Les anti-moussants sont impuissants en microgravité
10/09/2015

Les produits anti-moussants comme ceux utilisés dans les pastilles de détergent pour lave-vaisselle sont inopérants en microgravité. Des physiciens de l’Université de Liège viennent d’en faire la démonstration grâce à une expérience réalisée en vols paraboliques. Les conclusions de cette étude, publiée dans la nouvelle revue NPJ Microgravity, intéressent l’industrie mais elles répondent surtout à des questions plus fondamentales de la physique : comment se forme une mousse, comme se stabilise-t-elle, comment disparaît-elle ?

Que se passerait-il si les astronautes de la Station spatiale internationale décidaient d’emporter un lave-vaisselle en orbite ? « Ce serait « Soirée mousse » à bord de l’ISS », s’amuse Hervé Caps, professeur d’opto-fluidique à l’Université de Liège et membre du GRASP (Group for Research and Applications in Statistical Physics).  En l’absence de gravité, les produits anti-moussants ne parviennent pas à crever les bulles de savon. Pour le démontrer les chercheurs de l’ULg ont imaginé une expérience originale, qui consiste à tester des détergents et des anti-moussants en microgravité. L’expérience a été embarquée à bord de l’Airbus Zéro G exploité par la société Novespace. Cet avion scientifique, souvent utilisé par le CNES ou l’ESA, réalise des vols au cours desquels l’appareil exécute une trentaine de paraboles : l’avion se cabre, entame une montée à 45 degrés, puis le pilote diminue la puissance du moteur, de sorte que l’avion retombe et pique du nez à nouveau à 45 degrés, mais en descente cette fois. Au sommet de la parabole, durant environ 20 secondes, tout ce qui est à l’intérieur de l’appareil est en microgravité ; d’où le nom de l’Airbus : Zéro G. Durant ces 20 précieuses secondes (répétées une trentaine de fois au cours d’un même vol), plusieurs dizaines de scientifiques s’affairent autour d’expériences diverses. Elles touchent à tous les domaines, en particulier la physiologie humaine, mais aussi la physique, la chimie, les sciences de l’ingénieur, l’agronomie, etc.

mousses

Fabriquer de la mousse en microgravité

L’expérience imaginée par l’équipe de l’ULg est simple dans son principe. La pièce centrale du dispositif est un réservoir, une sorte de grosse seringue, dans laquelle un piston agite un liquide. « Pour créer une mousse, explique Hervé Caps, il faut deux conditions. D’abord une source d’énergie capable de déformer le liquide. C’est la fonction du piston. Quand vous vous lavez les mains avec du savon, c’est le frottement qui constitue cette source d’énergie ; si vous vous servez une bière, c’est la chute du liquide dans le verre qui constitue la source d’énergie. Cette déformation fait pénétrer de l’air à l’intérieur du liquide. Et la seconde condition, c’est ce qu’on appelle un « agent surfactant », c’est-à-dire une molécule qui favorise la formation de bulles stables emprisonnant de l’air. » Le savon est un agent surfactant de même que la levure dans la bière.

Pour les besoins de l’expérience, les chercheurs de l’ULg ont utilisé un composant de détergent classique, du dodecylsulfate de sodium, qui mousse assez facilement, et  un anti-moussant commercialisé sous le nom de Silcolaps RG22, un produit que l’on retrouve dans la plupart des tablettes pour lave-vaisselle.

Durant 7 campagnes de vols paraboliques différentes, et un total de 92 paraboles, les chercheurs ont testé quatre cas de figure :

1.Le détergent seul en condition de gravité normale (vol stationnaire)
2.Le détergent seul en microgravité (durant les 20 secondes paraboliques)
3.Le détergent + l’anti-moussant en gravité normale
4.Le détergent + l’anti-moussant en microgravité

Une caméra très rapide, enregistrant 200 images par seconde, filmait le liquide à l’intérieur du réservoir transparent, de manière à mesurer le volume de mousse produite dans chaque condition expérimentale, ainsi que sa stabilité, son temps de vie.

« Les résultats sont très clairs, estime Hervé Caps. En microgravité, malgré l’anti-moussant, la mousse ne disparaît pas au bout de 20 secondes. Alors qu’elle disparait au bout de 10 secondes en conditions de gravité normale. Conclusion : c’est la gravité qui explique l’efficacité d’un anti-moussant. » Encore faut-il expliquer pourquoi.

(1) P.Yazhgue, D.Langevin, H.Caps, V.Klein, E.Rio and A.Salonen, How antifoams act : a microgravity study, NPJ Microgravity, 2015, 1, 15004.

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