Bac Spécialité 2I2D/STI2D - Polynésie - Session 2025 – Bateau nettoyeur des mers – Systèmes d’Information et Numérique

Partie commune 2I2D (Ingénierie, Innovation et Développement Durable)

Mise en situation

Chaque minute, 17 tonnes de déchets plastiques sont déversées dans les océans. Selon l'ONU, si aucune mesure n’est prise, ces derniers contiendront plus de déchets plastiques que de poissons (en poids) d'ici à 2050. Agir contre cette pollution plastique est donc une priorité mondiale. C’est dans ce sens que l’association The SeaCleaners, fondée en 2016, a dévoilé le concept de ce premier bateau-usine éco-conçu pour collecter, traiter et valoriser les déchets plastiques marins.

Ce bateau, appelé Manta, dont le fonctionnement est inspiré par une approche biomimétique et à bord duquel tout est récupéré, rien n’est gaspillé, est unique au monde. Alimenté par des énergies renouvelables à hauteur de 40 à 75 % du besoin globale en énergie (en fonction des opérations et des conditions météorologiques), il est capable de traverser les océans pour intervenir le long des côtes les plus polluées du monde.

Au-delà de sa vocation de « nettoyeur des mers », les missions assignées au Manta sont de :

- contribuer à la transition écologique dans les pays affectés par la pollution plastique, par la démonstration et la diffusion de solutions innovantes pour la gestion et le traitement des déchets plastiques ;

- recevoir du public à bord, lorsque le bateau est à quai, pour des opérations de sensibilisation et d’éducation à la pollution plastique ;

- accueillir des missions scientifiques internationales sur la quantification, la caractérisation et la localisation des nappes de déchets plastiques.

Ces missions font du Manta une solution complète de lutte contre la pollution plastique, à la fois corrective et préventive.

Grâce à son usine embarquée, les déchets triés manuellement sont traités et valorisés par une unité de conversion énergétique, capable de transformer le plastique collecté en énergie. L'objectif du Manta est de débarrasser les océans de 500 tonnes de déchets plastiques par an.

La propulsion du bateau est assurée par un système hybride combinant 1500 m² de voiles et des moteurs électriques. Une partie de l’énergie nécessaire à l’alimentation des équipements électriques est produite par deux éoliennes, environ 700 m² de panneaux photovoltaïques, des hydro-générateurs ainsi que l’unité de valorisation énergétique des déchets. Des batteries électriques permettent le stockage de l'énergie produite.

Ce projet de dépollution des milieux marins est en cours de développement.

Travail demandé

Partie 1 : Comment agir durablement sur la dépollution des océans ?

Partie 2 : En quoi les 4 modes de collecte permettent une récupération suffisante des déchets ?

Partie 3 : Comment quantifier et qualifier la rentabilité des équipements de production d’énergie renouvelable sur le Manta ?

Partie 4 : Comment choisir les matériaux les plus adéquats pour la construction de la coque ?

Partie enseignement de spécialité SIN (Systèmes d’Information et Numérique)

Mise en situation

Après avoir été remontés à bord, les déchets sont acheminés à l’unité de tri où des opérateurs les séparent manuellement selon leur nature. Ceux en métal, en verre ou en aluminium vont être stockés pour être ramenés à terre et recyclés dans des filières locales de gestion des déchets. Les matières organiques, comme le bois et les algues, sont remises à l’eau, dans le respect de la faune et la flore marines. Les déchets plastiques sont eux broyés et compactés pour accroître leur efficacité énergétique, avant d’alimenter l’unité de valorisation énergétique des déchets.

Pièce maîtresse du bateau, cette unité baptisée WECU (Waste to Energy Conversion Unit) permet non seulement de faire fonctionner l’usine embarquée, mais aussi d'alimenter le bateau en énergie. Elle convertit les déchets collectés en électricité, qui à son tour alimente l’ensemble des équipements électriques du Manta.

L’un des moyens de production d’électricité du WECU est une turbine à air chaud qui utilise la chaleur des gaz de combustion de l’incinérateur de déchets.

Travail demandé

Partie A : Comment contrôler de façon optimale la turbine à air chaud ?

Partie B : Comment valider la chaîne d’acquisition de la température des gaz de combustion afin de contrôler la turbine à air chaud ?

Partie C : Comment faire communiquer tous les éléments de contrôle et de pilotage du WECU ?