La biosoudure marine est l'accumulation naturelle de microorganismes, de plantes, d'algues et d'animaux sur des surfaces souterraines artificielles telles que les plates-formes pétrolières, les éoliennes, les navires et les câbles sous-marins. Bien qu'elle soit inévitable sur le plan biologique dans les milieux marins, ses conséquences sur l'efficacité, la sécurité et les coûts opérationnels de l'équipement en mer sont profondes.

Comprendre le processus de biosoudure

Le biosoulage ne se produit pas instantanément. Il progresse à travers des étapes distinctes, en commençant par la formation d'un film de conditionnement de molécules organiques dans les minutes de submersion. Ce film ouvre la voie à l'attachement de bactéries et d'autres microorganismes, formant ce qu'on appelle un biofilm. Ces biofilms sécrètent des substances polymériques extracellulaires (SEP) qui créent une matrice collante et protectrice.

Les macrosoudures sont habituellement dans les semaines à mois , car les invertébrés tels que les barnacles, les moules, les vers de tube et les algues se déposent et se développent. Au fil du temps, ces organismes construisent des couches épaisses et calcifiées qui peuvent ajouter un poids significatif et modifier considérablement les propriétés de surface.

Types d'organismes de Fouling

Les bactéries et les diatomées qui créent des films scintillants sont divisées en salissures durs et molles. Les salissures durs comprennent les barnacles, les moules et les bryozoaires encroûtants qui produisent des coquilles calcaires. Les salissures molles comprennent les algues, les coraux mous, les méduses et les tuniciers qui manquent de structures rigides.

Impacts sur l'efficacité des équipements en mer

Les conséquences de la biosoudure sont de grande portée, affectant presque tous les types d'actifs offshore. Ci-dessous sont les domaines clés où la biosoudure dégrade les performances et augmente les coûts.

Réduction des performances hydrodynamiques et augmentation de la consommation de carburant

Pour les navires et les navires, même une mince couche de slim peut augmenter la rugosité de la surface de la coque, ce qui entraîne une résistance aux frottements plus élevée, ce qui se traduit directement par une consommation de carburant plus élevée pour maintenir la même vitesse. Selon l'Organisation maritime internationale, une biosalissure grave peut augmenter la consommation de carburant jusqu'à 40% pour une coque fortement encrasée.

Corrosion et dégradation structurelle

Les microorganismes présents dans les biofilms peuvent provoquer une corrosion sous influence microbiologique (MIC) en produisant des sous-produits métaboliques acides ou en créant des cellules d'aération différentielle sur des surfaces métalliques. Les conditions de crévice sous les barnacles et les moules piègent les ions corrosifs et épuisent l'oxygène, accélérant la fissuration par piqûres et corrosion sous contrainte. Le poids des couches de biosoudure lourde impose également des charges statiques et dynamiques supplémentaires sur les structures.

Blogging et opérations en panne

Les tuyaux en fonte réduisent les débits, augmentent l'énergie de pompage et peuvent entraîner des inefficacités des échangeurs de chaleur, voire même des blocages. Sur les structures pétrolières et gazières, les ascenseurs encastrés peuvent compromettre la stabilité des plates-formes. Dans les parcs de filet aquacole, le biosoulage limite l'échange d'eau, épuise l'oxygène et augmente la pression de la maladie.

Risques pour la navigation et risques pour la sécurité

Les épaves lourdes sur les bouées de navigation peuvent réduire leur flottabilité ou les faire couler, ce qui pose des risques pour la navigation. Sur les tours d'éoliennes en mer, l'accumulation de barnacles crée des surfaces rugueuses qui rendent les inspections d'escalade dangereuses. De même, les engins de pêche et les lignes d'amarrage deviennent plus lourds et plus difficiles à manipuler.

Coûts économiques et environnementaux

Les coûts sont attribuables à l'augmentation de la consommation de carburant, à la fréquence accrue des opérations d'amarrage et de nettoyage à sec, aux revêtements antisalissure, aux réparations de corrosion et au temps d'exploitation perdu. Pour l'industrie du transport maritime seulement, les académies nationales des sciences déclarent que les coûts de gestion de la salissure biologique peuvent dépasser 1 milliard de dollars par année.

Outre les dépenses d'exploitation directes, la biosoudure contribue à accroître les émissions de gaz à effet de serre parce que les navires et les plates-formes brûlent plus de carburant pour surmonter la traînée. La salissure lourde augmente également les émissions des navires d'entretien et des opérations de nettoyage. De plus, la biosoudure est un vecteur important de l'introduction d'espèces aquatiques envahissantes.

Stratégies de gestion des biosalissures

Pour assurer un contrôle efficace de la biosalissure, il faut adopter une approche à plusieurs facettes adaptée à l'actif, à son emplacement et à son profil opérationnel.

Revêtements antisalissures

Les peintures biocides contenant du cuivre, du zinc ou des biocides organiques sont la méthode la plus utilisée pour les navires et les structures statiques.Ces composés toxiques de lixiviation qui empêchent l'établissement de ces substances ont toutefois entraîné des restrictions sur certains biocides, en particulier la tributylétain (TBT), qui est interdite à l'échelle mondiale.

Nettoyage mécanique

Le nettoyage régulier sous-marin à l'aide de véhicules téléguidés ou de brosses à plongeur est essentiel pour maintenir les performances. Les systèmes de nettoyage robotique qui voyagent le long des monopilles de turbine ou des coques de navire sont de plus en plus utilisés pour éviter la libération de toxines et réduire les coûts de main-d'oeuvre.

Systèmes à ultrasons et électromagnétiques

Les transducteurs à ultrasons montés sur des coques ou des structures génèrent des vibrations à des fréquences qui découragent la colonisation. Bien qu'efficaces pour prévenir les microsalissures, leur efficacité contre les salissures dures comme les barnacles est limitée.

Innovations en matière de conception et de matériaux

L'intégration de la résistance à la biosalissure dans la phase de conception devient standard. Des surfaces lisses, des bords arrondis et l'élimination des crevasses réduisent les points d'attache. L'utilisation d'alliages cuivre-nickel pour la tuyauterie en eau de mer est une technique bien connue pour empêcher l'encrassement dans les systèmes internes.

Mesures opérationnelles

La planification des voyages qui minimise le temps dans les eaux à forte teneur en soufre, ainsi que le toilettage de la coque (fréquemment nettoyage léger), peuvent garder les salissures en échec. Pour les plates-formes, le traitement périodique des systèmes d'admission d'eau de mer avec le chlore ou d'autres biocides empêche le blocage.

Considérations réglementaires et environnementales

Les Lignes directrices de l'OMI sur les biosalissures et [Permis général de l'EPA sur les navires [ imposent des exigences pour le nettoyage de la coque, les revêtements antisalissures et la tenue de registres afin de limiter la propagation des espèces envahissantes.

Tendances futures de la lutte contre la biosalissure

Des revêtements biomimétiques inspirés de la peau de requin ou des feuilles de lotus sont en cours de développement pour empêcher l'attachement sans toxines. Des revêtements enzymatiques qui décomposent les protéines adhésives des larves sont en cours de développement. L'intelligence artificielle et l'apprentissage machine sont appliqués pour prédire l'accumulation d'encrassements à partir de données environnementales, permettant un nettoyage juste à temps.

Les industries éoliennes se déplacent plus loin au large, où les communautés de salissures diffèrent mais ne sont pas moins agressives. Les activités minières et pétrolières et gazières en mer à des profondeurs croissantes sont confrontées à des défis uniques en raison des effets de pression sur les revêtements et les méthodes de nettoyage.

Conclusion

La biosoudure marine est un défi persistant et coûteux qui a une incidence directe sur l'efficacité, la sécurité et l'empreinte environnementale des équipements offshore.De la consommation accrue de carburant et de la corrosion au transfert d'espèces envahissantes et à la fatigue structurelle, ses effets exigent une gestion proactive.Une combinaison de revêtements avancés, de nettoyage régulier, de conception intelligente et de conformité réglementaire offre la meilleure voie à suivre.