Tomographie de glace de mer

Lou’s, Hanover (NH), 20 Novembre 2014, 7h15
Ensoleillé, -5°C

Après mon arrivée plus tardive que prévue, un petit détour m’amène jusqu’à CRREL pour régler quelques détails, discuter du planning de la semaine, ainsi que d’observer l’expérience en cours. Sur le chemin du retour, il est temps de gérer une partie de l’avitaillement gastronomique de la semaine. Direction la Co-op, pour acheter moults fromages locaux, qui au dire dur fromager sont non seulement ses préférés, mais probablement aussi ceux exhalant le plus grand fumet et doter d’un goût prononcé. Je le croit d’autant plus après qu’il m’ait fait déguster un petit chèvre vermontois. Le rayon des brasseurs s’est révélé dans toute sa splendeur, la sélection est des plus diverses entre les IPA, double-IPA, stout, double-chocolate stout, red, farmhouse amber et autres bouteilles au étiquette plus prometteuses  les unes que les autres. Un dernier tour et détour, et voici que du beurre d’érable, miel et saucisson sec local finissent dans mon caddie.

A peine arrivé au 103 Prospect St, je fais connaissance de la communauté de Fox Run: dans cette grande maison à trois étages vivent, en fonction du statut de chacun, vive entre 10 à 15 personnes. Rory, un grand galapiat à la carrure de bûcheron, me fait visiter la place : grande salle à manger, petite cuisine, double salon, et les chambres dans les étages supérieurs. J’adore déjà l’ambiance de cette collocation, où jeux de plateau occupent trois étagères tapissant les murs du salon, livres et autre bibelots entreposés dans diverses recoins les plus insolites, étiquettes aux textes sibyllins et dessins humoristiques ornent portes et murs.

En ce lundi soir, Rory et Jeff ont cuisiné des poulets rôtis et autres kumaras, betteraves, céleris. Tout un chacun se réunit autour de l’immense table pour partager le repas. L’atmosphère est des plus conviviales, avec l’arrivée en retard de quelques autres collocs et visiteurs tardifs. Excellente soirée.

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CRREL, Hanover (NH), 20 Novembre 2014, 11h15
Ensoleillé

Je me lève baigné par les rayons du soleil. En guise de première réaction, quelques sueurs froides, car j’avais prévu de me lever tôt. Dans ce bref instant de panique, mon esprit est encore calibré sur Fairbanks, où pareil situation à cette période de l’année ne devrait pas se produit avant 10h00. Rapidement, les pendules sont remises à l’heure, en ces basses latitudes, le soleil brille déjà à 7h30. Sur le chemin me menant au CRREL, j’ai à nouveau droit à une nouvelle calibration, à la bretelle d’autoroute, me voici pris dans un embouteillage. 15 minutes à patienter, pour parcourir quelques centaines de mètres.

A le CRREL et ses contrôles d’accès pour étranger : une bonne dizaine de minutes pour réitérer le même contrôle que hier : identité, signature, badge puis escorte – tour à tour, Bruce, Zoe, Nate -. Bien que cette dernière ne devrait jamais me quitter, sitôt à l’intérieur chacun vaque de son côté à ses tâches. Le reste de la journée se déroule tranquillement, je prends mes repères avec le tomographe à rayons X, je récupère mes échantillons stockés dans un container réfrigéré, ainsi que quelques menus outils pour prendre soin de mes carottes de glace, contaminée avec du pétrole, et éviter de salir les chambres froids dans lesquelles je vais travailler.

Peut-être serai-t-il temps de vous mettre au parfum de ma présence dans les locaux du CRREL. Il y aurait bien dû avoir quelques articles écrits au début du mois de mai racontant ma précédente visite, à l’occasion de la réunion préliminaire durant laquelle nombre de détails de l’expérience ont été réglée. Toutefois, j’étais en cette période un peu trop à la bourre pour prendre le temps d’écrire. Cette expérience, sponsorisée par l’OGP (International Association of Oil and Gas Producer), est menée en commun entre huit groupes de chercheurs issus d’université différente vise à répondre à la question levée par les producteurs pétroliers de savoir quelle est la meilleure méthode de détecter la présence de pétrole brute sous et encapsulé dans la glace de mer. Pour ce faire, de la glace de mer artificiel croît dans l’une des réservoir du CRREL situé à l’intérieur d’une chambre froide. Le réservoir mesurant pas moins de 35 mètres de long, 10 de large et 3 de profonds, contient 13 différentes zones: 6 paires de traitement identique, l’une servant de référence, mesurée par les différentes instruments, la deuxième servant de réplique pour extraire des carottes. Les 3 dernières sont dévolus à des traitements (neige) particulier ou des instruments spécifiques. Mon rôle dans ce projet est d’une part de résumé les propriétés intrinsèque de la glace de mer (température et salinité) et d’autre part de valider la croissance de la glace de mer, ainsi que d’aider les autres chercheurs à comprendre la structure de ce matériaux. D’un commun effort, il nous sera peut-être possible de déterminer quelle types d’ondes, quelle fréquences est le plus a même de fournir une réponse.

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Durant l’hiver dernier, avec Kyle, nous avions conduit une expérience similaire à Fairbanks, à plus petite échelle – les réservoirs mesurent 0.6m de côté et 1m de profondeur – mais impliquant la présence de biota (algues, bactéries et microorganismes). Une des grandes difficultés fut de que la glace de mer s’épaississent suffisamment lentement pour que les microogranimes migrent avec le bas de la glace. Lorsque la glace atteignit 20 centimètres, dans 4 des 6 réservoirs, 7 litres de pétrole brut a été relâché dans chacun des réservoirs. 2 jours plus tard, deux carottes ont été prélevé dans chacun des réservoirs n’ayant pas subi d’injection. Une tentative a été effectuée dans l’une des expériences avec pétrole, espérant que le liquide noir soit encapsulé dans la glace. Toutefois, point n’était le cas et le carottage fut presque un échec. 13 jours après l’injection de pétrole, les compresseurs servant à réfrigérer la chambre froide montrent des signes de faiblesse : du givre s’est formé sur les échangeurs thermiques, et le travail exigé aux compresseurs pour maintenir la même température est plus importante que leur charge de fonctionnement. Bref, en toute urgence, nous avons décidé de mettre fin à l’expérience et prélever 5 à 6 carottes par réservoirs. les 29 heures de travail en continue, dans une chambre à -15°C et emplie de vapeur de pétrole  (29 heures de travail en continue à -15°C dans une chambre emplie de volatile de pétrole). Bref, depuis le mois de mai 2014, j’ai une dizaine de carotte de glace de mer contaminé avec du pétrole qui attendait d’être observé par tomographie à rayon X. Si j’ai accès à l’un de ces instruments à Fairbanks, il me faudrait toutefois usiné chacun des échantillons. Si cela ne présente pas de problème avec de la glace de mer, je me vois mal travaillé l’un de ces échantillons au tour et crépiter les murs de la chambre froide avec du pétrole. Afin d’exploiter pleinement ma visite au CRREL, j’ai envoyé par colis express la semaine dernière 6 de ces échantillons au CRREL, empaqueté avec 7kg de neige carbonique pour les maintenir au froid.

Fox Run, 19h30

Tout cela pour finalement vous raconter que je passe la journée à jouer travailler avec le microscope à rayon X. La matinée est dévolue à observer les échantillons de glace prélevé dans le réservoir du CRREL. Je suis plus qu’étonné par la qualité des résultats, notamment du squelette, la partie inférieure de la glace de mer, épaisse de 1 à 2 cm, où l’eau de mer se transforme en glace et saumure. Tant structurellement que dynamiquement, cette partie est un grand mystère en raison de la difficulté d’observation soit in-situ, soit par prélèvement d’échantillon. Promis, juré il y aura bientôt un article intitulé : “glace de mer : la recette originale”. L’après-midi est encore plus riche, car pour la première fois j’observe mes précieux échantillons aux rayons X. Si à l’avenir il me sera possible de reconstruire une image tridimensionnelle , en voici un premier aperçu planaire.

En simplifiant au maximum, en imagerie à rayon X, les contrastes sont générés par les différences de densités. Plus un matériau est lourd, plus il absorbera de rayonnement et plus la représentation tendra vers le blanc. La difficulté d’imagé de la glace de mer contaminée avec du pétrole est que la glace (0.912 g/cm3), le pétrole (0.85-0.95 g/cm3) et la saumure (1- 1.3 g/cm3) possède une densité très proche. Sur les deux images ci-dessous, il est possible de distinguer les poches de saumures (brine pocket) en blanc, la glace de mer en gris claire, le pétrole dans une teinte de gris un peu plus foncée et enfin l’espace occupé par l’air en gris foncé à noir.

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Cette première image est une coupe horizontal de la carotte située quelques millimètres en dessus de la profondeur d’injection du pétrole. La majorité de la porosité (saumure, pétrole, air) est occupé par du pétrole. En fonction de l’importante taille des pores occupés par l’air, il est plus plausible que ces derniers ait été occupés précédemment par du pétrole qui s’est échappé lors du carottage.

La deuxième image est encore plus intéressante car la coupe est située à la profondeur à laquelle l’injection a été faite et il est possible d’observer le phénomène d’encapsulation. Probablement avant l’injection, la surface inférieure de la glace de mer n’était pas complètement plane, expliquant la présence d’une surface de glace contiguë. La présence de fines platelettes au milieu est plus intrigantes car elles se sont formées sans doute après l’injection de pétrole et correspond à la description d’un matériaux spongieux que nous avions effectué lors du carottage.

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Me voici à la fin de ma petite digression scientifique. Après avoir quitter le CRREL, je m’arrête à Dartmouth pour rendre une nouvelle visite à la bibliothèque universitaire que j’apprécie tant. Une petite promenade à travers le carré centrale, d’où la vue sur les bâtiments illuminés est juste magnifique. Une centaine de yard plus loin, me voici chez Molly’s un très sympathique restaurant dont j’avais énormément apprécié l’aspect gastronomique. En mai passé, j’avais remarqué cette haute table de bar dans le coin, entouré par trois chaises, d’où la vue embrase le bar. Cette fois-ci l’hôtesse m’y installe tranquillement, me soufflant qu’il s’agit de sa table préférée, car il y est possible d’observer tous les clients.  Je confesse mon penchant identique. Dans un des coins, sous la télévision, trois demoiselles développent un intense discussion. Si le sujet n’a pas changé depuis que je suis passé la porte, elles doivent toujours parler de la psychologie de leur colocataire. A ma droit un vieux couple qui trinque régulièrement. A ma gauche, deux autres dames, l’une possède sans doute une famille italienne d’origine tant elle parle en utilisant ses mains. En moins d’une demi-heure, elle a déjà renversé deux fois son verre de rouge. L’autre, une blonde au cheveux frisé, possède un rire cristallin qui submerge les rumeurs ambiantes. Un peu plus loin, deux gars et deux demoiselles, il ne s’agit pas d’une paire de couple, mais plutôt d’une bande d’amis qui se retrouvent après une longue. Tout en observant ce magnifique théâtre, je me délecte d’un excellent Robbie Burger arrosé d’un Harpooon Rye IPA. Cet hamburger est l’un des meilleurs que j’ai jamais mangé : hamburger bien que saignant ne se défait pas, épicé à souhait il est possible d’apprécier le goût de la viande de bœuf. Garni de bacon et jalapenos, les deux saveurs s’équilibrent parfaitement.

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Une petite balade digestive m’amène dans les méandres des bâtiments universitaire, avant que je ne reprenne la voiture, direction Fox Run, où je passe une soirée des plus tranquilles, appréciant la douce chaleur du feu de bois, et Salvatore, transformé en coussin chauffant.

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