Créée en 2014 sous le portage de l’école d’ingénieurs IMT Lille Douai, la chaire industrielle ECOSED (ECOnomie circulaire des SEDiments) a été renouvelée fin juin 2019. La nouvelle chaire, baptisée ECOSED DIGITAL 4.0, a cette fois-ci un ancrage national en étant une chaire IMT (Institut Mines Télécom) portée par l'IMT Lille-Douai et soutenue par la fondation Mines Télécom. Dotée d’une équipe d’une dizaine de chercheurs sous la responsabilité scientifique du Professeur titulaire de la chaire, Nor-Edine ABRIAK, elle a été rejointe par d'autres écoles de l'IMT, et dispose d’un large panel de partenaires institutionnels comme des collectivités locales (région, département, ville) tels que le ministère de l’Ecologie, du Développement durable et de l’Energie, la région Hauts-De-France, le département du Nord, la Métropole Européenne de Lille, ainsi que des partenaires industriels tels que des gestionnaires de voies d’eau et d’infrastructures portuaires, des producteurs et utilisateurs de matériaux alternatifs pour le bâtiment et les travaux publics, des bureaux d’études... Parmi tous ces acteurs, on pourra citer par exemple le Grand Port Maritime de Dunkerque, les groupes COLAS, EQIOM et Gagneraud Construction, Voie Navigable de France (VNF), Neo-Eco engineering, Baudelet, Nord Asphalt, NGE, etc.

Des déchets à valoriser

La problématique de la valorisation des sédiments issus du dragage des fonds marins et fluviaux n’est pas nouvelle. L'enjeu est de trouver une utilisation à ces matériaux considérés jusqu'alors comme des déchets, au mieux utilisés pour réaliser des aménagements paysagers le long des canaux ou des ports.

La piste la plus prometteuse consiste à employer ces matières minérales dans les matériaux de construction pour les travaux publics (techniques routières et bétons). En effet, la consommation européenne de matériaux granulaires dans ce secteur dépasse aujourd’hui les 3,6 milliards de tonnes/an. Parallèlement, l'exploration et l'exploitation des gisements doivent composer avec les contraintes environnementales, réglementaires comme sociétales.

Ainsi, depuis plus de 20 ans, les collectivités locales, les autorités portuaires et les gestionnaires de voies et d'infrastructures fluviales ont lancé plusieurs initiatives et projets pour répondre à ce besoin, comme le SEDILAB de la Région Hauts de France, ou la démarche de coopération nationale SEDIMATERIAUX.

Une chaire pluridisciplinaire pour doper l'économie circulaire

La chaire ECOSED DIGITAL 4.0 combine l'approche académique de production des connaissances et le développement de « preuve de concepts » avec des prototypes destinés à être transférés au monde socio-économique.

L'enjeu est de structurer une filière sur des résultats concrets, aussi bien techniques qu'économiques. En effet, ce sont les coûts évités de « mise en décharge », qui vont « sponsoriser » l'économie circulaire, en incitant à valoriser les sédiments.

Une approche pluridisciplinaire s'impose pour caractériser ces derniers, à partir d'échantillons, ainsi que les bétons obtenus en incorporant une fraction variable de sédiments. Des ouvrages à échelle réelle construits avec des matériaux-test, pourront être carottés afin d'en déterminer les propriétés mécaniques, géotechniques et environnementales.

Diverses études visent à relier les propriétés macroscopiques des bétons aux microstructures qui les composent, une approche réalisée grâce à la modélisation numérique et à des moyens d'essais expérimentaux de pointe, tels qu’un microscope électronique à balayage équipé de bancs de nano-indentation ou nano-traction. La fabrication additive 3D mortier/béton fait aussi l'objet d'investigations.

Enfin, dans ce contexte visant à développer et à optimiser des filières de valorisation des sédiments, l’évaluation et la maîtrise des paramètres environnementaux, en tenant compte de l’ensemble des impacts de la filière, sont des enjeux cruciaux pour la gestion durable de ces sédiments. Cela passe notamment par une approche de recherche de la « meilleure technique disponible ». Ainsi, des essais divers (percolation, etc.) visent à caractériser le relargage par les matériaux cimentaires des éléments toxiques ; de plus, des procédures expérimentales sont développées en parallèle, afin d’optimiser les filières de valorisation et faciliter ainsi leur transfert dans le monde socio-économique.

Publié le 04/07/2019

Arthur Amiel