6me Congrs Apprentis Chercheurs Marseille 26 mai 2020

6ème Congrès Apprentis Chercheurs – Marseille 26 mai 2020 Laboratoire Membranes et Cibles Thérapeutiques MCT-UMR_MD 1, Inserm U 1261, Aix-Marseille Université LES ONDES DE CHOC PEUVENT-ELLES PERMETTRE DE LUTER CONTRE LES MARÉES NOIRES ? Clarisse VILALDACH Paul GEORGES Yannis GUILLELMET Yohan RUIZ } 1ère Lycée Notre Dame de France Encadrante : Michèle HOUAS Lazhar HOUAS Georges JOURDAN Christian MARIANI 3ème Collège Mallarmé Encadrant: Arnaud MONNIER 1

SOMMAIRE 1. INTRODUCTION 2. LES MOYENS 3. RESULTATS ET DISCUSSION 3. 1 1 er protocole 3. 2 2ème protocole 3. 3 3ème protocole 4. CONCLUSION

1. INTRODUCTION Lors d’une marée noire, si le pétrole n’est pas évacué rapidement, il détruit les écosystèmes marin et terrestre lorsqu’il atteint les côtes. Actuellement, les techniques de lutte consistent à brûler le pétrole, le pomper ou encore le disperser à l’aide d’enzymes pour réduire sa concentration. Mais les enzymes utilisées polluent également. Il est connu que lors de son passage, une onde de choc met le milieu qu’elle traverse, ici l’air présent au dessus de la surface de l’eau, en mouvement. Nous voudrions utiliser cette propriété des ondes de choc pour « voir » si l’air mis en mouvement peut par la même occasion entrainer le pétrole situé au dessus de la surface de l’eau. Si cela est possible, nous pourrions ainsi contrôler le déplacement des nappes de pétrole et leur imposer une direction puis un lieu où des navires spécialisés pourraient alors procéder à leur pompage.

2. LES MOYENS Onde de choc : Phénomène brutal et violent engendré, par exemple par une explosion, et qui se propage plus vite que la vitesse du son (1240 km/h). Il se produit en un millionième de seconde! Une onde de choc peut être : - intense (mortelle) - modérée (dangereuse) - faible (inoffensive) Tube à chocs : Installation permettant de créer des ondes de choc en laboratoire de manière contrôlée et sécurisée. Pompe Chambre basse Pression (BP) Chambre haute Pression (HP) V 0=0 V>>V 0 Onde de choc Tube à chocs Membrane Eau Huile, gazole, mazout…

2. LES MOYENS Montage expérimental Le tube à choc est ouvert à son extrémité (à gauche sur la photo). Sa longueur totale est de 30 cm et sa section intérieure carrée de 22 mm. Il est équipé de capteurs de pression qui détectent le passage de l’onde de choc, Comme le montrent les signaux enregistrés sur l’oscilloscope. Ces signaux commandent le déclenchement des différentes caméras. Le réservoir d’eau a une longueur de 40 cm, une hauteur de 11 cm et une largeur de 2, 5 cm. La surface de l’eau est couverte par une hauteur d’huile, matérialisant le pétrole, de 1, 4 cm.

3. RESULTATS ET DISCUSSION 3. 1 1 er protocole Une faible onde de choc est générée sur la couche d’huile recouvrant la totalité de la surface de l’eau. 3. 2 2ème protocole Une faible onde de choc est générée sur la couche d’huile recouvrant une partie de la surface de l’eau. 3. 3 3ème protocole Un jet d’air constant, sans onde de choc, est propulsé sur la couche d’huile recouvrant la totalité de la surface de l’eau. Toutes les expériences ont été réalisée avec une inclinaison de l’onde de choc ou du jet ! d’air par Rapport à l’interface eau/huile.

3. RESULTATS ET DISCUSSION 3. 1 1 er protocole Une faible onde de choc est générée sur la couche d’huile recouvrant la totalité de la surface de l’eau. Explication: le vent (écoulement d’air provoqué par l’onde de choc) forme des vagues sans transport de matière. L’huile ondule mais reste sur place. Ce phénomène s’appelle l’instabilité de Kelvin-Helmoltz.

3. RESULTATS ET DISCUSSION 3. 2 2ème protocole Une faible onde de choc est générée sur la couche d’huile recouvrant une partie de la surface de l’eau. Explication: grâce à l’obstacle ainsi créé, le vent (écoulement d’air provoqué par l’onde de choc) pousse légèrement une partie de l’huile, mais pas suffisamment car la couche d’huile déplacée n’excède pas 10% de la longueur totale de la couche d’huile.

3. RESULTATS ET DISCUSSION 3. 3 3ème protocole Un jet d’air constant, sans onde de choc, est propulsé sur la couche d’huile recouvrant la totalité de la surface de l’eau. Explication: le jet d’air qui n’est pas parallèle à la surface de l’huile la pousse vers le lieu où elle peut être pompée!

5. CONCLUSION -Les essais avec de faibles ondes de choc n’ont pas permis de déplacer une couche d’huile déposée sur une surface d’eau. -Toutefois si la couche d’huile ne recouvre pas toute la surface de l’eau, un léger déplacement de la couche d’huile a été observé sous l’action d’une faible onde de choc. -Par contre, un jet d’air calibré, constant et convenablement incliné par rapport à l’interface eau/huile assure le déplacement de la couche d’huile vers une zone prédéfinie. Cette technique pourrait être utilisée dans la lutte contre les marées noires.

IMPRESSIONS PERSONNELLES -Découvrir les métiers de la recherche -Prendre du plaisir à réaliser des expériences nouvelles -L’apprentissage d’une rigueur scientifique -Le privilège de vivre des expériences pouvant arriver qu’une fois dans une vie le tout dans une bonne ambiance de travail -La possibilité d’enrichir ses connaissances