Développement de structures artificielles par impression 3d de matériaux biosourcés pour la res[...]

Développement de structures artificielles par impression 3D de matériaux biosourcés pour la restauration récifale

Ecole Pratique des Hautes Etudes (EPHE)

- Territoires d'Outre-Mer - France


Description du sujet

Offre de Thèse en Océanologie biologique et Environnement marin

Contexte scientifique

Les récifs coralliens jouent un rôle clé dans l’environnement marin, son équilibre et sa biodiversité en fournissant des zones de nurserie et un abri à un large éventail d’organismes. Ils contribuent également à la protection des côtes contre l’érosion. Or, leur déclin est aujourd’hui un fait avéré et il est accéléré par le réchauffement climatique et l’acidification des océans. Près du quart des récifs a déjà disparu. Une stratégie pour restaurer les zones endommagées consiste à construire et à déployer des récifs artificiels, mais plusieurs verrous subsistent: (i) les matériaux utilisés sont souvent peu respectueux de l'environnement, (ii) ils sont mis en forme selon des architectures peu conformes aux originales, et (iii) ils prennent peu en compte les facteurs biologiques et physiques influençant le comportement de nage, l’implantation et la survie post-implantation des larves de coraux.

La thèse proposée s’inscrit dans le cadre du projet NACRE-3D, financé par l’Agence Nationale de la Recherche, dont l’objectif est de lever ces verrous via le développement de récifs coralliens artificiels biomimétiques en exploitant la fabrication additive 3D à base de matériaux durables, en partie recyclés et de composition chimique proche de celle du corail. Plus précisément, NACRE-3D explore le potentiel d’une technologie d’impression 3D, le Binder Jetting, peu coûteuse et dont la flexibilité permet d’envisager à la fois la fabrication de petites et de grandes structures présentant une porosité multi-échelle adaptée aux différents cas de restauration. Les matières premières sont des poudres de CaCO3 recyclées à partir de coquilles d'huîtres et les liants sont biosourcés et à faible empreinte carbone. En outre, les structures 3D sont fonctionnalisées avec des boosters de croissance des coraux en utilisant des microsphères poreuses de CaCO3, synthétisées à la demande, pouvant être chargées en espèces actives et utilisées comme vecteurs de délivrance.

Objectifs de la thèse

L’objectif de cette thèse est de contribuer au développement de structures artificielles par impression 3D de matériaux biosourcés pour la restauration récifale. Le ou la doctorant(e) sera chargé(e) de (i) tester les structures 3D biomimétiques, durables et fonctionnalisées en milieu marin en utilisant une approche combinant l’implantation de larves de coraux en écloserie et la croissance des recrues en nurserie corallienne in situ, (ii) contribuer à l’optimisation des structures en termes de critères géométriques, chimiques et biologiques à l’aide d’études expérimentales et/ou simulation numérique, et (iii) analyser le rapport coût-efficacité pour estimer l’efficacité des structures comparée aux solutions actuelles de restauration. Les structures seront élaborées au laboratoire CIRIMAT (Toulouse) par un autre doctorant. Les 2 doctorants travailleront en forte interaction.

Conditions scientifiques matérielles et support financier

Les conditions de travail impliquent la pratique de la plongée scientifique et des travaux expérimentaux en milieu marin et en laboratoire à Moorea en Polynésie Française sur une longue durée (~30 mois). Le CRIOBE mettra à disposition les moyens nécessaires à la réalisation des travaux de thèse, notamment un service plongée sous-marine, des moyens à la mer, des espaces d’aquariologie pour conduire des expérimentations en milieu contrôlé, et un service d’imagerie et microscopie. Le projet sera réalisé dans un contexte interdisciplinaire aux interfaces entre biologie marine, chimie des matériaux, et ingénierie des procédés en s’appuyant sur des collaborations avec le CIRIMAT (Université Toulouse) et l’IRCER (Université de Limoges). Le projet NACRE-3D (ANR-24-CE51-2845) assurera le salaire du ou de la doctorant(e) et son environnement (instruments et matériels, prestations de services, missions).

Encadrement et Ecole doctorale

Directrice de thèse: Maggy NUGUES (CRIOBE, Perpignan)

Co-encadrantes: Sophie GUILLEMET (CIRIMAT, Toulouse) et Laetitia HEDOUIN (CRIOBE, Moorea)

ED 472 PSL-EPHE, doctorat PSL, mention Océanologie biologique et Environnement marin

Profil recherché

Le ou la candidat(e) devra être titulaire d’un Master 2 en Biologie ou Ecologie marine. Il/elle devra posséder un Certificat d’Aptitude à l’Hyperbarie (minimum classe 1B) pour pouvoir plonger au CRIOBE et, idéalement, avoir mené(e) une expérience de recherche dans les récifs coralliens ou en écologie larvaire en milieu marin. Des connaissances en simulation numérique sont une valeur ajoutée. Le ou la candidat(e) doit être en pleine forme physique, capable de travailler de longues heures, parler couramment l'anglais et/ou le français, et avoir une bonne autonomie et des facultés d’adaptations propres à un tel sujet interdisciplinaire.

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