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BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE ÉPREUVE D’ENSEIGNEMENT DE SPÉCIALITÉ SESSION 2021 SC

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE ÉPREUVE D’ENSEIGNEMENT DE SPÉCIALITÉ SESSION 2021 SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INDUSTRIE ET DU DEVELOPPEMENT DURABLE Ingénierie, innovation et développement durable SYSTÈMES D’INFORMATION ET NUMÉRIQUE Durée de l’épreuve : 4 heures L’usage de la calculatrice avec mode examen actif est autorisé. L’usage de la calculatrice sans mémoire, « type collège » est autorisé. Dès que ce sujet vous est remis, assurez-vous qu’il est complet. Ce sujet comporte 34 pages numérotées de 1/34 à 34/34. Constitution du sujet : Partie commune (durée indicative 2h30) 12 points Partie spécifique (durée indicative 1h30) 8 points Le candidat traite les 2 parties en suivant les consignes contenues dans le sujet. Ces 2 parties sont indépendantes et peuvent être traitées dans un ordre indifférent. Chacune des parties est traitée sur des copies séparées. Tous les documents réponses sont à rendre avec la copie. L’Arche des petites bêtes du zoo de Thoiry 1/25 o Présentation de l’étude et questionnement.....................pages 3 à 10 o Documents Techniques.....................................................pages 11 à 20 o Documents Réponses........................................................pages 21 à 22 2/25 Mise en situation Le Zoo Safari de Thoiry est un parc zoologique proche de Paris accueillant plus de 1500 animaux sur environ 150 hectares du domaine du château de Thoiry. Ceci en fait le deuxième parc le plus étendu en France et le douzième en nombre de visiteurs avec plus de 400 000 entrées chaque année. Il se décompose, de façon originale, en 3 sections spécifiques : - le château et ses jardins botaniques (classés et labellisés « jardin remarquable » par le Ministère de la Culture) ; - le Safari ; - le zoo classique abritant 750 animaux pour la plupart appartenant à des espèces protégées. Le parc organise de nombreuses visites et ateliers pédagogiques, notamment pour les enfants de tous âges, encadrés par des animateurs et des soigneurs. Environ 13 000 élèves de primaire et de collège bénéficient de ces stages visant à la compréhension de la nature et des animaux chaque année. L’Arche des petites bêtes Inauguré en 2012 dans la section zoo, ce nouveau bâtiment a été imaginé afin de servir de refuge à des animaux moins impressionnants que ceux de la jungle, mal connus, mais parfois bien plus importants pour la biodiversité mondiale. Les « petites bêtes » ont été sélectionnées parmi une soixantaine d’espèces originales (grenouille mousse, mygale à genoux rouges du Mexique, caméléon panthère, lézard à casque, méduse lune…). Vue aérienne de l’entrée de l’Arche des petites bêtes dans son environnement. 3/25 L’Arche des petites bêtes a été conçue pour répondre à 3 objectifs. - Être un centre d’élevage et de conservation pour les espèces d’invertébrés et d’amphibiens menacées Le bâtiment sert de refuge, de nurserie et de lieu de reproduction pour des animaux rares et en voie d’extinction. Symboliquement, la structure choisie est celle d’un immense vaisseau de bois de 500 m². - Être une structure pédagogique et ludique permettant de sensibiliser le public à la conservation de la biodiversité et au développement durable « Le visiteur […] est invité à suivre un cheminement traversant cinq zones différentes qui le mènent de l’ombre à la lumière, tant physiquement que sur le plan de la réflexion scientifique et philosophique. Durant sa visite, il passe ainsi successivement par une étape de constat (menaces pesant sur la nature), par le temps de la découverte (merveilles de la nature), par le stade de l’obscurantisme (peur de la nature), par une phase d’observation (connaissance de la nature) pour enfin parvenir aux solutions (préservation de la biodiversité). » Extrait du dossier de presse. L’ensemble de la structure est, de plus, conçue pour un accès intégral aux personnes à mobilité réduite dans un esprit et un design totalement innovant pouvant attirer un public en grand nombre. - Être une éco-construction minimisant son impact sur l’environnement « Edifiée avec des matériaux renouvelables et/ou recyclables, l’infrastructure répond au cahier des charges des bâtiments bioclimatiques : isolation très performante et inertie thermique, orientation et récupération des eaux de pluie, filtration de l’eau… De plus, l’Arche des petites bêtes a été bâtie avec des matériaux locaux. Ceux-ci présentent l’avantage d’avoir nécessité peu ou pas de transport (terre de la toiture), ou d’être d’un faible coût énergétique à la production (bois de la charpente), ou encore d’être en grande partie recyclables (béton de chanvre des murs) […]. Le toit végétalisé favorise l’intégration paysagère* mais rend aussi à la faune et à la flore locales la surface au sol affectée au bâtiment». Extrait du dossier de presse. * Ne pas gêner les perspectives depuis le parc classé par un bâtiment trop visible. 4/25 Travail demandé Problématique générale : Comment l’arche des petites bêtes s’inscrit-elle dans une démarche de développement durable ? Inscription dans une démarche de développement durable Question 1.1 Identifier, à partir des textes de présentation et du diagramme des exigences du DT1, pour chacun des 3 piliers du développement durable :  1 argument inscrivant le projet de l’arche dans une démarche environnementale.  1 argument inscrivant l’arche dans une démarche sociétale.  1 argument inscrivant l’arche dans une démarche économique. Mise en situation DT1 Démarche environnementale :  Choix des matériaux (locaux, impact carbone)  Refuge animalier  Utilisation d’énergies renouvelables  Toit végétalisé (absorbe le C02)  Récupération des eaux pluviale Démarche sociétale  Sensibilisation à la biodiversité auprès des jeunes publics  Bâtiment accessible aux personnes à mobilité réduite Démarche économique  Récupération des eaux de pluies  Utilisation d’énergie gratuite (après amortissement) 5/25  Isolation du bâtiment permettant des économies d’énergie Partie 1 : Comment inscrire les matériaux choisis dans une démarche de développement durable ? Structure porteuse La structure porteuse du toit du bâtiment est construite en poteaux de bois lamellé-collé (voir DT2). L’étude porte sur les 12 poteaux de la face externe. Ceux-ci mesurent 5,9 m de haut, ont une largeur à leur base de 0,5 m et à leur sommet de 1 m. Le DT3 présente une étude éco-environnementale comparative entre la solution finalement choisie (bois et assemblage de provenance locale) et une solution en acier 5 fois plus résistant, permettant l’emploi d’une épaisseur plus fine, mais d’une provenance plus éloignée. Question 1.2 Estimer, pour les 2 matériaux envisagés, les valeurs de l’énergie totale dépensée dans le cycle de vie d’un poteau puis de l’équivalent en kg de CO 2 total rejeté, à l’aide des données du DT3. DT3 Poteau en bois :  2 500+50 = 2 550MJ  102+5 = 107 Kg eq C02 Poteau en acier :  33 000 + 9 000 = 42 000 MJ  2 300 + 600 = 2 900 Kg eq C02 Question 1.3 Calculer en pourcentage, dans le cas d’un poteau en acier, la part du transport dans l’énergie totale dépensée dans le cycle de vie puis dans l’équivalent en kg de CO 2 total rejeté, à partir du DT3. La part du transport pour la solution en bois est quasiment nulle. Justifier l’intérêt de l’emploi de matériaux locaux. DT3 La part du transport est d’environ 21,5% de l’énergie dépensé dans le cycle de vie des poteaux en acier et de 20,7% du C02 émis. L’emploi de matériaux locaux permet de réduire l’impact de la construction sur l’environnement ce soit en énergie consommée ou en émission de C02 6/25 Photo montrant un poteau porteur et les parois en béton de chanvre durant la construction Question 1.4 Calculer le rapport énergie totale acier / énergie totale bois, à partir du DT3. Calculer ensuite le rapport équivalent en kg de CO2 total acier / équivalent en kg de CO2 total bois, toujours à partir du DT3. Justifier à l’aide de ces rapports le choix de la structure bois issue d’une production locale. DT3 Wacier/bois = 16,47 Eacier/bois = 27,1 L’acier consomme 16 fois plus d’énergie et émet 27 fois plus de C02. Dans une démarche de développement durable le choix du bois est complètement justifié. Matériau isolant sur les parois Les parois de l’arche ont été conçues afin d’assurer l’isolation thermique maximale du bâtiment, les « petites bêtes » vivant dans des univers spécifiques. Elles doivent également garantir la résistance mécanique, la rigidité et la sécurité des personnes. Le choix s’est porté sur un matériau composite et écologique, le béton de chanvre, obtenu par mélange d’un granulat léger d’origine végétale (le chanvre) et d’un liant minéral (la chaux). Comme tout végétal, le chanvre absorbe et stocke du CO2 pendant sa phase de croissance. Le DT4 donne certaines performances du béton de chanvre pertinentes pour notre étude. Question 1.5 Expliquer pourquoi le béton de chanvre est un bon compromis pour assurer l’isolation thermique et garantir la résistance des parois, en vous appuyant sur les données du DT4. DT4 Le chanvre seul a de bonnes performances thermiques mais est peu résistant mécaniquement. Le liant à une mauvaise performance thermique mais est résistant mécaniquement. Les deux matériaux combinés allient performance thermique et résistance mécanique. Le béton de chanvre n’est pas la solution traditionnellement choisie par les constructeurs pour ce type de parois. Le Document Technique DT5 présente une comparaison entre le uploads/Ingenierie_Lourd/ eds-2i2d-corpus-commun-correction-guivarch.pdf