Illustrationes © H.Steffen
Un laboratoire de pressurisation permet de réaliser des expériences biologiques, chimiques, géologiques et thermodynamiques. Ces expériences se déroulent dans un espace contrôlé dans lequel on imprime artificiellement à la colonne d'eau ou à la couche-limite terrienne de BENTH (BBL), les paramètres environnementaux importants tels que pression, température, hydrodynamique et l'état chimio-thermodynamique. Par rapport à des expériences conduites sur le terrain, ces laboratoires présentent, en fonction des problèmes posés, les avantages suivants:
La conception des laboratoires de pressurisation permet de transférer sans aucune perte de pression des échantillons liquides et solides obtenus sans les décompresser, ceci pendant la conduite des expériences. L'assemblage s'effectue sur la terre ferme, sur un véhicule ou dans un conteneur de laboratoire, dans le cas d'une exploitation off-shore mobile effectuant l'aller-retour.
Les photos de ce site internet illustrent des éléments du laboratoire de pressurisation DL 2 qui a été développé dans le cadre du projet BMBF-OMEGA par l'ingénieur Holger Steffen, projet actuellement opératif à Kiel destiné à un projet consécutif COMET-GRAL (recherche sur les hydrates gazeux) ainsi que pour celui promu par les aides de l'U.E. CARBOOCEAN (captation et séquestration du dioxyde de carbone) pour l'IFM-GEOMAR. Monsieur Steffen est directeur de la société AAR-NAVAL ltd. pour le développement et la commercialisation de la technologie des laboratoires de pressurisation, dont cela représente une activité essentielle.
Un laboratoire de pressurisation se compose d'un pressuriseur principal permettant de réaliser des expériences. Il comprend également un ou plusieurs pressuriseurs secondaires, dans lesquels un fluide est admis. Ce dernier sert à échanger avec le fluide du pressuriseur principal aux conditions isobares, afin d'influer sur l'état chimique et thermodynamique de substances telles que par exemple la teneur en sel, l'oxygène dissous, le méthane, le dioxyde de carbone.
Les pressuriseurs sont construits en titane ou en acier spécial. Leur contenance est d'env. 150 l max. sous une pression de service de 63 MPa. Les pressuriseurs sont également réalisés en verre (contenance max. env. 25 l sous pression de service max. de 1 MPa) et sont actuellement en développement. Ils sont équipé de dispositifs de fermeture rapide. En général, les pressuriseurs se présentent sous forme d'installations nécessitant une surveillance. Un certificat de conformité suivant la directive de l'U.E., EG 97-23, est délivré. À partir d'une dimension établie, le laboratoire de pressurisation doit être manipulé par un technicien.
L'échange s'effectue au moyen d'un fluide liquide, ou d'un gaz à travers des conduits hydrauliques. Dans l'espace interne, des pistons hydrauliques peuvent être actionnés. Des mouvements à faible couple et nombre de tours élevé, tels que par exemple des agitateurs, des pompes, sont reproduits au moyen de moteurs électriques miniaturisés parfaitement hermétiques. A travers des arbres à paliers étanches, les valeurs de réglage sont introduites dans l'espace interne avec un faible nombre de tours et sous un couple élevé.
Des regards permettent d'assister directement au déroulement de l'expérience. De plus, on peut mettre en position des caméras miniaturisées. Le raccordement électrique bidirectionnel est réalisé par des fiches standard pour applications sous-marines. Des ouvertures manoeuvrables sous pression, d'un diamètre max. de 110 mm , permettent de raccorder au pressuriseur des outils. Après équilibrage préalable des pressions, ils permettent d'effectuer des travaux spéciaux, ou de prélever des échantillons au cours de l'expérience. Ces ouvertures servent également à introduire des échantillons de sédiments sans aucune décompression.
Il arrive souvent de réaliser des expériences dans un module comprenant un équipement interne construit spécialement pour un essai donné. Ce module est fabriqué en matière synthétique, et en acier spécial. Concernant le générateur de pressurisation lui-même, la chambre interne du pressuriseur offre de nombreuses possibilités pour fixer des dispositifs qui permettent d'observer le déroulement de l'essai, caméras de TV, capteurs.
De plus, il y a un dispositif servant à générer une dynamique hydraulique au sein de la chambre d'essai, se composant d'une pompe et d'une plaque tournante.
L'espace extérieur d'un laboratoire de pressurisation contient, en premier lieu, toutes les grues et dispositifs de guidage nécessaires à la manipulation du pressuriseur. En particulier, lorsqu'il y a assemblage de ce laboratoire à l'intérieur d'un conteneur maritime servant à une application off-shore, ces dispositifs de guidage doivent satisfaire à des exigences sévères. Par conséquent, un conteneur de laboratoire d'un tel type sera, de ce fait, certifié par le Germanischer Lloyd. L'assemblage dans un conteneur, englobant aussi un équipement léger destiné à un laboratoire chimique, est judicieux; ceci est valable également dans le cas d'une délocalisation occasionnelle, destinée à une exploitation à terre. Bien entendu, on peut assembler également un laboratoire de pressurisation à l'intérieur d'un bâtiment.
D'autres équipements extérieurs importants sont constitués par le dispositif de pressurisation et l'interconnexion hydraulique, ainsi que les systèmes de refroidissement et de chauffage. Le réglage des paramètres d'exploration des fonds marins et leur environnement, a lieu à partir d'un PC. Cela permet d'examiner les processus d'évolution tels que par exemple une baisse des sédiments, ou une ascension des bulles de méthane dans la colonne d'eau, mais qui se présentent également sous l'influence des marées. Des états ou fonctions analytiques déposés au préalable dans des archives, pourront faire l'objet d'une programmation numérique.
© 2005 par H. Steffen
