Évaluation objective et économique de l’utilisation de métamatériaux pour la réduction du bruit lié à la machinerie des navires

Olivier Robin, Jie He, Xavier Reynolds, Jean-Christophe Gauthier Marquis

La réduction du bruit sous-marin devient un enjeu important pour préserver le milieu de vie de la faune marine. Il existe différentes solutions pour réduire ce bruit, comme la réduction de la vitesse. La machinerie est la source de bruit principale à basse vitesse et dans les zones portuaires. Ce bruit est majoritairement tonal, c’est à dire généré à des fréquences précises et sont souvent basses (entre 50 et 500 Hz approximativement). L’audition des belugas couvre une large gamme de fréquences, et le bruit anthropogénique peut induire du masquage acoustique ou des perturbations du comportement. Des travaux récents montrent que les bélugas réagissent à un bruit sous-marin de faible amplitude, même proche du niveau de bruit ambiant. 
Les approches classiques de réduction du bruit montrent deux limitations principales : (1) elles ne permettent pas une réduction ciblée à des fréquences tonales et (2) leur performance est souvent limitée dans les basses fréquences. Par exemple, les traitements phoniques sont pleinement efficaces lorsque leur épaisseur est de l’ordre de grandeur du quart de la longueur d’onde acoustique (à 100 Hz, cela représente 85 cm d’épaisseur). Cela ne permet pas des implantations de solutions de réduction du bruit efficaces sur les volets objectifs mais aussi économiques. 
La solution étudiée dans le cadre de ce projet, les métamatériaux résonants, a déjà été mise en œuvre dans les domaines aéronautique et automobile, mais son application au domaine maritime est nouvelle. La présentation fera le bilan des premiers résultats obtenus sur des aspects objectifs, comme la réduction envisagée des niveaux acoustique générés par la machinerie de différents navires, mais aussi en termes de dimensionnements et de coût de réalisation. Un volet économique sera également présenté. Comme cela a par exemple été réalisé dans le cas des aéroports sur la valeur des logements, l’impact du bruit (et sa réduction) sur la valeur économique des zones maritimes entourant un navire est évaluée, afin de déterminer un coût implicite de la pollution sonore mais aussi des actions de réductions de la pollution sonore (comme les métamatériaux).
Cela permettra d’aboutir à des proposition justifiées et documentées suivant des points de vue d’ingénierie et d’économie. Le projet inclut la Faculté de génie de l’Université de Sherbrooke, l’École de gestion de l’Université de Sherbrooke, Innovation Maritime et est soutenu par le Réseau Québec Maritime (projets PLAINE).