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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, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient beaucoup plus lourds. Pas étonnant que cette invention ait fait l’objet du prix Nobel de chimie 2019, décerné à parts égales à John Goodenough (Américain, 97 ans), Stanley Whittingham (Britannique, 78 ans), Akira Yoshino (Japonais, 71 ans).

Une pile est toujours composée de deux bornes, les électrodes, constituées de matériaux différents. Dans les grandes lignes, voici comment fonctionne une pile. Le matériau employé à la borne négative - appelée anode - perd des électrons et produit ainsi des ions positifs, des cations : il y a oxydation. Electrons et cations se précipitent alors par deux chemins différents vers l’autre borne, celle qui est positive - appelée cathode - où ils se rejoignent. Tandis que les cations y vont par l’intérieur de la pile en traversant un liquide, un milieu pâteux, les électrons passent par le circuit extérieur et alimentent le dispositif électrique.  A la cathode, les cations récupèrent ainsi leurs électrons : il y a réduction. Bien entendu, l’aptitude des deux matériaux à céder des électrons doit être différente, afin que l’un en cède et l’autre en récolte. Cette aptitude, appelée aussi potentiel, est mesurée en volts. Plus l’écart des aptitudes est important, plus la différence de potentiel ou ddp est grande, et plus la pile possède un « voltage » élevé.

Dans le tableau périodique des éléments, le meilleur donneur est justement… le lithium qui, de plus, a le gros avantage d’être très peu dense (0,5 g/cm3). Une pile avec une anode en lithium peut donc être très légère. Malheureusement, le lithium pur, métallique, s’oxyde très facilement et peut s’enflammer voire exploser au contact de l’eau. Grâce aux recherches menées au cours des années 1970 et 1980, les premières batteries sûres au lithium voient le jour en 1991 et commencent à équiper l’électronique portable. Généralement, à l’anode, les atomes de lithium sont intercalés (insérés) dans du carbone et lors de l’usage de la pile, les cations lithium ayant quitté le carbone migrent à travers un polymère avant de s’insérer à la cathode, constituée d’oxyde de cobalt. Dans une telle configuration, la ddp peut atteindre 3 voire 4 volts. Lors de la charge, c’est le processus inverse qui a lieu.
Même si le prix Nobel de cette année vient couronner cette invention, le lithium n’a pas dit son dernier mot. En effet, un gros progrès serait réalisé lorsqu'aura été mis au point une batterie sûre avec du lithium pur à l’anode et pourquoi pas avec du fluor, qui est le meilleur receveur, à la cathode. Des prix Nobel à venir…

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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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