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COVID-19, le B-A BA - l'émergence

By Felipe Esquivel Reed - Own work, CC BY-SA 4.0, COVID-19 virion

Une nouvelle épidémie de coronavirus

En décembre 2019, dans la ville chinoise de Wuhan (province de Hubei), apparaissent les premiers cas d'une pneumonie d’allure virale et d’origine alors inconnue. ...

L'histoire urbaine ... dans les égouts

Une carotte servant d'archive

Le projet Golden Spike, réalisé entre 2017 et 2018 à l’ISTO (Institut de la Terre d’Orléans) avec le soutien d’Orléans Métropole et la participation de chercheurs de l’Institut Pierre Simon Laplace (LSCE-IPSL), vise à ...

Physique de l’espresso

Une recette ancestrale

Dans les grandes lignes, depuis son invention en 1884, la préparation d’un espresso consiste à forcer de l’eau chaude à passer assez rapidement à travers du café moulu très fin. Plus précisément, la température de l’eau ...

Des panneaux solaires bifaces

Les panneaux solaires : du silicium « dopé »

Dans un panneau solaire, l’énergie lumineuse est convertie en courant électrique, grâce à l’effet photoélectrique où un photon arrache un électron à un atome. Pour cela, il faut ...

Les électrons peuvent s’écouler comme l’eau

Lorsque l’eau s’écoule dans un tuyau, ce sont les interactions entre ses molécules qui la freinent. A l’inverse, lorsque des électrons s’écoulent dans un fil conducteur, c’est avant tout le fil lui-même qui les freine. Une équipe de chercheurs britanniques et israéliens, ...

Les cristaux temporels

Réseaux cristallins associés à l'eau. by Psi?edelisto, based on version by Dbuckingham42 - Own work, CC BY-SA 4.0,

Cristal et brisure de symétrie 

Un cristal est un état de la matière dans lequel les atomes sont ordonnés selon une périodicité spatiale ...

Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, les charges électriques ne peuvent être mises en mouvement, contrairement à ce qui se passe avec les métaux, qui sont conducteurs. Les semi-conducteurs ont un comportement intermédiaire. Afin qu’ils conduisent, il leur faut un petit apport d’énergie de l’extérieur, par exemple thermique. Dans le cas contraire, ils sont isolants. De ce fait, leur résistance décroît avec une élévation de température, un comportement opposé à celui des métaux, dont la résistance décroît à mesure qu’ils sont refroidis. La résistance électrique qu’offre un métal au passage du courant résulte d’une part des défauts cristallins, d’autre part de l’agitation thermique.

La supraconduction

Malgré tout, certains métaux et alliages métalliques, généralement mauvais conducteurs à température ambiante (plomb, étain, mercure…), offrent une résistance nulle au passage du courant à très basse température, même s’ils ne sont pas exempts de défauts. Lors de leur refroidissement, leur résistance diminue normalement, mais tombe brutalement à zéro en dessous d’une température critique. Ce phénomène de conduction parfaite, découvert en 1911, a été nommé supraconduction. A la température critique, un changement d’état électronique prend place et permet au courant de ne rencontrer aucune résistance, malgré les défauts cristallins. Depuis les années 1950, les physiciens expliquent ce changement d’état par un appariement des électrons : ils se regroupent par deux, formant de nouvelles particules appelées « paires de Cooper », lesquelles circulent sans perte d’énergie, d’où la conduction parfaite.  Ce changement de comportement radical est dû au fait qu’en raison de leur spin demi-entier (+1/2 ou -1/2), les électrons se comportent « comme des billes », ils se percutent et se gênent, tandis que les paires de Cooper possèdent un spin entier (0 ou 1) et se comportent  « comme la lumière »,  elles se traversent sans se gêner.

Facétieuses paires de Cooper

Reste que la physique des supraconducteurs - surtout non métalliques - est loin d’être bien comprise, de même que celle des paires de Cooper. Ainsi, en 2007, on découvre que dans certains matériaux, les paires de Cooper peuvent être piégées, si bien que ces matériaux sont des isolants. La découverte extraordinaire récente vient de révéler que juste au-dessus de leur température critique, certains matériaux offrent une résistance non nulle au passage du courant constitué pourtant… de paires de Cooper !
A présent, on connaît donc les supraconducteurs, mais aussi des isolants et des conducteurs à paires de Cooper. Gageons que la découverte de semi-conducteurs à paires de Cooper arrivera un jour.

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Valoriser les coquillages en récifs
Le projet RECIF, de l’ESITC de Caen, vise à valoriser les coquilles issues de l’industrie conchylicole. Ces coproduits sont utilisés pour mettre en place des récifs artificiels, comme celui immergé dans la rade Cherbourg en 2015.

Valoriser les coproduits marins

Les coquilles représentent près de 90 % en masse des mollusques. Deuxième producteur conchylicole en Europe, la France produit chaque année près de 200 000 tonnes de coquillages issus de la conchyliculture et 50 000 tonnes de coquillages issus de la pêche. Débarrassés de leur chair lors de leur traitement par l'industrie agro-alimentaire, ces coquillages sont considérés comme des déchets, mis en décharge ou broyés pour amender les sols agricoles. Comment mieux valoriser cette ressource locale ?

Avec 250 000 tonnes de coquillages issues chaque année de la pêche et de la conchyliculture, le potentiel de valorisation de ces coproduits coquilliers est pourtant important. Plusieurs études et recherches se sont penchées sur la question d’utiliser ces matériaux dans les domaines de la construction. Le laboratoire de l’École Supérieure d’Ingénieurs des Travaux de la Construction (ESITC) de Caen pilote depuis 2011 le projet VECOP, qui consiste en la réutilisation des coproduits marins en éco-pavés drainants. Ce projet a lui permis de maîtriser le processus de traitement et de transformation des coquilles vides en granulats.

Avec le projet européen RECIF, lancé en avril 2013, l’ESITC de Caen a pour objectif de trouver une voie de valorisation des coquillages, très présents sur les côtes normandes, en vue d’améliorer la gestion des ressources marines et de la biodiversité. En utilisant ces coproduits pour construire des récifs artificiels, il s’inscrit dans le cadre de l’implantation d’éoliennes offshore, ainsi que des réflexions et des actions pour l’amélioration de l’écosystème de la Manche.

Améliorer la gestion des ressources marines

Le projet RECIF s’est déroulé en trois phases :

  • Première phase, l’étude des matériaux et de l’impact environnemental des bétons recyclés.

Des coquilles de pétoncles concassées et broyées ont été intégrées en éprouvettes à une matrice de ciment, afin de caractériser les propriétés du béton. Des parpaings fabriqués à partir de produits coquilliers ont ensuite été immergés à titre expérimental, afin de suivre leur colonisation. Les organismes pionniers tels que les algues sont venus s’accrocher dès les premières semaines, suivis de micro-organismes, de crabes et de crevettes. La dynamique met environ cinq ans avant d’aboutir à un milieu stabilisé.

  • Deuxième phase, la production et l’installation de récifs artificiels.

En 2015, le projet RECIF a abouti à l’immersion, au large de Cherbourg, de douze modules destinés à compenser la suppression d’une partie de la digue où des pêcheurs avaient l’habitude de mouiller leurs casiers.

  • Troisième phase, le suivi du processus de colonisation sur cinq ans.

Ce suivi environnemental servira à évaluer son impact et sa productivité, notamment dans son rôle de nurserie pour les espèces visées. Un des enjeux principaux de ce projet est de comprendre le rôle des récifs dans les phénomènes d’enrichissement de la biodiversité afin d’améliorer la production de l’écosystème marin et développer ainsi des ressources pour les pêcheurs.

De manière plus générale, l’immersion de récifs artificiels fabriqués à partir de coproduits coquilliers, pourrait servir à augmenter les ressources halieutiques sur des fonds plats et sableux comme en mer de Manche, ainsi qu’à créer des zones refuges pour des espaces menacées ou dérangées. L’utilisation de tels bétons aussi serait envisageable pour la réalisation de quais et d’ouvrages portuaires immergés.

En savoir plus

Le site du projet RECIF

L’économie circulaire du béton, sur Sciences en ligne

RECIF recycle les coquillages dans du béton

Innovation : des récifs artificiels écologiques pourraient préserver la biodiversité lors d'implantation d'éoliennes en mer

Immersion d'un récif artificiel réalisé à partir de coquilles vides

Arthur Jeannot
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