MIT conçoit des récifs offshore écologiques pour protéger les côtes et la vie marine

Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA

Une équipe du MIT espère fortifier les côtes avec des « récifs architecturés » — des structures offshore durables conçues pour imiter les effets de tamponnement des vagues des récifs naturels tout en fournissant des poches pour les poissons et autre vie marine. (Image : Avec l'aimable autorisation de Michael Triantafyllou, et al)

Une équipe du MIT espère fortifier les côtes avec des « récifs architecturés » — des structures offshore durables conçues pour imiter les effets de tamponnement des vagues des récifs naturels tout en fournissant des poches pour les poissons et autre vie marine.

Le design de récif de l'équipe se centre sur une structure cylindrique entourée de quatre lames ressemblant à des gouvernails. Les ingénieurs ont trouvé que quand cette structure se dresse face à une vague, elle brise efficacement la vague en jets turbulents qui dissipent finalement la majeure partie de l'énergie totale de la vague. L'équipe a calculé que le nouveau design pourrait réduire autant d'énergie de vague que les récifs artificiels existants, en utilisant 10 fois moins de matériau.

Les chercheurs prévoient de fabriquer chaque structure cylindrique à partir de ciment durable, qu'ils mouleraient dans un motif de « voxels » qui pourraient être assemblés automatiquement, et fourniraient des poches pour les poissons à explorer et autre vie marine à s'installer. Les cylindres pourraient être connectés pour former un long mur semi-perméable, que les ingénieurs pourraient ériger le long d'une côte, à environ un demi-mille du rivage. Basés sur les expériences initiales de l'équipe avec des prototypes à l'échelle de laboratoire, le récif architecturé pourrait réduire l'énergie des vagues entrantes de plus de 95 pour cent.

« Ce serait comme un long brise-lames », a dit le professeur Michael Triantafyllou. « Si les vagues font six mètres de haut en venant vers cette structure de récif, elles seraient finalement moins d'un mètre de haut de l'autre côté. Donc, cela tue l'impact des vagues, ce qui pourrait prévenir l'érosion et les inondations. »

L'équipe a plutôt cherché des façons d'ingénier un récif artificiel qui dissiperait efficacement l'énergie des vagues avec moins de matériau, tout en fournissant un refuge pour les poissons vivant le long de toute côte vulnérable.

« Rappelez-vous, les récifs coralliens naturels ne se trouvent que dans les eaux tropicales », a dit Triantafyllou. « Nous ne pouvons pas avoir ces récifs, par exemple, au Massachusetts. Mais les récifs architecturés ne dépendent pas de la température, donc ils peuvent être placés dans n'importe quelle eau, pour protéger plus de zones côtières. »

Le design de récif architecturé de l'équipe a grandi à partir de deux problèmes apparemment sans rapport. Les chercheurs du CBA développaient des structures cellulaires ultralégères pour l'industrie aérospatiale, tandis que les chercheurs de Sea Grant évaluaient la performance de préventeurs d'éruption dans les structures pétrolières offshore — des vannes cylindriques utilisées pour sceller les puits de pétrole et gaz et les empêcher de fuir.

Les tests de l'équipe ont montré que l'arrangement cylindrique de la structure générait une grande quantité de traînée. En d'autres termes, la structure semblait être particulièrement efficace pour dissiper les flux de pétrole et gaz à haute force. Ils se sont demandés : Le même arrangement pourrait-il dissiper un autre type de flux, dans les vagues océaniques ?

« Nous exploitons cette turbulence et ces puissants jets pour finalement dissiper l'énergie des vagues », a dit le co-auteur Jose del Auila Ferrandis.

Une fois que les chercheurs ont identifié une structure optimale de dissipation de vagues, ils ont fabriqué une version à l'échelle de laboratoire d'un récif architecturé fait d'une série de structures cylindriques, qu'ils ont imprimées en 3D en plastique. Chaque cylindre de test mesurait environ 30 cm de large et 1,2 m de haut. Ils ont assemblé un certain nombre de cylindres, chacun espacé d'environ 30 cm, pour former une structure ressemblant à une clôture, qu'ils ont ensuite abaissée dans un bassin à vagues au MIT. Ils ont ensuite généré des vagues de diverses hauteurs et les ont mesurées avant et après le passage à travers le récif architecturé.

« Nous avons vu les vagues se réduire substantiellement, alors que le récif détruisait leur énergie », a dit Triantafyllou.

L'équipe a aussi regardé à rendre les structures plus poreuses et amies des poissons. Ils ont trouvé que, plutôt que de faire chaque structure à partir d'une dalle solide de plastique, ils pourraient utiliser un type de ciment plus abordable et durable.

Pour plus d'informations, contactez Abby Abazorius à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer JavaScript pour la visualiser. ; 617-253-2709.