Brevet FR2712515A1 — publié le 19950524

DFSCRIPIsION Il s'agit d'un procédé garantissant l'immersion océanique jusqu'au fond de l'océan de balles d'ordures ménagères compactées, en évitant ou en minimisant la nécessité de les lester. Le contexte Le problème des déchets urbains et ordures ménagères est particulièrement aigu dans les petites fles et villes côtières ne possédant pas d'arrière pays ou d'espace inhabité, permettant les traitements classiques (incinération, stockage, triage et valorisation etc...). Des presses modemes, disposant de chambres de compression permettent de compacter les ordures collectées par les services de voirie ; on obtient ainsi des balles d'ordures cerclées, de bonne tenue mécanique pour leur transport, et dont le volume représente seulement 15 à 25 % du volume initial des ordures en vrac. Lorsque le stockage à terre de ces balles compactées est difficile à réaliser et que vocéan est proche, leur immersion jusqu'aux grands fonds océaniques (plusieurs kilomètres de profondeur) constitue une alternative acceptable, prévue par la Convention de Londres (1975) et la Convention de Nouméa (1989). Cette solution de rejet par grand fond s'inscrit dans l'approche réaliste du "moindresmal écologique". Immersion des balles d'ordures : Le problème du lestage A leur sortie des presses à ordures ménagères, les déchets urbains et ordures compactés (à plusieurs dizaines de bars) et cerclés se présentent sous forme de balles pesant environ 1 tonne pour un volume de 0.9 à 1,2 m3. La densité des balles est de 0.9 + 0.1, selon la composition initiale des déchets, ceux riches en boîtes métalliques et verres donnant les densités les plus élevées. Les balles destinées à être immergées et à couler dans l'océan jusqu'au fond (3 à 4 km) devront le plus souvent être lestées afin d'atteindre une densité minimale de 1,1 (la densité de l'océan mondial allant de 1,02 en surface à 1,04 au fond). Cela signifie que la masse de chaque balle devra être augmentée d'un lest pouvant représenter jusqu'à 20 % de son poids. Bien que la liste des lests utilisables soit vaste (machines et électro-ménagers au rebut, épaves de voitures, gravats et "montres" divers), il faudra également les "aplatir" (avec une presse classique) et les associer avec un grillage aux balles déjà cerclées. Comme il n'est pas certain (à l'échelle annuelle) que la production locale de lest soit suffisante pour faire couler les ordures produites dans le même temps, l'utilisation de conteneurs périmés sera probablement indispensable. On constate donc que le problème du lestage constitue la contrainte potentielle majeure du procédé d'immersion abyssale des déchets urbains. Il semble que ce problème puisse être résolu sans utilisation de "conteneurs perdus" grâce à l'utilisation d'une benne abyssale mise en oeuvre à partir d'une barge motorisée. Exposé de l'invention La benne abyssale, dans laquelle ont été déposées des balles d'ordures compactées, cerclées et de densité voisine de 1 est logée à l'intérieur d'une barge porteuse autotractée dont elle constitue la structure centrale amovible. Une fois sur le site océanique d'immersion (guidage et contrôle avec un système de positionnement par satellite), la benne s'enfonce par déroulement d'un câble de 1,2 km. A 1 km de profondeur le fond de la benne s'ouvre automatiquement, libérant la charge. Les balles auront pendant leur descente été soumises à l'accroissement de pression (+ 10 bars/100 mètres, soit 100 bars à 1 km) et à la diminution de température ( Ces sévères conditions océaniques garantissent pendant le premier kilomètre de descente l'expulsion des poches d'air et des gaz résiduels, l'implosion et l'imprégnation des parties organiques et poreuses par les eaux froides; ce surcroît de compactage à haute pression va entraîner une augmentation d de densité des balles qui après leur largage à 1 km de profondeur, vont continuer leur descente vers le fond, sans possibilité de remonter vers la surface. La benne ouverte et vide sera alors remontée par reprise du câble sur son treuil, puis réinstallée au sein de la barge porteuse. Le procédé selon l'invention permet ainsi d'amener des balles d'ordures à une profondeur supérieure à celle de la barrière de densité des océans. Cette barrière, appelée pycnocline, sépare les eaux de surface chauffées par le soleil, des eaux profondes, de température inférieure à 5 C. La pycnocline se trouve vers 100 à 200 m de profondeur dans les océans des zones tempérées et entre 200 et 500 m dans les océans tropicaux. Le largage des balles par 1 km de profondeur, et donc bien au-dessous de la pycnocline, garanti que celles-ci ne pourront pas remonter vers la surface, mais qu'au contraire elles continueront leur descente aux abysses. (Les éruptions volcaniques et hydrothermales sous-marines sont, pour cette raison, indétectables en surface lorsqu'elles se produisent à plus de 300-500 mètres de profondeur). Caractéristiques techniques Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représenté en coupe le dispositif selon l'invention La figure 2 représente en vue aérienne le dispositif selon l'invention. La barge autotractée (1) supportant la benne abyssale (2) est schématisée en figures 1 à 7. Pour une benne abyssale de capacité de l'ordre de 50 à 70 tonnes et de 6 à 8 mètres de longueur, la barge devra avoir une longueur de l'ordre d'une quinzaine de mètres. Elle sera mue par un moteur diesel (3) qui devra également alimenter un treuil (4). Ce treuil, de type treuil de châlutage pélagique sera équipé d'un câble (5) de 2 à 3 cm de diamètre, avec charge de rupture supérieure à 100 tonnes. La longueur du câble ne devra pas être inférieure à 2 km. Ce câble passera dans la poulie (6) frappée au milieu du portique central (7) équipant la barge. Il sera relié à la benne abyssale amovible par un émerillon-antitorsion (8). La poulie sera elle-même supportée par un amortisseur de houle (9) pouvant étaler des creux de 3 à 5 mètres. La benne est logée dans la partie centrale de la barge qui constitue un puits (10) ouvert sur l'océan. La benne repose sur des barres amovibles (11) constituant un "plancher" amovible et situé au niveau de la ligne de flottaison. Ces barres amovibles sont reliées entre elles par une chaîne (12) actionnée par un vaet-vient: elles peuvent coulisser le long de 2 gorges creusées sur les flancs intérieurs de la barge et se rassembler dans une chambre (13) libérant ainsi complètement le puits situé sous la benne : celle-ci pourra alors être descendue dans l'océan. Le nombre de barres amovibles est à déterminer en fonction de la longueur (et de la capacité) de la benne: 5 barres pour une benne de 7 à 8 mètres de long, 6 pour une benne de 10 mètres etc... La benne abyssale amovible (2) Elle peut avoir des caractéristiques proche de celles des gros containers maritimes. Une capacité de 50 à 70 tonnes de balles compactées implique un volume utile de l'ordre de 60 m3 soit par exemple L = 7 m, 1 = 3 et h = 3 m. Poids à vide de l'ordre de 5 tonnes, pouvant être amené à 10 tonnes par plombage ou renforcement de l'épaisseur des parois d'acier. La benne est fermée sur le dessus par une grille (14) rabattable, en acier, avec jours de quelques cm2. Le fond de la benne est constitué de 2 panneaux (15) verrouillables-déverrouillages et pouvant s'ouvrir dans le sens de la longueur. L'ouverture de ces panneaux est assuré par un dispositif (16) mu par la pression et calé à 100 bars, soit 1 km de profondeur. Opérations de délestage en mer (Fig. 3, 4 et 5) Au port, la benne est remplie avec des balles d'ordures compactées, auxquelles peuvent être ajoutées des lests, épaves et gravats divers. La grille est rabattue et verrouillée. La barge se dirige à 10 noeuds sur la zone de largage, aidée par un système de localisation satellitaire (Ground Positioning System, de précision + 20 mètres). Arrêt sur la zone de largage. Le treuil est actionné et tend le câble (5) permettant de faire coulisser et d'escamoter les barres amovibles (11) constituant le plancher de la benne. La rotation du treuil est inversée, la benne traverse le puits central, et s'enfonce dans l'océan à la vitesse de 1 m/seconde. L'eau océanique pénètre librement dans la benne à travers la grille, augmentant progressivement la densité des balles. Après 20 minutes de descente et 1,2 km de câble déroulé la profondeur 1 km est atteinte voire dépassée, et les panneaux de fond (15) sont déverrouillés par un système automatique (16) calé à 100 bars. Ce système d'ouverture automatique (16) est composé de 2 parties, l'une implantée sur le panneau femelle (17), l'autre sur le panneau mâle (18): Fig. 4. La partie femelle consiste en un piston (19) qui, mu par la pression extérieure, repousse une tige (20) originaire du panneau mâle. Cette tige s'appuie sur un ressort (21) taré à 100 kg. En position fermée, la tige (20) a repoussé complètement le piston (19), assurant la fermeture/verrouillage des panneaux. Pendant la descente, la pression pousse le piston (19) vers la droite, entraînant le déplacement de la tige (20) qui écrase le ressort taré (21). A 1 km de profondeur (100 bars), la tige est complètement repoussée et les panneaux s'ouvrent en grand, libérant les balles (22) qui vont continuer leur descente (Fig. 5). Les systèmes de verrouillage/déverrouillage peuvent être implantés sur la partie supérieure des panneaux de fond, comme en Fig. 4, ou sur leur partie inférieure; [prévoir 3 à 5 implantations selon la longueur et la capacité de la benne]. Remontée (Fig. 5 à 7) Le treuil commence la remontée de la benne (2): un tensiomètre permet de contrôler que celle est vide et ouverte, offrant de ce fait une faible résistance à la traction de remontée. Dans le cas contraire (benne non encore ouverte) plusieurs centaines de mètre de câble supplémentaires peuvent être déroulés jusqu'à ce que le déverrouillage des panneaux soit effectif. Des courants océaniques supérieurs à 2 noeuds, ce qui est peu commun, ou une très forte dérive de la barge en surface pourront éventuellement nécessiter de filer jusqu'à 1,5 km de câble. La remontée (Fig. 6) se fait à une vitesse équivalente celle de la descente, soit 1 m/s. La ré-entrée de la benne est facilitée par la section conique de l'ouverture du puits (10) de la barge (parois à 45C sur 1 m d'épaisseur). La benne est hissée en position haute, hors d'eau, panneaux de fond ouverts (17 et 18). Fig. 7. Les barres amovibles (11) sont remises en place, en actionnant la chaîne vaet-vient (12) et la benne est lentement redescendue : les panneaux de fond butent sur les barres, et se referment tout en coulissant. Les tiges de verrouillage (20) du panneau mâle (18) pénètrent alors dans les sections opposées du panneau femelle (17), repoussent les pistons (19) d'ouverturelfermeture, assurant de ce fait le ré-armement automatique du système de verrouillage/déverrouillage calé à 100 bars (gracie à la tension du ressort). La barge repart au port ; la durée totale de l'opération en zone de largage est de l'ordre de 1 heure. Une bonne verticalité du câble nécessitera que la barge puisse étaler la dérive de surface (vent + courant) grâce à son hélice à pas variable (23). Cette association barge autotractée-benne abyssale à ouverture/fermeture automatique à miprofondeur (1 km) constitue un concept original : les équipements de base mis en jeu sont robustes simples à utiliser, et ne présentent pas les inconvénients d'une benne devant atteindre le fond océanique (pas de risque de blocage dans le sédiment de fond, moindre longueur du câble à dérouler et gain de temps) ; la barge équipée de sa benne abyssale garanti une immersion définitive de balles d'ordures compactées par une série d'opérations simples et/ou automatiques, sans nécessiter de câbles conducteurs, ou de source d'énergie sur la benne, ni de système de suivi de l'immersion de la benne ou de déclenchement électrique ou électronique de l'ouverture de ses panneaux de fond. L'utilisation de la barge-benne abyssale devrait permettre d'apporter une solution écologiquement satisfaisante au problème des déchets urbains, en particulier dans les petites îles et villes de la ceinture intertropicale baignées par un océan profond. (Cas de Tahiti, des viles polynésiennes, Maurice ou La Réunion etc...). Exemple d'utilisation Les ordures ménagères quotidiennes d'une ville de 30.000 habitants, soit une cinquantaine de tonnes, sont compactées sous forme de balles de 1 m3, pesant 0.9+0,1 tonne. Elles sont chargées dans la benne abyssale équipant la barge, qui quitte le port et atteint en quelques heures la zone de rejet. L'opération de largage est fait, comme indiqué, et la barge rejoint le port ; les ordures ramassées en début de matinée, peuvent ainsi se retrouver en zone abyssale en fin d'après midi et atteindre le fond de l'océan au cours de la nuit. Du fait de leur compacité et de leur cerclage, les balles auront un taux très faible de délitescence au cours de leur descente. Sachant que les courants marins des grandes plaines abyssales sont généralement inférieurs à 1 cm/s, et de direction assez constante, la zone de rejet aura, à l'échelle océanique, une surface restreinte. Pour une profondeur de 4 km, cette zone sera de l'ordre de quelques dizaines de km2, facilitant ainsi le suivi scientifique et écologique des dépotoirs marins abyssaux. Ce procédé devrait permettre de soulager d'une pollution grandissante les îles et villes tropicales baignées par un océan profond. Ainsi pour Tahiti le dépotoir abyssal serait choisi à 2 heures de route de barge et recevrait chaque jour 100 à 200 tonnes de déchets compactés. Dans ce cas on aura le choix entre faire plusieurs rotations quotidiennes avec une benne de 50 tonnes ou mettre en service une barge plus grande, pouvant recevoir une benne de 200 tonnes. Rien dans le principe de l'invention ne s'oppose à utiliser des bennes de plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de tonnes, ni évidemment de modifier (en plus ou en moins) la profondeur d'ouverture des panneaux et donc du largage des balles. Revendications 1) Procédé permettant d'immerger des balles d'ordures ménagères (22) préalablement compactées par une presse à ordure ménagère, caractérisé en ce qu'il consiste à les amener à 1 km de profondeur sous la barrière de densité océanique (pycnocline), de les larguer en garantissant qu'elles continueront leur descente jusqu'au fond de l'océan (3 à 5 km), par l'utilisation d'une benne abyssale. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la benne, de capacité 50 à 70 tonnes, ayant été chargée de balles d'ordures compactées et déchets métalliques et divers, est descendue à 1 m/s jusqu'à une profondeur d'au moins 1 km à partir de laquelle les panneaux de fond (15) s'ouvrent grâce au système de largage automatique (16) : les balles d'ordures et déchets métalliques et divers largués à 1 km de profondeur, auront alors une densité suffisante pour continuer à couler jusqu'au fond de l'océan, sans possibilité de remonter vers la surface et/ou de retraverser la barrière de densité (pycnocline) océanique. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la benne est remontée ouverte, à une vitesse similaire à celle de la descente (1 m/s, soit 1,2 km en 20 minutes), et ce par récupération du câble sur le treuil pélagique ; la ré-entrée de la benne au sein de la barge est facilitée par la structure conique des parois du puits (10) (angle de 45" sur 1 m d'épaisseur). La benne est alors hissée en position haute, hors d'eau et les barres amovibles (11) (plancher) sont remises en place en actionnant la chaîne va-etvient (12). 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la benne est lentement redescendue ce qui permet aux panneaux de fond (15) de se refermer automatiquement en glissant sur les barres repositionnées selon le point précédant. 5) Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'une barge autotractée (1), au sein de laquelle se trouve une benne abyssale (2), pouvant être descendue puis remontée par un câble porteur (5), et équipée d'un système d'ouverture automatique (16) pour le largage de sa charge à partir de 1 km de profondeur. 6) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les barres métalliques (11) supportant la benne (2) peuvent être retirées en actionnant une chaîne va-et-vient (12), libérant le puits central (10) de la barge, à travers lequel pourra être descendue la benne abyssale; la barge est équipé d'un treuil de type pélagique (4), fonctionnant dans les 2 sens, recevant un câble (5) de 2 km avec charge de rupture supérieure à 100 tonnes, et d'un portique (7) avec amortisseur de houles (9). 7) Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les panneaux de fond (15) de la benne sont verrouillés avec un système (16) s'ouvrant automatiquement à partir d'une pression extérieure de 100 bars (soit 1 km de profondeur). Pour ce faire, la pression océanique déplace un piston (19) installé dans le panneau "femelle" (17) qui repousse la tige de verrouillage (20) originaire du panneau "mâle" (18), et ce jusqu'à l'écrasement complet du ressort (21) taré à 100 kg. 8) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que les tiges de verrouillage (20) équipant le panneau "mâle" (18) pénètrent dans la section opposée du panneau "femelle" (17), repoussent les pistons (19) du système automatique de largage (16) et assurent de ce fait la fermeture/verrouillage des panneaux de fond (15) et le ré-armement dudit système, par la tension des ressorts (21) tarés à 100 kg.