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Un nouveau véhicule aquatique au concept original. Il peut emporter des passagers en dessous de la surface de l'eau, se tourner rapidement à 360 degrés ou se tenir debout comme un dauphin.
Ce bateau original pourrait être disponible dés cette année. Le créateur du "Bionic dolphin" (dauphin bionique) pense que ce type de véhicule pourrait devenir disponible dans des endroits de vacances et pourrait aussi avoir de nombreuses applications dans l'avenir comme le sauvetage de personnes dans une mer en mauvais état.
Le bateau peut parcourir plus de 500 km sans devoir reprendre du carburant. Il s'agit d'un concept très intéressant mais l'industrialisation demandera peut-être davantage de temps que prévu.
Le bateau est propulsé par un moteur de Corvette de 425 chevaux permettant au dauphin bionique de glisser sur les eaux jusqu'à 90 km/h. Les passagers sont installés comme dans une voiture de course avec harnais à 4 points. Il est construit à base de Kevlar (le matériau utilisé dans les vestes anti-balles) et peut résister à des conditions très rudes comme des vents de plus de 300 km/h. |
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Avant d'être vendu, le bateau devra être homologuée et ce sera un véritable défi car il ne rentre dans aucune catégorie actuelle puisqu'il n'est ni un bateau naviguant sur l'eau OU en dessous mais les deux.
Une autre difficulté est le coût de l'engin : 350 000 dollars. Le créateur pense que le prix d'un biplace pourrait tomber à 120000 dollars avec des économies d'échelles si la production décolle.
Source : (CNN, pop-up, anglais)
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| Des cellules photovoltaïques à chlorophylle synthétique |
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Les feuilles sont des cellules solaires très efficaces qui peuvent convertir jusqu'à 40% de la lumière reçue en énergie chimique, c'est-à-dire bien plus efficaces que les cellules solaires à base de silicium conventionnelles qui possèdent un rendement d'environ 15%.
Au cours de la première phase de la photosynthèse, la lumière solaire est absorbée et convertie en énergie chimique emmagasinée sous la forme de molécules d'adénosine triphosphate (ATP). Ces réactions ont lieu au niveau des molécules de chlorophylle qui sont situées dans les membranes des thylakoïdes, à l'intérieur des chloroplastes des cellules végétales.
Des chercheurs de l'Université de Sydney ont synthétisé des molécules de type chlorophylle qui sont capables de convertir la lumière en énergie électrique, c'est-à-dire de reproduire la première phase de la photosynthèse. La structure moléculaire de la chlorophylle naturelle consiste en un anneau porphyrine azoté renfermant en son centre un ion magnésium. Les répliques synthétiques comportent plus d'une centaine de porphyrines groupées autour d'une molécule arborescente pour mimer la structure des systèmes photosynthétiques naturels.
Les tests ont montré que la conversion de la lumière en énergie électrique est plus efficace lorsque les molécules synthétiques ne sont pas trop grandes. Les meilleurs résultats sont obtenus avec des molécules dont la taille est égale à environ la moitié de la longueur d'onde de la lumière absorbée, c'est-à-dire entre 300 et 800 nanomètres dans le cas de la lumière visible.
L'intégration de telles structures dans des cellules solaires photovoltaïques améliorera leur rendement. L'équipe s'emploie maintenant à fabriquer des prototypes de cellules incorporant les molécules synthétiques avant de se lancer dans la production commerciale de panneaux solaires en collaboration avec l'Université d'Osaka au Japon.
Source:be |
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| Des robots au service des chirurgiens ! |
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 Un serpent pour se faufiler entre les organes, une main qui ne tremble plus, même à l’échelle microscopique, une quasi-perception sensorielle remontée sur les doigts du chirurgien : des roboticiens et des médecins travaillant ensemble sont en train de réaliser ce qui sera peut-être l’outillage de demain en salle d’opération.
Dans la gorge, la minuscule pince descend doucement. Elle ressemble à une petite mâchoire, fixée à l’extrémité d’une sorte de serpent métallique, mais dont les segments articulés évoquent plutôt l’arthropode que le reptile. L’engin ondule pour suivre le conduit naturel sans le toucher, négociant même des courbes en S. Aux commandes, à l’aide de deux grosses poignées, le chirurgien guide le serpent avec précision en regardant un écran.
Cet engin existe bel et bien. Il est en expérimentation à l’université Johns Hopkins, où des roboticiens et des chirurgiens travaillent ensemble depuis plusieurs années pour concevoir toutes sortes d’assistants robotisés. Fabriqué en matériaux non magnétiques, ce serpent-robot ne risque pas d’interférer avec des appareils d’imagerie magnétique. C’est en effet un ensemble cohérent d’instruments divers que cherchent à mettre au point les équipes de l’université américaine. |
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L’ordinateur, assistant en chef
D’ailleurs, les ingénieurs et les médecins ne manquent pas d’idées pour développer leur bestiaire de robots assistants. L’une des équipes a fabriqué un système anti-tremblement destiné aux tâches exigeant une grande précision. La main manipule un instrument, par exemple une seringue, maintenu par une articulation reposant sur un socle. L’instrument est en fait piloté par un ordinateur, qui analyse les mouvements de la main sans tenir compte des petits écarts par rapport à la trajectoire moyenne. Avec ce dispositif, un des membres de l’équipe a pu réaliser une injection dans un des minuscules vaisseaux sanguins d’un embryon de poulet. Ce modèle n’est pas sans intérêt car il ressemble beaucoup à l’irrigation de la rétine, extrêmement délicate.
Pour introduire une aiguille dans un vaisseau fin comme un cheveu, la précision de la main humaine, même celle du meilleur chirurgien, ne suffit plus. Ce porte-instruments stabilise totalement le mouvement grâce, là aussi, à l’intermédiation d’un ordinateur.
Allison Okamura, elle, veut donner de la sensibilité aux outils robotisés pour permettre la manipulation de vaisseaux fragiles. Pour manipuler son prototype de mini-pince, le chirurgien glisse les doigts dans une commande, un peu comme dans des ciseaux. Lorsqu’il ferme l’instrument sur un objet, la commande se durcit proportionnellement à la force appliquée sur la pince. Il ne s’agit donc pas d’un sens du toucher mais le praticien peut au moins sentir la résistance du tissu.
Au sein de cette instrumentation, l’informatique joue un rôle central. Elle permet déjà de mettre à la disposition du chirurgien toutes les informations possibles sur le patient. Elle peut aussi enregistrer toutes les actions commandées ou contrôlées par l’ordinateur. Devenue l’équivalent de la boîte noire dans un avion, l’ordinateur permet ensuite d’analyser tout ce qui s’est passé pour comprendre une erreur, préparer une intervention ultérieure ou aider à améliorer le dispositif.
Source:futura-sciences
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Un pari fou : un projet est en cours pour construire un hôtel de luxe sous la mer nommé Poséidon. Il est censé ouvrir ses portes dans moins d'un an ; si vous êtes blindé de tunes, vous pourrez bientôt jouer au capitaine Nemo.Bruce Jones a passé le plus de temps de sa carrière à concevoir des jouets sous-marins pour les riches et célèbres du monde. Ce président de 50 ans de la société US submarines est ainsi surtout connu pour ses sous-marins de luxe valant la bagatelle de 80 millions de dollars et pouvant emmener des passagers à 300 mètres sous l'eau. Maintenant, Bruce Jones passe au cap supérieur : l'activité hôtelière. |
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Son incroyable projet est d'arriver à ouvrir les portes du "Poseidon Mystery Island", le premier complexe hôtelier sous-marin à la fin 2008.
B. Jones se souvient qu'étant lycéen, il écrivait au commandant Cousteau pour lui montrer ses dessins d'habitats sous-marins. En 2000, il a donc offert une récompense (10 000 dollars) à celui ou celle qui pourrait lui indiquer le meilleur spot. Celui-ci fut au large d'une île des Bahamas mais il s'avéra impossible de négocier avec les propriétaires. Il a finalement décidé de construire son hôtel dans les îles Fiji.
Ce n'est pas le premier projet d'hôtel sous-marin. Le premier est un petit bungalow près de Key Largo au sud de la Floride. Dans cet endroit assez étroit situé à 7 mètres sous l'eau, six personnes maximum peuvent y louer 2 chambres. Il est nécessaire de posséder son brevet de plongée cependant.
A Dubai où l'on chercher l'extravagance pour attirer les plus riches, on essaie de construire un hôtel nommé Hydropolis pour un coût de 500 millions de dollars. Ce complexe de plus d'un million de mètres carré et comprenant des suites, une salle de bal, un centre commercial et même un système de défense missile contre les éventuelles attaques terroristes. Pour l'instant, ce projet très en retard (il devait être inauguré fin de cette année) n'est toujours qu'en phase de préconstruction.
Les investissements sont en effet la grosse difficulté de ce type de projet. Dans le cas du Poséidon, des investisseurs privés et une banque ont déjà fourni presque les 105 millions de dollars dont avait besoin le projet selon B Jones. Ce dernier est optimiste : il pense qu'il attirera suffisamment de célébrités pour le succès financier de l'opération.
Si tout ce passe correctement pour la construction, le complexe de 225 acres (1 acre = 4000 mètres carrés environ) sera immergé dans un lagon de 5000 acres près d'une île Fiji de 225 acres.
B Jones a conçu le Poséidon afin de satisfaire en premier les amateurs de plongée. Tout ressemble cependant aux services d'un hôtel avec repas de qualité mais surtout une vue magnifique sur la vie auprès des coraux et la possibilité de plonger dans l'eau directement depuis sa chambre grâce à un sas.
Lorsque le complexe hôtelier ouvrira ses portes, l'ensemble des hôtes d'une des 550 chambres pourront admirer la vue à 270 degrés grâce à des vitrages du sol au plafond et grâce à un éclairage de l'environnement extérieur. Les hôtes pourront accéder à l'hôtel grâce à deux ascenseurs.
Comme l'intérieur de l'hôtel sera à 1 atmosphere (même pression que sur terre), il n'y aura aucune incidence sur le bien-être. Un module en forme de frisbee à une des extrémités du complexe abritera la cuisine, le hall de réception et les restaurant et bar de 3000 mètres carrés.
Un deuxième module en forme de soucoupe volante contiendra une bibliothèque et une salle de conférence ainsi qu'une chapelle, un SPA et la plus grande suite de luxe sous-marine (1200 mètres carrés) appelée Nautilus. Afin que la vue soit toujours parfaite, les vitres seront équipées d'un système de nettoyage automatique afin d'enlever algues et corps marins. Ce système est constitué d'essuie-glaces à haute pression.
Si une des vitres d'un des modules était endommagée, des ouvriers de maintenance la détacheront du corps principal de l'hôtel et l'amèneront à la surface.
Le composant le plus délicat pour la construction du Poséidon est sans conteste les grandes plaques d'acrylique requises pour les vitrages. Seuls quelques entreprises dans le monde sont capables de fabriquer de telles plaques.
Comme pour tout hôtel de renom, le Poséidon devra faire face à de grands problèmes de logistique avant même qu'un seul hôte ne franchisse le pas de la porte d'entrée. De nombreux autres projets ont déjà dû être abandonnés en raison de dépassement de budget ou de problèmes juridiques.
Les investissements actuels et l'octroi du lagon ne suffit pas à certifier que le projet ira à son terme même si B Jones a diminué les risques en faisant pré-fabriquer les modules à la surface. Certains sont sceptiques que le complexe attirera suffisamment de monde sachant que la nuit sera de 15 000 dollars par personne.
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| Le concept du X-37 de l'USAF utilisé pour un programme d'avion spatial |
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L'U.S. Air Force a annoncé vouloir utiliser le démonstrateur X-37 de la NASA pour poursuivre des études sur le développement d'un drone spatial réutilisable, grâce aux investissements combinés de la NASA, de la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) et de l'USAF. Boeing a été désigné maître d'oeuvre sur ce programme, intitulé OTV (Orbital Test Vehicle). Le véhicule X-37 a récemment effectué quelques tests en vol arrimé sous un avion cargo qui ont permis de valider son comportement aérodynamique, le véhicule en lui-même n'étant pas encore capable de voler. Le programme OTV vise à la réduction des risques, au développement du concept de véhicule spatial réutilisable et aux essais de ce dernier. Le premier vol orbital, durant lequel l'OTV sera lancé de Cap Canaveral par un Atlas V, est prévu pour 2008. Il prévoit de tester les systèmes de navigation et de guidage, de rentrée atmosphérique et d'atterrissage autonomes et de valider les concepts structuraux.
Source:be |
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L’armée de l’air a fait participer deux Rafale biplaces au Nato Tiger Meet 2006. Cette première sortie internationale des Rafale Air, au standard F2, s’est soldé par un franc succès.
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| Le Rafale Air monte sur la scène internationale |
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Le Nato Tiger Meet est un exercice de l’Otan qui réunit chaque année des escadrons ayant pour emblème un tigre. L’édition 2006, organisée du 25 au 30 septembre dernier sur la base espagnole d’Albacete, a rassemblé une cinquantaine d’avions de combat venus de onze nations. Parmi ceux-ci une dizaine d’avions de combat français, dont deux Rafale biplace de l’escadron 05/330 "Côte d’argent" au standard F2.
"Notre venue répondait à un double besoin", précise le lieutenant-colonel Norbert Pages, commandant du 05/330. "Il s’agissait de vérifier la plus-value opérationnelle apportée par l’avion dans un contexte interallié tout en validant le transfert des fichiers de maintenance via une liaison satellitaire Syracuse."
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"Notre venue répondait à un double besoin", précise le lieutenant-colonel Norbert Pages, commandant du 05/330. "Il s’agissait de vérifier la plus-value opérationnelle apportée par l’avion dans un contexte interallié tout en validant le transfert des fichiers de maintenance via une liaison satellitaire Syracuse."
Ce deuxième volet a parfaitement fonctionné : les résultats obtenus par les auto-tests de l’avion étaient chaque jour envoyés sur le serveur informatique de la maintenance Rafale à Saint Dizier (système d’information appelé Amasis). La disponibilité des avions à été de 100 % tout au long de la semaine d’exercice, avec un sans faute pour les réacteurs Snecma M88-2 (Groupe SAFRAN) dans un large éventail de missions : depuis l’interception supersonique en haute altitude jusqu’aux raids en basse altitude. Les Rafale étaient engagés quotidiennement dans deux missions : défense aérienne le matin, raid offensif l’après-midi. Signe indubitable de polyvalence, les deux avions et leurs équipages passaient sans contrainte de l’une à l’autre des missions.
Cohérence totale
"Le premier enseignement tiré de ces vols tient à la remarquable qualité du système d’arme", souligne le lieutenant-colonel Pages. "On a pu vérifier que la fusion très poussée des capteurs et l’utilisation de la liaison de données L16 permettant d’échanger des informations numériques sans utiliser la radio nous offrait une supériorité importante dans la connaissance des situations tactiques". L’OSF (Optronique de Secteur Frontal, dont la voie infrarouge est fournie par Sagem Défense Sécurité, filiale du Groupe SAFRAN) est particulièrement plébiscité par les équipages, capables grâce à lui d’obtenir l’identification positive de leurs objectifs à bien plus grande distance que les autres avions. En la matière, distance est synonyme de sécurité.
"Le Nato Tiger Meet a confirmé que la portée des moyens d’identification du Rafale sont aujourd’hui en cohérence totale avec la portée de ses armements, particulièrement pour ce qui concerne la bombe propulsée AASM dans les missions air-sol", expliquent les pilotes.
L’AASM (Armement Air-Sol Modulaire), équipé d’un kit de guidage Sagem Défense Sécurité à hybridation inertie/GPS et d’un kit d’augmentation de portée avec un propulseur à poudre entrera en service dans l’armée de l’Air au début de l’année prochaine. Mais les conduites de tir des Rafale F2 permettent déjà d’en simuler l’emploi dans des scénarios air-sol complexes. La flexibilité d’emploi et la portée très supérieure de l’AASM comparée à celle des JDAM (bombe à guidage GPS) et des armements à guidage laser ont surpris -pour ne pas dire dérouté- plus d’un observateur à Albacete. "Avec son armement modulaire, les possibilités offertes par la fusion des capteurs et la liaison de données, il n’y a plus grand chose que l’on ne puisse pas faire avec cet avion...", concluent les équipages français
Source:webmag.safran-group
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Pétrole
Du pétrole sous 2 000 mètres de sel
Le rapport avec le pétrole ? Direct. « Cette espèce de chape de plomb, d'une épaisseur de 1,5 à 2 km en Méditerranée occidentale, et de 3 km, voire plus, dans le bassin oriental (le tout recouvert par quelques milliers de mètres d'eau et des couches sédimentaires plus récentes de 2 à 3 kilomètres), a séquestré les roches-réservoirs dérivant de roches-mères riches en matière organique. Il y a par conséquent de fortes chances pour qu'elles contiennent des hydrocarbures. Afin d'en avoir le cœur net, nous aurons besoin de recourir aux services du Chikyu, un navire japonais conçu pour réaliser des carottages ultra-profonds dans le cadre du programme international de forages océaniques IODP2 ».
Suspense. Et réponse dans quelques années.
Difficile de s'en convaincre en contemplant les vagues resplendir comme des traînées de diamants depuis Alicante, Nice ou Calvi, mais la Méditerranée (et la mer Noire), voilà environ 5,5 millions d'années, était pratiquement à sec. Nom savant de cet épisode, provoqué par un enfoncement de la plaque africaine sous la plaque européenne et mis au jour en 1970 : la crise de salinité messinienne. « Les corridors qui reliaient la Méditerranée à l'océan Atlantique se sont alors fermés les uns après les autres. L'eau s'est évaporée et une couche de sels s'est cristallisée sur le fond », résume Jean-Pierre Suc, en poste au Laboratoire « Paléoenvironnements et paléobiosphère »1 à Lyon. |
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La longue traque de l'or noir
C'est en redingote et chapeau haut de forme que le pseudo-colonel Edwin Laurentine Drake1, le dimanche 27 août 1859, vit jaillir un jus noirâtre du puits de forage qu'il avait fait installer à Titusville, en Pennsylvanie. Le flegmatique inventeur, dit-on, « ne manifesta aucun enthousiasme exagéré », misa un temps sur « la jeune industrie qu'il avait créée, perdit tout son avoir et, victime d'une névralgie dorsale, termina sa vie en 1880 dans un fauteuil de paralytique ». Sans doute serait-il légèrement surpris d'apprendre outre-tombe que, 145 ans après cette « première », plus de trente mille gisements commerciaux (donc rentables) sont en service dans le monde… Mais ne brûlons pas les étapes. Pour comprendre la genèse du liquide que traquent sans relâche les lointains et très prospères successeurs de Drake, un long voyage dans le temps s'impose. Imaginez, explique Pierre Albrecht, directeur du Laboratoire Géochimie bio-organique2 à l'Université Louis Pasteur de Strasbourg, « un bras de mer ou un bassin un peu fermé en bordure d'océan, pas très loin du continent. Bref, des eaux pauvres en oxygène, il y a de ça plusieurs dizaines ou centaines de millions d'années3. Des “débris” de plancton, des décombres de végétaux, des restes d'animaux morts…, y ont gagné lentement les abysses, plus ou moins dégradés par des bactéries ». Puis ce sirop de cadavre, « en se déposant sur le plancher et en achevant de se décomposer, s'est mélangé au sédiment formé d'argiles, de sables, de carbonates… ». Résultat : une manière de boue noirâtre mi-organique mi-minérale (le « sédiment récent ») qui « s'est s'enfoncée dans l'écorce terrestre, au fil des millénaires. Parvenu à une centaine de mètres de profondeur, le “système”, qui contenait quelques pourcentages de matière organique, s'est figé dans un état où ne se manifestait plus de dégradation bactérienne ». Sous l'effet des mouvements tectoniques, la couche s'est enfouie de plus belle, recouverte par des centaines de mètres, voire des kilomètres de sédiments. Quelques millions d'années plus tard, la température ayant augmenté au fur et à mesure de la descente (de l'ordre de 30 à 40° C par kilomètre), « les résidus de matières organiques (les kérogènes), chauffés à 80-90° C (quelquefois plus, quelquefois moins), se sont transformés. Des liaisons chimiques (carbone-carbone, carbone oxygène, carbone-soufre…) se sont brisées et ont engendré des assemblages moléculaires exclusivement formés de carbone et d'hydrogène (des hydrocarbures) ». Autant de micro-gouttelettes d'huile qui ont été peu à peu expulsées mécaniquement de la « roche-mère » (généralement argileuse ou argilo-carbonatée), et « qui ont migré par des drains, parfois sur des dizaines de kilomètres, vers des régions où la pression était plus faible, et où elles ont été stoppées par une couche-butoir. C'est là, sous cette couverture étanche, piégées4 dans une roche poreuse, gréseuse ou carbonatée (la “roche-réservoir”, comparable à une éponge ultra rigide truffée d'alvéoles où se réfugient les hydrocarbures) », qu'elles ont achevé leur exode et attendent notre visite. Terminus. Et commentaires de notre guide : la plupart du temps, le pétrole, animal fugueur, ne se niche pas là où il a pris naissance. « Et plus il se forme à forte profondeur (des zones où les températures fluctuent entre 120 et 140°C), plus il est léger. Dans les cas extrêmes, il peut même disparaître, et ne subsiste alors que du gaz naturel sec (du méthane). À l'inverse, plus il naît près de la surface (comme les fameux sables de l'Athabasca, au Canada), plus il est lourd ».
Comment naissent les hydrocarbures (cliquer sur l'image pour l'agrandir)
© M.Berget |
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De l'or noir, la planète bleue continue d'en receler des quantités exorbitantes. Mais pour combien de temps ? Question cruciale dont la réponse conditionnera la confection du trousseau énergétique des générations futures. S'agissant des « réserves prouvées » (le stock de pétrole inventorié), le chiffre le plus communément admis avoisine les 1 000 milliards de barils5 (soit environ 145 milliards de tonnes, l'équivalent d'une production d'une quarantaine d'années au rythme actuel). Concernant les réserves restant à découvrir, les projections s'avèrent contrastées, sinon contradictoires. Deux écoles s'affrontent : les « pessimistes », majoritairement composées de géologues, et les « optimistes », où se côtoient une majorité d'économistes.
« Les premiers, commente Denis Babusiaux, professeur à l'Institut français du pétrole (IFP), font observer que le renouvellement des réserves de pétrole, au cours des trente dernières années, provient essentiellement de réévaluations de découvertes anciennes, et pour moins d'un tiers seulement de découvertes nouvelles. Ils considèrent donc comme très peu probable l'heureuse surprise de découvertes importantes », sans compter que la mise en œuvre de procédés stimulant les capacités de production sur un gisement accélère ipso facto son déclin. « Selon cette famille de pensée, les “réserves ultimes récupérables” (les productions passées ajoutées au pétrole restant à découvrir) sont de l'ordre de 2 000 milliards de barils. Par extrapolation, ils estiment que la pointe de production de pétrole “conventionnel” (celui qui peut être produit avec des techniques classiques) se situera entre 2005 et 2010, à un niveau de l'ordre de 80 millions de barils/jour ». Les optimistes, quant à eux, sans nier l'épuisement inéluctable des ressources pétrolières, martèlent à l'envi que dans le passé, les prévisions de raréfaction des hydrocarbures ont toujours vu les Cassandre manger leur chapeau. Exemple canonique : un article paru en 1919 dans la revue La Technique moderne et assurant que la production pétrolière des États-Unis ne pouvait que plafonner à très court terme, les réserves étant estimées à… 22 ans à rythme constant. Plus près de nous, poursuit Denis Babusiaux, « BP a publié en 1979 une étude qui faisait apparaître un pic de production mondiale (hors pays de l'ex-URSS, NDLR) en 1985. Et il y avait en 1990 un quasi consensus pour prévoir le pic de production de la mer du Nord vers 1995, date qui a été régulièrement repoussée jusqu'à ces dernières années ». Qui plus est, relèvent les optimistes, « le nombre de forages dans les pays en développement hors Opep ne représente que 2 % de ceux effectués aux États-Unis, ce qui autorise les espoirs placés dans les résultats d'une exploration plus intensive, commente notre expert. D'après eux, le maximum de production de pétrole conventionnel pourrait être repoussé bien au-delà des années 2020 ».
En attendant, les cinq « majors » de l'industrie pétrolière (ExxonMobil, Shell, BP, Chevron Texaco, Total), après avoir exploité les zones les plus faciles d'accès (à terre et en mer peu profonde), font flèche de tout bois pour identifier de nouvelles « cibles », de plus en plus complexes et de plus en plus enfouies. Exemple récent : les deux champs d'Elgin-Franklin, situés en mer du Nord et mis en production par Total en 2001, logent sous plus de 5 500 mètres de sédiments et offrent des conditions de pression (1 100 bars) et de température (200°C) extrêmes, deux fois supérieures aux normes habituelles. « Le temps où, comme Drake, il suffisait de jeter son chapeau en l'air et de sortir son petit marteau est définitivement révolu ! Ce qui explique que l'exploration reste l'aristocratie du pétrole ! », plaisante Jean-Laurent Mallet, directeur du département Informatique de l'École nationale supérieure de géologie de Nancy et « pilote » du programme GOCAD (Geological Objects Computer Aided Design)6. Aucune méthode ne garantissant encore 100 % de succès, la prospection « reste un art incertain », renchérit Xavier Boy de la Tour, ex-directeur « Stratégie-Economie-Plan » à l'IFP et auteur d'un opus limpide sur le sujet7. N'empêche : la logistique ad hoc ne cesse de réduire la marge d'incertitude. Étape n°1, dont se chargent les géologues, épaulés par des repérages aériens et satellitaires : arpenter et observer le terrain, partout où se trouvent « des “analogues de terrain”, c'est-à-dire des équivalents géologiques des gisements sur lesquels ils portent leurs espoirs, explique Sylvie Delisle, géologue de production Total. Sauf que cette acquisition, dont sortira une première esquisse de la configuration du sous-sol, est forcément entachée d'erreurs et d'approximations. Les réservoirs à l'air libre, par définition, ont vécu une autre histoire » que leurs collègues souterrains. Et n'en sont donc pas des sosies parfaits, mais des cousins, proches ou lointains.
Deuxième phase, conduite à partir de ces indices initiaux : ausculter soigneusement le sous-sol. Pour ce faire, la « sismique » à la disposition des chercheurs d'or noir s'avère un allié de poids. Principe : bombarder le sol de faisceaux d'ondes, via de légers ébranlements provoqués artificiellement par l'explosion de pétards, la chute de poids, des camions vibreurs, des décharges d'air comprimé dans l'eau (pour la sismique marine)… Et suivre le cheminement de ces signaux qui se réfléchissent sur toutes les discontinuités qu'ils rencontrent. « Ces ondes, récupérées par des capteurs sous forme d'échos, ne localisent pas précisément un gisement, précise Jean Mascle, chercheur au Laboratoire Géosciences Azur8 de l'Observatoire océanologique de Villefranche-sur-Mer. Elles renseignent sur la structure géométrique globale des bassins sédimentaires et permettent d'identifier des couches susceptibles d'héberger un réservoir. En quelque sorte, elles “éclairent” le sous-sol et permettent d'en reconstituer une image en 3D9 ». Bref, vive l'imagerie tridimensionnelle, quand bien même la « photo » finale reste floue.
C'est que la nature ne dévoile pas son intimité rocheuse sans poser des chausse-trapes à ses prétendants. « Le modèle de propagation des trains d'ondes, entre autres, reste un problème corsé, assure Jean-Laurent Mallet. La difficulté consiste à convertir en profondeur le temps que mettent les signaux pour revenir à la surface. C'est vraiment la poule et l'œuf ! Pour estimer la vitesse de propagation des ondes sismiques, il faut connaître la géométrie des couches qu'elles traversent, et pour comprendre cette géométrie, savoir à quelle la vitesse les ondes s'y déplacent… ». Un casse-tête qu'aident à résoudre – en partie – les super-calculateurs qui moulinent en continu pour accoucher de modèles numériques offrant des centaines, voire des milliers de représentations, toutes équiprobables, d'un même réservoir. « Plus les machines sont puissantes, plus nous pouvons affiner nos hypothèses pour qu'elles “collent” avec les informations que nous fournissent les géologues de terrain, les géophysiciens, les géologues sédimentologistes, les ingénieurs réservoirs, les pétrophysiciens… Et plus nous gagnons en fiabilité pour caractériser l'architecture, les propriétés du sous-sol, les contours d'un réservoir et tenter d'en calibrer les réserves exploitables », dit Jean-Laurent Mallet. Non moins essentiel : comprendre comment les fluides y circulent et comment les en chasser. « Ce champ d'études est important du point de vue du génie pétrolier. Il permet de fournir des connaissances fines sur les propriétés de la roche-réservoir et sur les mécanismes d'écoulement des hydrocarbures qui s'y produisent, ceci afin d'optimiser les schémas d'exploitation », commente Didier Lasseux, membre de l'équipe « Milieux poreux » du TREFLE (Transferts, écoulements, fluides, énergétique)10, à Talence. B.a.-ba de la méthodologie : réaliser, sur des carottes de roches poreuses d'une dizaine de centimètres de long ou sur des matériaux artificiels, des écoulements (huile / eau, eau / gaz, huile / gaz, huile / eau / gaz) qui miment ceux censés se produire en profondeur et qui résultent de l'intervention humaine au moment de la récupération. Plus facile à dire, on s'en doute, qu'à faire. « Nous sommes confrontés, entre autres, à des mécanismes physiques souvent complexes liés aux techniques de récupération (injection d'acide, d'eau chaude ou de vapeur, de mousse, de polymère, de fluide miscible avec l'hydrocarbure en place…). Grâce aux multiples modèles physiques que nous élaborons en parallèle et qui reproduisent ce qui se passe sur nos paillasses, nous tentons de prédire la fraction d'huile ou de gaz que l'on peut espérer ramener à la surface. Toute la difficulté étant de développer des méthodologies qui permettent de passer des connaissances acquises à l'échelle du laboratoire à une description de la situation à l'échelle réelle du réservoir ».
Autre thématique ayant le vent en poupe, à mesure que l'on se rapproche « du fond du baril » : l'étude des roches sédimentaires carbonatées, « particulièrement délicates à exploiter alors qu'elles contiennent 65 % des réserves d'hydrocarbures connues dans le monde, soit beaucoup plus que les roches gréseuses (comme en mer du Nord) », dit Jean Borgomano, directeur du Laboratoire « Géologie des systèmes carbonatés »11. Et d'ajouter : « Ce système de réservoirs forme un milieu poreux hétérogène très compliqué à imager en surface avec des méthodes géophysiques traditionnelles (dont la sismique) qui offre une résolution trop approximative. Tous nos efforts tendent à recréer en labo la réalité géologique de ces objets à partir d'analogues et de modèles numériques ». Même refrain concernant les « réservoirs fracturés », pléthoriques au Moyen-Orient et qui représentent au moins 25 % des réservoirs potentiels. Les nuits des pétroliers ont beau être peuplées de visions d'hydrocarbures fluides à souhait, s'échappant de milieux délicieusement perméables et peu profonds, les caprices du sous-sol dictent leur loi. « Certains réservoirs, soumis aux terribles contraintes de l'écorce terrestre, peuvent se plisser et se fragmenter. Des cassures verticales, perpendiculaires à la stratification, s'ouvrent. Les fluides (eau, huile, gaz) qui s'engouffrent dans ces conduits naturels deviennent plus délicats à récupérer », explique Sylvie Delisle. D'où l'intérêt d'analyser sur le terrain ces réseaux de cassures pour en décrypter les règles d'organisation dans l'espace, comprendre les lois physiques qui les gouvernent et, à terme, anticiper leur « comportement dynamique » lors de l'exploitation d'un puits de forage. Pour cela, encore faut-il pouvoir prédire… Rude tâche à laquelle s'attelle Jean-Pierre Petit, professeur de géologie à l'université de Montpellier 2, au Laboratoire « Dynamique de la lithosphère »12 : « Décortiquer la logique interne et la “géo-mécanique” de ces “objets” est un challenge passionnant parce qu'ils sont le fruit d'une succession d'événements intrinsèquement complexes. En lien direct avec nos analyses de terrain, mon collègue Alexandre Chemenda13 reproduit, dans des matériaux de haute technologie, les réseaux de fractures. Ces résultats expérimentaux permettent d'accéder aux lois de rupture qui sont introduites dans des modèles mécaniques numériques. Ce travail se fait avec des chimistes, des physiciens théoriciens et numériciens ». Et de se féliciter que dans le consortium de recherche Geo-FracNet, – qui travaille en étroite collaboration avec l'industrie pétrolière – « la chaîne complète soit assurée : observer le terrain, formuler des problèmes en termes physiques et créer des modèles physiques et numériques grâce auxquels, en cheville avec l'industrie pétrolière, nous revenons à la réalité géologiques des réservoirs pour prédire leur état de fracturation ».
Dûment produit14, puis acheminé par oléoducs et par tankers vers les zones de consommation, le pétrole n'est reste pas moins inutilisable en l'état. Tout juste peut-il servir « à calfater les bateaux et à faire des feux grégeois… », commente malicieusement Marc J. Ledoux, directeur scientifique du département Sciences chimiques du CNRS. D'où la nécessité, pour le précieux élixir, de subir moult opérations destinées à le métamorphoser en propane, butane, essences automobiles, carburéacteurs pour l'aviation, gazoles, fuels, huiles lubrifiantes, bitumes. « Le raffinage est une industrie qui doit être éminemment flexible », précise d'emblée Marc Ledoux. Pourquoi ? Parce qu'il existe autant de variétés de pétroles bruts que de fromages ! « Un arrivage du Venezuela, lourd et soufré, n'a rien à voir avec un arrivage du Nigeria, plutôt léger et aromatique. Qui plus est, cette industrie doit fournir un marché en constante variation. Prenez l'essence automobile : l'hiver, il faut y injecter du butane pour améliorer l'indice d'octane, chose impossible l'été, puisque ce gaz s'évapore… ». Premier maillon de cette alchimie complexe : la purification, qui permet d'enlever sel, sable et eau du pétrole brut. Suit la distillation, consistant à fractionner ses constituants par vaporisation, en fonction de leurs poids respectifs. Puis viennent tous les traitements chimiques (craquage, reformage, hydrodésulfuration) « permettant d'améliorer considérablement la qualité des produits naturels et de passer des uns aux autres en transformant, par exemple, du fuel lourd en gazole et en essence, au gré des besoins ». Ultime manœuvre : l'adjonction d'additifs dans les essences, les gazoles et les lubrifiants, pour les rendre plus performants.
Reste que le secteur, florissant, manifeste sous nos latitudes un déséquilibre criant : la surproduction d'essence et le manque de gazole, à rebours des États-Unis. « Le marché américain est à 95 % un “marché essence”, alors que le marché européen est à 60 % un “marché diesel”, explique Olivier Alexandre, directeur de la recherche du Raffinage marketing chez Total. Or, nos installations sont équipées pour fournir essentiellement de l'essence. Ce qui explique que nous ayons recours à des importations de diesel, surtout en provenance de la Russie, et que nous vendions de l'essence aux États-Unis ». Autre source de préoccupation : le traitement des huiles extra-lourdes riches en soufre (la « peste » des raffineurs) et pauvres en hydrogène. Or, dit Marc Ledoux, « les techniques de désulfuration à prix abordable commencent à tutoyer leurs limites, et le coût de l'hydrogène est vite prohibitif si on le transporte. Ce qui suppose, de la part des raffineurs, de très gros investissements… ». Bémol d'Oliver Alexandre : « Certaines installations intégrées aux champs de production (les “up-graders”) permettent d'ores et déjà de pré-raffiner ce pétrole visqueux et de le transformer en un brut synthétique léger, peu soufré, facilement transportable et à forte valeur ajoutée. L'idée est de généraliser ce principe pour que ce brut puisse être ensuite traité dans des raffineries classiques sans que ces dernières, pour autant, cessent de se complexifier ». Derniers défis pointant à l'horizon : réduire la quantité d'aromatiques dans les gazoles et à l'origine des « suies » nocives pour les poumons, sans oublier la valorisation de la biomasse et sa transformation en biocarburants dont la généralisation probable, à l'horizon 2020-2030, passera nécessairement par des réponses technologiques inédites et la refonte des installations. Sans compter le gaz naturel que les raffineurs cherchent de plus en plus à transformer en gazole propre. Une piste alléchante, mais un pari loin d'être gagné.
Philippe Testard-Vaillant
1. Fils d'un modeste fermier, Drake s'était auto-décerné le grade de « colonel ». Les citations sont extraites du livre de G. Le Fèvre, Sa majesté le pétrole (Hachette, 1950).
2. Laboratoire CNRS / Université de Strasbourg.
3. Le pétrole exploité de nos jours remonte entre l'ère primaire et la fin du tertiaire (-600 millions à -2 millions d'années).
4. Le « piège » le plus classique est l'anticlinal, une structure en forme de dôme. 90 % des très gros gisements du Moyen-Orient sont de ce type.
5. Un baril contient 159 litres et une tonne de pétrole, 7 barils.
6. GOCAD est organisé autour d'un consortium composé de compagnies pétrolières, ainsi que de nombreux laboratoires de recherche (dont certains du CNRS) dans le monde.
7. Le pétrole au-delà du mythe, éditions Technip, 2004.
8. Laboratoire CNRS / Université de Nice / Université Paris 6 / IRD.
9. La sismique 4D, elle, permet de pratiquer des acquisitions sismiques répétées dans le temps et de visualiser le mouvement des fluides à plusieurs années d'intervalle.
10. Laboratoire École nationale supérieure des Arts et Métiers / CNRS / Université Bordeaux 1.
11. Laboratoire CNRS / Université Aix Marseille.
12. Laboratoire CNRS / Université Montpellier 2.
13. Professeur de géomécanique et géodynamique à l'université de Nice / Sophia-Antipolis et chercheur au Laboratoire GéoAzur.
14. La technique de forage la plus utilisée (dans 98 % des puits) est le « Rotary ». Une tour métallique (le derrick) sert à introduire dans le sol un train de tiges creuses, vissées bout à bout. Au bout de ces tiges, le trépan (un assemblage de pignons coniques aux dents en acier ou en carbure de tengstène) attaque la roche.
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| Pourquoi le ciel est-il bleu le jour? |
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Quand le ciel est bien pur et dégagé, il est tout bleu. Pour l'expliquer, il faut se rappeler que notre atmosphère est essentiellement constituée de Dioxygène et de Diazote, de toutes petites molécules.La lumière se comporte curieusement face à de tels petits grains, elle est diffusée (un peu comme lorsqu'elle traverse une feuille de papier calque). Mais toutes les couleurs ne sont pas diffusées avec la même efficacité. Les plus courtes longueurs d'onde (violet, bleu) le sont plus que les grandes (orange, rouge), ces dernières ne sont que peu déviées de leur trajectoire. Il est à remarquer que les molécules de l'atmosphère ne sont pas les seules à diffuser la lumière (diffusion Rayleigh), mais que les petites fluctuations de densité de l'atmosphère y sont aussi probablement pour quelque chose, ainsi que certaines très fines poussières. Pensez par exemple à la fumée de cigarette, bleutée dans une pièce obscure traversée par un rai de lumière...
Robert est entouré de molécules "d'air", en regardant dans la direction du Soleil, il verra toutes les couleurs avec un déficit de bleu, et dans une autre direction, surtout du bleu. (Schéma de gauche) |
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C'est le même phénomène qui explique que le Soleil semble rouge à son coucher, sa lumière traverse alors beaucoup d'atmosphère, seuls les rayons rouges parviennent jusqu'à notre oeil. (Schéma de droite)
Mais peut-être aurez-vous remarqué qu'à l'horizon, le ciel paraît plus blanc. Dans cette direction, notre regard observe une couche très épaisse d'atmosphère. Les rayons sont alors diffusés de multiples fois. Certes, les bleus ont plus de chance d'être diffusés, mais la quantité de molécules est telle sur l'horizon, que toutes les couleurs finissent par l'être, leur somme fait donc du blanc, comme le disque solaire. Quand le temps est brumeux, tout le ciel paraît blanc. La raison cette fois, est que les minuscules gouttes d'eau en suspension, bien plus grosses néanmoins que les molécules atmosphériques, diffusent également toutes les couleurs. Le ciel paraît alors uniformément blanc.
Enfin, regardez ces deux images prises presque en même temps dans la même direction: le Soleil était à 90° sur la droite:
Cette image est équivalent à ce qui se voyait à l'oeil nu. On retrouve un ciel bleu en hauteur et un horizon plus blanc, comme décrit au-dessus.
Aucun trucage numérique n'a été utilisé, pourtant, le ciel est d'un bleu plus soutenu, les nuages ressortent étonnamment. Curieux non?...
En fait, la deuxième image est prise à travers un filtre "polarisant"... Voyons, la lumière est une onde électromagnétique, elle se comporte un peu comme une ondulation se propageant sur une corde que l'on agite. Le plan de polarisation de la lumière est l'équivalent du plan d'oscillation de la vague sur la corde. La diffusion de la lumière sur le ciel est plus ou moins efficace suivant la polarisation de la lumière. Ou, plus précisément, la lumière diffusée des points du ciel situés à 90° du Soleil sont plus fortement polarisés que les autres. Or, un filtre polarisant ne laisse passer que les rayons polarisés dans un sens, un peu à la manière d'une barrière plantée de piquets verticaux qui laisserait passer un frisbee vertical mais pas horizontal.
Ainsi, le filtre peut être tourné pour interdire le passage à certains rayons et pas à d'autres. Par exemple, le fond de ciel de l'image du bas était riche en rayons polarisés verticalement, ils ont été éliminés par le filtre. Les nuages émettent une lumière non polarisée, une grande partie traverse donc le polarisant. Un tel filtre est donc un moyen élégant de faire ressortir les contrastes d'un ciel saupoudré de nuages, si l'on vise à 90° du Soleil...
Source:Philippe.B
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