Plus haut, plus fort et meilleur pour la vie marine

MIAMI – Les digues, malgré des innovations plus naturelles comme les rivages «vivants», ne vont nulle part en Floride – sauf vers le haut.

Avec des milliers de kilomètres de côtes faisant face à deux pieds d’élévation du niveau de la mer d’ici 2060, certaines villes et certains comtés, dont Miami-Dade, demandent déjà une augmentation des hauteurs standard des digues. Et bon nombre des digues à venir dans les décennies à venir promettent d’être différentes – non seulement plus solides et plus durables, mais mieux conçues pour absorber les vagues et réduire les dommages à la mer ou au fond de la baie adjacents.

Une nouvelle approche en développement par l’Université de Miami est même spécifiquement conçue pour fournir un habitat aux coraux, aux mangroves et à d’autres formes de vie marine.

« Nous devons arrêter de faire les choses comme nous l’avons fait au cours des dernières décennies », a déclaré Esber Andiroglu, professeur agrégé à l’Université de Miami, spécialisé dans la construction des digues du futur. « C’est le moment d’innover »

Il fait partie des scientifiques universitaires et des entreprises privées qui conçoivent de nouvelles technologies pour améliorer la construction de digues, qui devrait être une activité en plein essor dans les décennies à venir. Selon une estimation, il pourrait en coûter 75 milliards de dollars pour élever et réparer tous les murs existants en Floride d’ici 2040.

Plus dur, meilleur, plus rapide, plus fort

La première chose que vous remarquerez à propos de la toute nouvelle digue le long du Treasures on the Bay Condominium de North Bay Village est qu’elle est plus haute qu’elle ne l’était auparavant. L’autre changement majeur est impossible à détecter car il est enfermé dans du béton.

Environ 50 pieds du capuchon de la digue ne sont pas entrelacés avec les tiges d’acier habituelles, appelées barres d’armature, qui renforcent la grande majorité des bâtiments. Au lieu de cela, il utilise des barres de polymère renforcé de fibres de verre. Il est deux fois plus solide que l’acier, pèse environ 75 % de moins et surtout, il ne se corrode pas.

C’est une faiblesse courante avec les barres d’armature utilisées dans les projets exposés à l’air et à l’eau salins. C’est pourquoi tant de bâtiments côtiers plus anciens commencent à présenter des fissures menaçantes s’ils sont laissés sans surveillance.

« Le renforcement avec des fibres polymères éliminerait complètement ce problème », a déclaré Andiroglu, qui a conçu la nouvelle digue. La barre d’armature en polymère est bien testée, a-t-il dit, et de plus en plus utilisée par le ministère des Transports de Floride sur des projets vulnérables à l’air salin.

Le coût initial est d’environ 10 à 15 % supérieur à celui de l’acier, a-t-il déclaré, mais à long terme, il sera moins cher car il a une durée de vie beaucoup plus longue – 100 ans ou plus, selon certaines études. Et le prix est susceptible de diminuer à mesure que son utilisation devient plus courante.

Les digues conçues comme des briques LEGO pourraient également aider à réduire les coûts de leur construction à l’avenir. Le laboratoire d’Andiroglu expérimente des pièces modulaires qui pourraient être ajoutées au besoin. Cela pourrait être utile car l’élévation du niveau de la mer pousse les codes de construction côtiers plus élevés.

« Les gens disent toujours » mais si je le construis trop haut, je perds mes vues « , et » cela n’arrivera pas de mon vivant «  », a-t-il déclaré. « Les fonctions modulaires permettent aux gens d’ajouter de la hauteur aux digues au fur et à mesure. Cela réduira également le fardeau financier sur plusieurs décennies.

Béton respectueux des coraux

L’ingrédient principal des digues – le béton – est également mûr pour le changement. C’est un grand contributeur aux émissions de dioxyde de carbone, qui exacerbent le changement climatique, et il peut se détériorer dans des environnements humides et salés comme le sud de la Floride.

« Le béton est à peu près le matériau le plus utilisé au monde », a déclaré Prannoy Suraneni, professeur adjoint à l’UM dédié à la recherche d’un meilleur béton, non seulement pour l’ingénierie, mais aussi pour l’environnement.

Suraneni a déclaré qu’il est relativement simple de remplacer les ingrédients du béton pour le rendre plus durable. Il existe déjà une option appelée béton à ultra haute performance, et les constructeurs à travers le pays commencent à l’utiliser davantage, mais cela ne résout pas tous les problèmes, en particulier du côté environnemental.

« Comment rendre le béton résilient ou respectueux des coraux, c’est beaucoup plus difficile », a-t-il déclaré.

La recherche montre déjà qu’une digue avec une variété de textures attirera mieux différentes formes de vie marine qu’une paroi complètement lisse. Son équipe étudie également comment la composition chimique de différents mélanges de béton – alcalinité et autres additifs – favorise une croissance plus saine de la vie marine, une question encore non résolue.

Le changement le plus révolutionnaire serait peut-être d’utiliser de l’eau salée plutôt que de l’eau douce dans des digues en béton – un changement qui réduirait les coûts et serait particulièrement utile dans les pays où l’eau potable est épuisée.

Après plusieurs années de recherche et d’expériences, Suraneni a déclaré qu’il était convaincu que l’eau de mer pouvait être utilisée dans le béton, à condition que les barres d’armature en acier à l’intérieur soient également remplacées. L’acier et le sel ne font tout simplement pas bon ménage.

« Il n’y a aucun doute que vous pouvez utiliser de l’eau de mer dans le béton. Le principal problème est que l’acier que nous utilisons dans le béton est susceptible de se corroder », a-t-il déclaré. « Alors n’utilisez pas d’acier dans ces circonstances. Utilisez un polymère renforcé de fibre de verre.

Présentation de SEAHIVE

Bien que les digues protègent la terre, elles ne sont pas si bonnes pour la vie marine. Lorsqu’une vague vient s’écraser sur une forêt de mangroves, ou même sur un tas de rochers, elle brise cette force. Mais lorsqu’une vague s’écrase sur une digue droite, toute cette énergie est canalisée vers le bas, érodant le fond marin adjacent et la vie marine.

À Miami-Dade, c’est pourquoi les nouvelles digues doivent avoir un tas de roches – connu sous le nom d’enrochement – à leur base. À certains endroits, les rochers sont empilés suffisamment haut pour sortir de l’eau, et les mangroves et autres plantes côtières s’y enracineront.

C’est ce qui a inspiré un groupe de scientifiques de l’UM à concevoir un remplacement d’enrochement, conçu en pensant aux mangroves et à d’autres plantes. Ils l’appellent SEAHIVE, une référence aux tubes à six côtés qui s’empilent pour ressembler à un nid d’abeilles de ruche.

« Considérez-le comme un airbag. Il dissipe l’énergie en permettant à l’eau de pénétrer à l’intérieur », a déclaré Landolf Rhode-Barbarigos, professeur adjoint à la faculté d’ingénierie de l’Université de Miami et chef de l’équipe de recherche de SEAHIVE.

Après trois ans de test des structures dans des réservoirs d’eau, l’équipe passe à des projets pilotes dans le monde réel. L’un sera placé près d’une digue à North Bay Village, un autre au large de Miami Beach en tant que récif de corail artificiel, et un troisième fera ses débuts cet été à Pompano Beach pour un projet de parc de plongée appelé Wahoo Bay.

Le plan est de planter des mangroves et des coraux sur les structures SEAHIVE dans le parc englouti afin que les résidents – en particulier les enfants – puissent nager et découvrir la nature de première main.

« Nous nous attendons à ce que l’attraction principale soit les groupes scolaires », a déclaré Rob Wyre, président de Shipwreck Park, créateur d’un autre parc de plongée dans le comté de Broward. « C’est une toile vierge en ce qui concerne ce qui va se passer du côté de l’éducation. »

Une fois qu’ils seront en place, Rhode-Barbarigos a déclaré que son équipe mesurerait tout, de la réaction des poissons et des plantes à la qualité du travail des structures pour briser les vagues. Pour se prémunir contre la corrosion et l’effritement, ils seront construits avec les mêmes polymères plastiques que la digue de copropriété de North Bay Village. Si tout se passe bien, il a déclaré que cette technologie pourrait être une solution facile à déployer pour les villes riveraines du sud de la Floride.

« Nous voulions quelque chose de robuste, facile à mettre en œuvre, facile à fabriquer, accessible », a-t-il déclaré. « Vous pouvez toujours repousser les limites de la très haute technologie plus tard. Nous avons besoin de la solution low-tech pour avoir un développement durable et équitable.