Avant-projet

Le projet du BEI se décompose en deux grandes périodes de travail : le projet en lui-même et une période de pré-projet permettant de définir le contexte global ainsi que les objectifs que le groupe cherchera par la suite à réaliser. C'est tout l'enjeu de cet avant projet, qui cherchera dans un premier temps à présenter les objectifs et méthodes du groupe et la division du travail en terme de grands axes d'étude au sein du cahier des charges du groupe. Dans un second temps, ces axes seront détaillés de façon plus précise dans les cahiers des charges des binômes.

Cahier des charges de groupe

Contexte général

En quelques années de croissance, la population mondiale a plus que triplé, engendrant une augmentation de la consommation de masse et donc de l’utilisation d’emballages plastiques. Ceci entraîne le rejet d’une quantité considérable de déchets qui, pour une partie d'entre eux, finissent  dans les cours d’eau ou sur les plages. Ces détritus peu dégradables rejoignent les océans où ils se retrouvent parmi les déchets issus de l'activité maritime (environ 20% des déchets en mer)[1] et, guidés par les grands courants marins, ou gyres, forment des amas, que l'on retrouve dans chaque océan.

 

Source : encar-alkaken.blogspot.fr

 

Dans l’océan Pacifique, cette "île de déchets" s’étendrait sur une surface équivalente à plus de 5 fois la France, cela non sans conséquences sur la biodiversité, ainsi que sur l'Homme et ses activités. Ces gyres sont des zones encore peu connues, néanmoins certains projets en cours cherchent à les étudier. C'est le cas du projet "The Ocean Cleanup Array", point de départ de notre bureau d'étude, qui consiste à récupérer les déchets du gyre Atlantique Nord, où l"île de déchets" s'étendrait sur une superficie supérieure à celle de la France, au moyen de barrages flottants et à les revaloriser.

 

           

                            Source : squarefish.fr                                                                                   Source : boyanslat.com

 

[1] : Faris, J., Hart, K., 1994. Seas of Debris: A Summary of the Third International, Conference on Marine Debris. N.C. Sea Grant College Program and NOAA

 

 

 

Objectifs et axes d'étude

L'objectif de ce bureau d'étude est de décrire le cycle de vie du déchet marin plastique de son arrivée au sein dans l'océan jusqu'à sa récupération et sa revalorisation. Nous étudierons deux solutions possibles, amont et aval du problème, viables et durables d'un point de vue environnemental et économique. Pour cela nous organiserons notre travail en trois grands axes d'études :

Axe 1 : Devenir des déchets dans l'océan

Dans cette première partie, nous nous pencherons sur la description et la modélisation globale des courants océaniques , ainsi que sur le suivi des déchets plastiques dans l'océan Atlantique Nord et leurs mouvements au niveau du gyre. De plus, nous étudierons la dégradation de ces plastiques dans l'océan.

Axe 2 : Valorisation des plastiques récupérés : étude économique

Dans cette partie, nous nous focaliserons sur une solution en aval du problème en essayant de trouver des voies de valorisation de ces déchets, d'une part pour les traiter, et d'autre part pour pouvoir financer le projet de curage.

Axe 3 :  Les bioplastiques : Une solution ?

Dans cette dernière partie, nous chercherons une solution amont au problème de pollution plastique dans les océans en nous demandant si les nouveaux plastiques biodégradables peuvent constituer une solution envisageable.

Méthodes et moyens envisagés

Nous avons envisagé plusieurs moyens et méthodes afin de mener à bien notre projet :

  • Logiciels de modélisation pour le trajet des déchets.
  • Données océanographiques et satelitaires.
  • Logiciel d'Analyse du cycle de vie SimaPro
  • Base de données EcoInvent
  • Code de l'Environnement.

 

Contacts potentiels

Nous avons envisagé de contacter les personnes suivantes qui peuvent  nous apporter leur expertise et leurs conseils dans différents domaines :

  • Boyan Slat, étudiant néerlandais  : à l’origine du projet "The Ocean Cleanup Array".
  • Personnel du projet MED : une des missions de ce projet est l’étude de l’abondance des microplastiques et de leur dangerosité en mer Méditerranée.
  • François Galgani, chef de projet à l'Ifremer : Il est chargé de projets environnementaux en Méditerranée, aide au projet MED et a participé à la rédaction du livre "une mer propre, mission impossible? ".
  • Michael Murray, PDG de Cynar PLC Green Fuel : Usine de valorisation du plastique en diesel.
  • LEGOS : Laboratoire d'Études en Géophysique et Océanographie Spatiales

Diagramme de Gantt

Le projet se divise en trois grandes phases : la première correspond aux étapes de préparation du projet (avant projet), la deuxième quant à elle concerne la réalisation du projet, enfin la dernière correspond au rendu final.

Le calendrier de réalisation du projet est présenté ci-dessous sous la forme d'un diagramme de Gantt. Celui-ci a été construit à l'aide du logiciel Microsoft Project. Cette représentation nous permet de planifier  le projet et d'affecter les ressources aux diverses tâches à effectuer. On évite ainsi d'éventuels conflits de ressources et grâce à un suivi régulier, le projet ne prend pas de retard.

Ce diagramme de Gantt reste cependant provisoire ; plusieurs modifications seront apportées à la fin de l'avant projet.

 

Cahier des charges des binômes

Cahier des charges Binôme "Devenir des déchets dans l'océan"

Contexte et objectifs

Contexte :

Les océans recouvrent plus de 70% de la surface de la Terre mais reste peu connus des hommes. Des tentatives ont été faites pour mieux comprendre et appréhender les courants océaniques. Des études ont ainsi pu décrire les courants principaux et donner une idée globale des mouvements océaniques. Cependant, ces derniers sont influencés par de nombreux paramètres, plus ou moins prévisibles et donc plus ou moins modélisables (climat, rotation de la terre, salinité…).Il est donc difficile de prévoir le trajet d’un objet dans l’océan mais donner un aperçu global reste possible.

source : cea.fr

Objectif :

Dans cet axe, nous nous intéresserons aux trajets des déchets dans les océans. Pour cela, nous ferons préalablement une étude des courants marins. Nous nous pencherons ensuite sur une quantité de déchets fictifs à partir de leur arrivée dans l’océan. Le but est de proposer un panel de trajets potentiellement suivi par des déchets à partir d’un point donné. Nous ne sommes pas en mesure d’avoir des certitudes sur les chemins parcourus par les déchets. Nous proposerons donc des chemins préférentiels. Nous bornerons notre étude à l'Océan Atlantique Nord.

Une partie de notre projet sera consacrée à l'étude de la dégradation des déchets durant leur trajet dans l’océan, afin de déterminer, suivant leur temps de trajet, l'état dans lequel ils arriveront dans la zone de convergence.

Méthodologie

Dans un premier temps, nous ferons une étude bibliographique concernant les données existantes sur les courants marins et leurs modélisations. Nous chercherons à extraire les informations nécessaires nous permettant d'avoir une idée globale des mouvements océaniques et de pouvoir finalement faire notre propre modélisation du gyre Atlantique Nord. Nous ferons également dans cette phase des recherches bibliographiques sur le déplacement des déchets plastiques dans l'océan, entre autre sur un possible suivi satellitaire.

 

La deuxième partie du projet sera consacrée à la modélisation elle-même, d'une part des courants océaniques de l'Atlantique Nord et d'autre part des trajets potentiels des plastiques dans cette zone. Pour cela, nous envisageons d'utiliser des modèles océaniques tels que HYCOM/NCODA ainsi que des langages de programmation (fortran 90, Matlab). Le but à terme est de coupler les modélisations des courants aux trajets des déchets plastiques. Pour ces deux parties, nous chercherons à être épaulés par un ou des océanographes.

 

Enfin, nous chercherons à comprendre un peu mieux les mécanismes de dégradation des plastiques au cours de leurs trajets. Les mécanismes chimiques et biologiques seront étudiés. Ici, une expérience est envisageable (réacteur batch sous UV avec suivi en spectrophotométrie UV-vis).

 

 

Diagramme de Gantt

Cahier des charges Binôme "Revalorisation des déchets : étude économique"

Contexte et objectifs

Contexte :

En France et dans de nombreux pays, le plastique recyclé couvre moins de 5% de nos besoins. C'est une ressource très mal recyclée, du fait de sa très grande diversité. En effet, il existe plus de 700 plastiques, présentant chacun des caractéristiques physicochimiques différentes. 

Dans l'eau, le plastique ne disparaît pas: il se décompose en microparticules qui se trouvent à la surface et accumulent les polluants environnants.

Objectifs :

En se basant sur le projet de barrage flottant "Ocean Cleanup Array", notre binôme réalisera une analyse économique de l'extraction et de la revalorisation des microparticules plastiques polluées.

 
           

source: http://www.faiteslepleindavenir.com/2013/08/13/nettoyer-les-mers-grace-a...

Nous présenterons dans un premier temps le projet "Ocean Cleanup Array", puis réaliserons l'analyse économique de l'extraction des plastiques de l'eau vers la terre ferme. Après avoir étudié les formes possibles de revalorisation des plastiques extraits et sélectionné les méthodes les plus adaptées, nous effectuerons une analyse économique de chacune des méthodes retenues. Enfin, nous ferons un bilan des coûts et gains attendus, de l'extraction à la valorisation, afin de déterminer la méthode la plus rentable dans ce contexte d' étude.

 

Méthodologie

Voici les méthodes envisagées pour les différentes étapes de notre étude:

Tout d'abord, nous réaliserons une étude bibliographique concernant le projet "Ocean Cleanup Array" ainsi que les différentes formes de valorisation du plastique.

Nous réaliserons ensuite les analyses économiques de l'extraction et de la valorisation des déchets extraits grâce au logiciel Excel. Pour ce faire, nous estimerons par exemple le volume de déchets à extraire, les coûts de transport par bateau, ainsi que le coût de construction des barrages. Nous estimerons également les gains possibles pour chaque méthode de revalorisation retenue, à savoir incinération et transformation en diesel, afin de déterminer la rentabilité du projet.

                                                            

source: http://www.cynarplc.com/

Tout au long de la réalisation du projet, nous prendrons contact avec des intervenants extérieurs, afin d'obtenir des données ou des conseils.

Diagramme de Gantt

Cahier des charges Binôme "Les bioplastiques : une solution?"

Contexte et objectifs

Contexte:

Pour faire face au problème de la pollution plastique des océans, deux types d'approches sont envisageables. Nous avons vu précédemment la possibilité d'extraire et de revaloriser les plastiques accumulés au sein des gyres océaniques. Nous nous intéresserons ici à une solution amont qui consiste à remplacer les plastiques "traditionnels" par des nouveaux matériaux biodégradables et plus respectueux de l'environnement : les bioplastiques.

    

                                                                                                                   http://pakbec.blogspot.fr/2010_04_01_archive.html

Objectifs:

Le but de cette partie est de comparer l'impact environnemental des deux types de plastiques. Pour cela, nous considérons quatre filières possibles : Les plastiques traditionnels issus de la pétrochimie avec une revalorisation après extraction dans les océans (cf. axe II) soit par incinération, soit par conversion en diesel, et les plastiques biodégradables issus eux aussi de la pétrochimie ou de la biomasse.

Méthodologie

Pour comparer les impacts environnementaux des plastiques traditionnels à ceux des bioplastiques, nous nous dirigerons naturellement vers une analyse de cycle de vie (ACV). Cette méthode consiste à quantifier les différentes émissions d'un produit tout au long de son cycle de vie, de l'extraction des matières premières jusqu'à son traitement en fin de vie.

Pour cela nous utiliserons le logiciel d'ACV SimaPro et la base de données associée EcoInvent. Nous nous fixerons une unité fonctionnelle de 1kg de plastique et étudierons deux types de bioplastiques biodégradables, l'un issu de la pétrochimie et l'autre de la biomasse. Par ailleurs, en accord avec le binôme travaillant sur la revalorisation des plastiques océaniques, nous envisagerons deux types possibles de revalorisation : l'incinération et la production de diesel. Ci-dessous figure le schéma des différentes filières que nous allons comparer entre elles lors de notre étude.

 

Diagramme de Gantt