Description des groupes thématiques

texte introduction

GT-0 : Optimisation digitale 4.0

La gestion durable des sédiments de dragage et leur valorisation est une problématique souvent liée à des contraintes économiques, techniques, sociales et environnementales. Les décideurs et gestionnaires de ces sédiments se trouvent alors confrontés à des choix de gestion souvent difficiles à résoudre. Dans ce travail, notre objectif est de modéliser ces différentes contraintes à travers un modèle mathématique basé sur l’expérimentation et l’état des connaissances lié à ces sous-produits. Nous allons ainsi élaboré un logiciel d’optimisation de la gestion de sous-produits industriels. La fiabilité de l’outil sera validée par une étude comparative entre résultats expérimentaux et de modélisation.

La robustesse d’un modèle mathématique est appréciée à travers son temps d’exécution et la validité des résultats obtenus. Afin d’apprécier cette fiabilité nous avons appliqué notre modèle sur la gestion des sédiments de dragage et l’optimisation de leur valorisation. Dans l’organigramme ci-dessous est représentée la démarche scientifique globale utilisée pour la valorisation des sédiments de dragage dans des applications routières.

La valorisation des sédiments de dragage passe par 6 étapes principales :

  1. Zonage : localisation du gisement potentiel à draguer
  2. Dragage : qui peut être mécanique ou hydraulique
  3. Stockage : fonction de la nature environnementale du sédiment
  4. Traitement / formulation
  5. Validation laboratoire
  6. Validation in situ

Objectifs du groupe de travail 

 La valorisation optimale des sédiments de dragage est une préoccupation nationale et mondiale en plein développement que ce soit sur le plan scientifique ou sur le plan politique et réglementaire. De gros enjeux économiques et environnementaux poussent les gestionnaires des sédiments à trouver des solutions durables et viables. Dans ce contexte de nombreux industriels ainsi que les pouvoirs publics souhaitent lancer des projets d’envergure de plusieurs millions d’euros pour la réalisation d’ouvrages à échelle 1 afin de démontrer la faisabilité technico-économique et environnementale de la valorisation des sédiments de dragage. Parmi les industriels régionaux impliqués sur le sujet, on peut citer COLAS, GPMD, VNF, NEO-ECO, EQIOM, NORD ASPHALTE, BIOSYNERGIE, …, le Département du NORD, l’Agence de l’eau, la Métropole Européenne de Lille et la Région Hauts-de-France. Une des  nouvelles pistes explorée dans le cadre de la chaire est la centralisation de la data et l’optimisation des solutions de valorisation via des outils et logiciels de recherche opérationnels et d’intelligence artificielle. Ce travail très ambitieux est multidisciplinaire et nécessitent des compétences scientifiques des équipes de recherche dans les domaines de la géotechnique, mécanique, physicochimie, biologie, rhéologie, modélisation, l’optimisation opérationnelle et l’intelligence artificielle. Ce groupe de travail positionné sur l’optimisation Digitale 4.0 est donc au cœur de la chaire ECOSED DIGITAL 4.0 et a pour ambition principale de créer un outil logiciel pour l’optimisation des filières de gestion des sédiments déposés à terre.

En conclusion cet outil pourra permettre de répondre aux points suivants qui peuvent être posés par les futurs utilisateurs :

  • Comment analyser mes données sédiments sur un SIG?
  • Dans quelle application puis-je utiliser mes sédiments et à quel prix?
  • Quelle est le coût économique de l’utilisation de mes sédiments dans une application cible?
  • Puis je développer une filière ?

Les futurs utilisateurs de l’outil :

  • Les gestionnaires de voie d’eau / sédiments,
  • Industrielles et bureaux d’études,
  • Collectivités,
  • Chercheures et étudiants,

Retombés 

  • Promouvoir de nouveaux partenariats entre les parties prenantes de la chaire,
  • Avancées technologiques et scientifique majeurs dans la gestion des sédiments (recherche + transfert technologique),
  • Aide à la création de nouvelles filières de valorisation et de nouveaux marchés dans la région des hauts de France,
  • Mis à disposition d’outils pour la préservation des ressources,
  • Participation dans la transition énergétique et le développement durable de nos territoires,
  • Communication vers la communauté scientifique et le grand public,
  • Positionnement scientifique et rayonnement,
  • Contribution au renforcement du Leadership de la région haut de France dans la thématique de la valorisation des sédiments

Programme de travail

 La création d’un outil logiciel nécessite la mise en place d’une base de données et l’intégration des outils et modèles mathématiques permettant l’élaboration de formulations fiables d’un point de vue technique. Les principales composantes de cet outil logiciel sont illustrées dans le schéma ci-dessous.

GT-1 ACCEPTABILITÉ ENVIRONNEMENTALE

Description du GT 1 : Acceptabilité environnementale des sédiments en technique routière

Responsable Scientifique : Dr. HDR. Yannick MAMINDY-PAJANY

Pilote Industriel : Christophe PRIEZ (COLAS)

Depuis trois décennies de nombreux projets R&D menés sur le territoire national et à l’international ont permis de démontrer que la valorisation des sédiments dans le secteur des travaux publics ne présentait pas de difficultés majeures sur le plan technique. Cependant, même si les produits fabriqués en laboratoire, à échelle pilote ou lors d’essais industriels ont les qualités techniques requises, la mise sur le marché de ces nouveaux matériaux se heurte très généralement aux contraintes induites par la fabrication de produits à partir d’un gisement de déchets hétérogènes contenant des substances chimiques d’origines naturelles et anthropiques. Dans ce contexte, les gisements de sédiments destinés aux filières de valorisation doivent aussi vérifier des conditions d’acceptabilité d’un point de vue environnemental notamment au regard des émissions de substances chimiques dans l’eau.

Dans le cadre de ce groupe de travail, de nouveaux matériaux routiers élaborés à partir de sédiments de dragage et de curage feront l’objet d’une caractérisation approfondie dans le but d’estimer les impacts potentiels que les scenarii d’usage seront susceptibles d’engendrer sur le milieu récepteur dans des conditions environnementales normales ou exceptionnelles.

 

 

GT-7 MODELIsation et Etude de Procédés industriels appliquées à la problématique des SEdiments

Responsable Scientifique : Dr. Patrick Pizette

a. DESCRIPTION ET OBJECTIFS

En se basant sur les préconisations de la REV3 en Hauts-De-France (troisième révolution industrielle), le Groupe de travail MODELISED (Modélisation et Etude de Procédés industriels appliquée à la problématique des sédiments) a pour objectif de proposer une offre technologique basée sur le développement d’approches numériques innovantes et sur un support orienté R&D étude de procédés industriels en vue de favoriser le soutien du développement des différentes filières de valorisation des sédiments dans le contexte de l’économie circulaire.
Dans le cadre de la chaire, les deux objectifs majeurs du groupe de travail MODELISED sont :
– Etudier l’intégration des sédiments dans les installations industrielles pour différentes filières de valorisation. En particulier, un focus sera fait sur l’intégration des sédiments directement en carrière en voyant les carrières comme un outil d’industrialisation (Introduction dans le process de matières minérales issues de sous-produits, de co-produits industriels comme l’argile, les sédiments et autre produits issus de l’économie circulaire locale).
– Développer un appui modélisation numérique pour comprendre et étudier l’aspect granulaire des sédiments en mettant en place des aspects de prédiction et d’optimisation tout en prenant en compte les différents possibles d’état hydrique des sédiments.

b. MÉTHODOLOGIE

Au niveau des approches de modélisation, les sédiments sont appréhendés comme un matériau granulaire. Un matériau granulaire peut être défini comme un conglomérat de matériaux solides divisés qui se caractérise par une perte d’énergie des particules macroscopiques lors de leurs interactions (choc, frottement, etc.). Devant la complexité des sédiments et leur utilisation dans des procédés industriels, les études R&D utilisent principalement des approches empiriques.
Dans le cadre du GT MODELISED, des approches numériques de modélisation granulaire faisant appel aux calculs Haute Performance sont développés afin de permettre soit d’optimiser les procédés industriels en étudiant les changements d’échelle (essais de laboratoire/installation industrielle), soit d’aider à la conception des équipements de traitement des installations industrielles.