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Fait marquant L2C : Encapsuler les marées noires
publié le , mis à jour le
Encapsuler les marées noires
La récente marée noire provoquée par une explosion sur la plate-forme pétrolière Deepwater Horizon dans le Golf du Mexique nous rappelle notre incapacité à contenir des nappes d’huile, conduisant ainsi inévitablement à d’énormes catastrophes environnementales. Une fois relâchés dans la mer, les hydrocarbures s’étalent en des couches très minces couvrant de vastes surfaces qui atteignent les côtes tout en mettant en péril les animaux et un écosystème fragile. Les méthodes utilisées aujourd’hui pour empêcher les marées noires d’atteindre les côtes sont souvent très toxiques, puisqu’elles utilisent des dispersants ou consistent à brûler la nappe de pétrole ou encore peu efficaces comme la mise en place de bâteaux-écrémeurs ou par simple bioremediation.
Il faut remarquer que la marée noire formée produit une interface géante entre l’huile et la surface de l’océan. Grâce aux forces de tension de surface, de telles interfaces liquides peuvent piéger de nombreux types d’objets qui vont de la taille d’une molécule à des particules minérales de quelques millimètres. Cette propriété est largement utilisée en sciences des matériaux et des colloides ainsi que dans l’industrie alimentaire, cosmétique ou de flottaison.
Les chercheurs de l’institut Jean le Rond d’Alembert (CNRS/ Université Pierre et Marie Curie) et du laboratoire Charles Coulomb (CNRS/Université Montpellier 2), en collaboration avec des chercheurs du département "Mechanical and Aerospace Engineering" de Princeton, proposent une solution propre qui utilise l’auto-assemblage par capillarité aux interfaces, pour encapsuler et retenir l’huile en de petites gouttelettes à l’intérieur de coques faites de grain de sables, dans une échelle de temps qui permettrait d’atténuer les effets de la marée noire. Le mécanisme d’encapsulation est basé sur le couplage entre les effets gravitaires et capillaires. En saupoudrant du sable de plage ou autres particules denses au-dessus de la nappe d’huile, les particules vont sédimenter et se placer à l’interface eau/huile grâce aux forces de tension de surface. En raison du poids de chaque particule, il se crée une attraction à longue portée qui va rassembler les particules en un “radeau granulaire” et qui va également déformer l’interface vers le bas sur une échelle bien plus grande que la taille des particules. Lorsque le nombre de particules formant le radeau est suffisant, le radeau se déstabilise et coule, encapsulant la couche d’huile supérieure. Les gouttes en armure ainsi formée sont stables et peuvent être récupérées ensuite.La coque étant poreuse, les bactéries peuvent également aider à la biodégradation de l’huile.
Un radeau capillaire déstabilisé en des gouttelettes en armure est produit en saupoudrant du sable sec sur une nappe d’huile de moteur à la surface de l’eau. (L’encadré est un zoom sur quelques gouttes en armure après que le radeau est coulé.)
Déstabilisation d’un radeau de grains d’oxyde de zirconium en gouttelettes en armure d’huile colorée dans de l’eau.
Zoom d’une goutte avec une coque partielle de particules d’oxyde de zirconium.
Références :
Nature Communications 4, 1895, (2013) doi :10.1038/ncomms2869
Contacts :
Suzie protière : protiere_at_lmm.jussieu.fr
Manouk.Abkarian : manouk.abkarian_at_univ-montp2.fr
