Les effets du biofouling sur les systèmes EMR : symbiose ou perturbation bilatérale ?

Le biofouling, résultat d’un processus biologique

Le biofouling est le résultat d’un processus biologique appelé biocolonisation qui se met en place lorsqu’un support est ajouté au milieu aquatique, ou qu’une surface déjà présente dans le milieu est libre. Les structures EMR constituent des supports où peuvent se développer des organismes vivant fixés et autours desquels d’autres organismes plus mobiles gravitent. Le biofouling est diversifié : il peut être composé d’organismes plus ou moins indurés et atteindre plusieurs centimètres d’épaisseur. Ses caractéristiques varient fortement dans le temps et l’espace. Il est ainsi difficile de prédire son développement qui pose pourtant plusieurs enjeux importants dans le domaine des EMR.

Biofouling et ingénierie des EMR

La biocolonisation affecte toutes les structures d’origine anthropique placées en milieu marin, notamment les systèmes de récupération d’énergie marine renouvelable. Le biofouling peut alourdir les structures, modifier la réponse hydrodynamique, affecter les échanges thermiques, bloquer des fonctions mécaniques, augmenter la fatigue de certains matériaux et générer ou accélérer la corrosion et la biodégradation. En modifiant la géométrie externe des composants et à fortiori les efforts hydrodynamiques s’y exerçant, il peut également être à l’origine d’instabilités fluide/structures non prévues induisant des sollicitations cycliques pouvant être importantes. Ces enjeux sont variables en fonction de la technologie considérée, mais également du composant concerné. Il est ainsi essentiel d’intégrer la prise en compte de ce phénomène dans le dimensionnement des structures, tout en leur assurant une bonne résistance et un bon fonctionnement sur le long terme et de faire évoluer les réglementations.

Les enjeux environnementaux du biofouling

A l’échelle d’un parc EMR, le biofouling se formant sur les systèmes de récupération d’énergie marine peut modifier la structure et le fonctionnement local de l’écosystème, par exemple en augmentant localement le taux de matière organique après un nettoyage sur site. Les systèmes EMR sont mis en place dans des environnements très dynamiques, éloignés des côtes et/ou profonds, donc peu accessibles. Le biofouling qui se forme dans ces zones est souvent très peu connu. Or, pour prédire ses effets sur les systèmes de récupération d’énergie en mer, il est primordial de bien connaître sa composition dans les zones EMR et de mieux comprendre sa variabilité spatiale et temporelle. La mise en place d’un revêtement antifouling sur les composants immergés représente également un enjeu potentiel car des composants biocides peuvent diffuser progressivement dans le milieu naturel.

Des projets collaboratifs pour étudier l’influence du biofouling

Pour répondre aux interrogations des ingénieurs, des organismes impliqués dans l’autorisation environnementale des projets EMR, et plus généralement les parties prenantes locales, France Energies Marines conduit avec ses membres et partenaires de nombreux projets collaboratifs transversaux sur cette thématique. Les connaissances disponibles sur la biocolonisation au niveau des côtes françaises ont ainsi été synthétisées dans un atlas bibliographique du biofouling. Un premier projet collaboratif sur le biofouling des systèmes EMR a mis en évidence la vulnérabilité des liaisons fond-surface au phénomène de biocolonisation (Projet ABIOP). Plusieurs expérimentations achevées et en cours permettront d’évaluer les effets de la présence du biofouling sur les comportements mécanique, hydrodynamique et thermique du câble dynamique d’export (Projets ABIOP+ et OMDYN2), et de comprendre l’influence de la nature des ancrages sur la biocolonisation (Projet MONAMOOR).

L’impact du biofouling sur le comportement à long terme des composants sous-marins, et notamment leur durée de vie en fatigue a également été étudié dans le cadre d’un projet collaboratif (Projet MHM-EMR). Celui-ci portait sur l’évolution du système d’ancrage par la mesure ainsi que des conditions météo-océaniques propices à la mise à jour de modèles et au déclenchement d’opération d’observation voire de nettoyage Un autre grand défi relevant de cette problématique concerne le développement de protocoles standardisés permettant de mesurer sur des sites EMR les variables du biofouling qui sont critiques du point de vue de l’ingénierie et de l’environnement : le poids frais, l’épaisseur (traduite en rugosité équivalente), la composition spécifique, le volume et le recouvrement. Ceci doit être réalisé en considérant une échelle temporelle suffisamment longue, c’est-à-dire de plusieurs années (Projets ABIOP, ABIOP+, APPEAL, MONAMOOR et SPECIES). Des suivis in situ de la colonisation ont d’ores et déjà été conduits sur plusieurs sites EMR en Atlantique et en Méditerranée (Projets ABIOP+, APPEAL, ELEMENT et SPECIES). L’étape suivante consister à affiner la compréhension des impacts structurels et environnementaux de la biocolonisation des systèmes flottants, tout en proposant des techniques fiables et robustes pour caractériser finement le biofouling de manière automatique (Projet BIODHYL).

Le lancement récent de DRACCAR, la première plateforme française de recherche en mer dédiée à l’éolien offshore couplée à un programme de R&D innovant, va permettre d’améliorer la compréhension des interactions entre l’éolien en mer et l’environnement, d’optimiser le dimensionnement des éoliennes et de co-construire un réseau d’observation pérenne des façades maritimes.

Liste des publications en lien avec le biofouling (PDF)

Crédit photo : Xavier Caisey / Ifremer

Projets

Terminé

ABIOP+

Prise en compte du biofouling au moyen de protocoles de quantification utiles à l’ingénierie

Terminé

APPEAL

Approche socio-écosystémique de l’impact des parcs éoliens flottants

Terminé

MONAMOOR

Modélisation et suivi en service des lignes d’ancrages en polyamide

Terminé

ABIOP

Quantification du biofouling au moyen de protocoles établis et recommandations associées

En cours

BIODHYL

Caractérisation du biofouling et description des chargements hydrodynamiques

En cours

DRACCAR

Première plateforme française de recherche en mer dédiée à l’éolien offshore couplée à un programme de R&D innovant

Terminé

ELEMENT

Prolongement de la durée de vie en milieu marin de la technologie hydrolienne

Terminé

MHM-EMR

Suivi en service des systèmes d’ancrage pour les énergies marines renouvelables

Terminé

OMDYN2

Ombilicaux dynamiques pour les systèmes d'énergies marines renouvelables flottants - Phase 2

Terminé

SPECIES

Interactions des câbles sous-marins avec l'environnement et suivis associés

Bulletin COME3T N°2 – La colonisation des parcs EMR facilite-t-elle l’introduction et la propagation d’espèces non indigènes ?

Atlas bibliographique du biofouling des façades maritimes françaises dans un contexte d’énergies marines renouvelables

Portas et al. (2022)

Eukaryotic diversity of marine biofouling from coastal to offshore areas. Frontiers in Marine Science

Decurey et al. (2020)

Model of bio-colonisation on morring lines: updating strategy based on a static qualifying sea state for floating wind turbines. Journal fo marine science and engineering

Taormina et al. (2020) (b)

Optimizing image-based protocol to monitor macroepibenthic communities colonizing artificial structures. ICES Journal of Marine Science