que nous allons étudier et développer dans ce programme de recherche est un procédé utilisant une adaptation innovante des techniques de protection cathodique qui permet de former en milieu marin un agglomérat minéral calcomagnésien qui favorise le maintien en place du sable des plages ou, dans d’autres cas, améliore la résistance au glissement et à la dislocation des enrochements servant de brise-houles. Son impact sur l’environnement est faible (peu ou pas de matériaux d’apport), voire positif puisqu’il pourrait permettre la résorption de certains déchets anthropiques. Plusieurs réalisations in situ de ce procédé ont démontré ses potentialités dans différentes configurations. En revanche, ses conditions d’application restent en partie empiriques et méritent une optimisation rendue possible par une avancée des recherches en laboratoire sur les questions restant actuellement sans réponse, concernant la germination et la cinétique de croissance en volume de ce dépôt calcomagnésien. Ce projet a pour objectif de lever ces incertitudes, par la compréhension des mécanismes de ce procédé, aussi bien fondamentaux (germination, croissance) qu’appliqués (porosités, tenue mécanique) afin de permettre son exploitation à grande échelle dans les cas les plus sévères d’érosion marine. Ce projet s’intègre dans une collaboration avec d’autres laboratoires universitaires (La Rochelle, Caen et Nouvelle-Calédonie) et une entreprise Géocorail® SAS.

3 laboratoires déportés sont installés en bord de mer permettant de tester différentes conditions (marnage, immergés, différents type d'eau de mer).
Un site pilote est développé par l'entreprise (100 m de plage et 100 m de digue seront protégé de l'érosion).

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Ces dernières années, on assiste à une augmentation considérable de l’érosion des côtes océaniques, conséquence de la montée progressive des océans et des phénomènes climatiques violents. Les côtes françaises sont particulièrement touchées, avec un recul des dunes et des plages de sable ainsi qu’une érosion des falaises. De tels phénomènes d’érosion impactent aussi les îles du Pacifique Sud, en Nouvelle-Calédonie par exemple, mettant en péril jusqu’aux habitations. Les différentes techniques existantes pour réduire l’érosion et ses conséquences sont relativement onéreuses, peu respectueuses de l’environnement.
Récemment, un nouveau procédé développé par Géocorail® SAS, utilise une adaptation innovante des techniques de protection cathodique afin de former un agglomérat minéral calcomagnésien qui permet de maintenir le sable des plages en place ou d’améliorer la résistance au glissement et dislocations des enrochements servant de brise-houles. Son impact sur l’environnement est faible (peu ou pas de matériaux d’apport sont nécessaires), voire positif puisqu’il pourrait permettre la résorption de certains déchets anthropiques.
Différentes utilisations in situ de ce procédé ont démontré ses potentialités et ont donc conduit à un brevet. En revanche, ses conditions d’application restent encore empiriques. De nombreuses questions restent sans réponses au sujet de la germination et la cinétique de croissance en volume de ces dépôts calcomagnésiens. Le projet « Ecocorail » a donc pour objectif de comprendre tous les mécanismes de ce procédé, aussi bien fondamentaux (germination, croissance) qu’appliqués (porosités, tenue mécanique) avant de le développer à grande échelle. Ce projet regroupe des laboratoires universitaires (La Rochelle, Caen et Nouvelle-Calédonie) et l’entreprise Géocorail® SAS.
Le premier volet du projet sera d’étudier les mécanismes de germination et de croissance des concrétions minérales calcomagnésiennes, de déterminer ses propriétés (microstructure, structure, texture, composition, rigidité et tenue mécanique) et d’établir les relations entre mécanismes de formation et propriétés. Ces études seront conduites à la fois en laboratoire, à partir d’eau de mer synthétique et en eau de mer naturelle sur plusieurs sites : La Rochelle, Luc sur Mer, Nouméa et Wallis-et-Futuna.
Le deuxième volet du projet traite du comportement de l'ensemble de la structure (agglomérat formé/armature métallique) vis-à-vis de la corrosion. En cas de rupture de la protection cathodique, l’acier en contact avec l’eau de mer devrait se corroder et des produits de corrosion risquent de fragiliser le conglomérat. Il s’agit donc d’étudier la durabilité de l'éco-matériau formé.
Le troisième volet sera donc de valoriser les acquis de la recherche développés dans les deux volets précédents pour le transfert technologique vers les chantiers de rénovations et plus particulièrement vers le chantier pilote mis en place par la société Géocorail® SAS.
Dans un quatrième volet, le conglomérat sera testé comme support potentiel vis-à-vis de la colonisation biologique marine. Le but est à terme de créer et/ou reconstituer des lieux de vie pour la flore et la faune marine dans des zones originellement riches en corail naturel mais totalement ou partiellement détruites par l’acidification des océans. Un autre point concerne le suivi écologique des océans et le développement durable. Ce matériau pourrait être utilisé comme marqueur chronologique de la pollution des eaux de mer due à la co-précipitation : la détection de polluants métalliques comme le nickel par exemple pourrait s’en trouver alors facilitée.
Le dernier volet du projet concerne l’utilisation de matériaux recyclés issus du Génie Civil et de la filière agroalimentaire. L’objectif est d’incorporer ces déchets (granulats de béton et déchets coquillers) dans la formation du Géocorail® et d’étudier leur influence sur la cinétique de formation et les performances mécaniques du conglomérat.

Coordinateur du projet

Monsieur Marc JEANNIN (Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'Environnement) – marc.jeannin@univ-lr.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Geocorail SAS Géocorail SAS
CNRS Laboratoire de Cristallographie et Sciences des Matériaux
UR ABTE Aliment Bioprocédés Toxicologie Environnement
UNC-PPME Pole Pluridisciplinaire de la Matière et de l'Environnement
ULR-LaSIE Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'Environnement

Aide de l'ANR 999 769 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2013 - 48 Mois

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