Respirer sous l’eau, bientôt possible ?

Mark Harris, vous vous souvenez ? L’homme de l’Atlantide, mi-homme mi-poisson interprété par Patrick Duffy (alias Bobby Ewing dans Dallas).Bientôt il sera permis à tout un chacun de faire la même chose grâce à cette découverte Danoise qui va permettre de reléguer le lourd et encombrant matériel de plongée, en troquant le tout contre un petit masque pourvu d’un fragment d’éponge à oxygène.

l'homme de l'Atlantide

Des chercheurs de l’Université du Danemark du Sud ont synthétisé des matériaux cristallins  « ocdrt » (Oxygen chemisorption/desorption in a reversible single-crystal-to-single-crystal transformation.) qui peuvent se lier et stocker l’oxygène en haute concentrations. L’oxygène stocké peut être libéré à nouveau quand et où il est nécessaire.
L’air qui nous entoure est un composé gazeux contenant seulement 21% d’oxygène, mais parfois, nous avons besoin de l’oxygène dans des concentrations plus élevées; par exemple les maladies pulmonaires qui nécessitent de porter des chariots lourds d’oxygène, les voitures utilisant des piles à combustible qui ont besoin d’une alimentation régulée d’oxygène.

chariot de respiration
chariot de respiration

 

Peut-être un jour dans l’avenir des piles à combustible solaires axée sur «la réversibilité» sera effectué. Avec ceux-ci nous aurons à séparer l’oxygène de l’hydrogène afin de les recombiner pour obtenir de l’énergie.
Maintenant, le professeur Christine McKenzie (centre sur la photo ci-dessous) et Jonas Sundberg, du « Département de physique, de chimie et de pharmacie à l’Université du Danemark du Sud » ont synthétisé un matériau qui absorbe l’oxygène en grande quantité et permet le stocker sans perte.
« Dans le laboratoire, nous avons vu comment ce matériau absorbe l’oxygène de l’air autour de nous», dit Christine McKenzie.

Professor Christine McKenzie (centre de la photo)
Professor Christine McKenzie (centre de la photo)

Le nouveau matériau est cristallin, et en utilisant la diffraction des rayons X, les chercheurs ont étudié l’arrangement des atomes dans le matériau quand il a été rempli avec de l’oxygène, et quand il a été vidé de son oxygène.
L’oxygène va et vient en le remplissant.
Le fait qu’une substance peut réagir avec l’oxygène n’est pas surprenant. Beaucoup de substances le font mais le résultat n’est pas toujours souhaitable: Les aliments par exemple peuvent rancir lorsqu’il sont exposé à l’oxygène, certains métaux s’oxydent. D’autre part le goût et l’arôme d’un vin est changé subtilement lorsque nous l’aérons !

Notre corps ne peut pas fonctionner si nous ne respirons pas. Un aspect important de ce nouveau matériau est qu’il ne réagit pas de façon irréversible avec l’oxygène. Même si cette sorte d’éponge absorbe l’oxygène dans un processus d’adsorption chimique dite sélective, elle est à la fois un capteur et un récipient pour ce dernier – nous pouvons choisir de le lier, de le stocker et de le transporter, comme un taux d’hémoglobine artificielle solide « , explique Christine McKenzie.

Un seau plein (10 litres) de cette matière est suffisante pour aspirer tout l’oxygène dans une pièce.
« Il est également intéressant de noter que le matériau peut absorber et libérer de l’oxygène plusieurs fois sans perdre ses qualités et en conservant complètement ses capacités. C’est comme plonger une éponge dans l’eau, puis l’essorer, puis la replonger et ainsi de suite, dans un cycle éternel, ce n’est donc pas un produit jetable, explique encore Christine McKenzie.
Une fois que l’oxygène a été absorbé, vous pouvez le placer dans ce matériau jusqu’au moment de le libérer. L’oxygène peut ensuite être libéré en chauffant légèrement le matériau ou en le soumettant à des pressions à faibles teneurs en oxygène, sous l’eau idéalement.
Ainsi, la chaleur et la pression libèrent l’oxygène embarqué, en quantité voulue.
« Nous voyons la libération de l’oxygène lorsque l’on chauffe le matériau, et nous avons aussi vu lorsque nous appliquons dans le vide, nous nous demandons maintenant si la lumière peut également être utilisé comme un déclencheur pour ce matériau miracle. Cela a des perspectives dans le domaine de la photosynthèse artificielle de plus en plus « , dit Christine McKenzie.

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L’élément clé de ce nouveau matériau est le cobalt, qui est lié à une molécule organique spécialement conçue.  « Le Cobalt donne au nouveau matériel la structure moléculaire et électronique précise qui lui permet d’absorber l’oxygène dans son environnement direct,  ce mécanisme est bien connu de toutes les créatures qui respirent sur la terre telles que les mammifères, les reptiles, les oiseaux … et de nombreuses autres espèces qui utilisent le fer, tandis que d’autres animaux, comme les crabes et les araignées  et bon nombre d’insectes utilisent le cuivre. De petites quantités de métaux sont essentielles pour l’absorption d’oxygène, donc en fait ce n’est pas tout à fait surprenant de voir cet effet dans notre nouveau matériel », explique la chercheuse.

En fonction de la teneur en oxygène atmosphérique, la température, la pression, etc, il prend entre quelques secondes, quelques minutes, heures ou des jours entiers pour absorber la substance d’oxygène à partir de son environnement. Différentes versions de la substance peuvent lier l’oxygène à des vitesses différentes. Avec cette complexité, il devient possible de produire des dispositifs qui libèrent et / ou absorbent de l’oxygène dans des circonstances différentes comme par exemple dans le cas de plongeurs ou de personnes atteintes de complications respiratoires via un masque contenant des couches de ces matériaux dans le bon ordre qui pourrait fournir activement à une personne de l’oxygène directement de l’air sans l’aide de pompes ou des équipements de haute pression.

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« Quand le matériau est saturé avec de l’oxygène, il peut être comparé à un réservoir d’oxygène contenant de l’oxygène pur sous pression – la différence est que ce matériau peut contenir trois fois plus d’oxygène dans un conditionnement bien plus petit, recyclable et réutilisable», dit Christine McKenzie.
« Cela pourrait être utile pour les maladies pulmonaires qui, aujourd’hui, doivent utiliser de lourds chariots d’oxygène médicalisé avec eux. Mais aussi les plongeurs, peut-être un jour seront-ils en mesure d’oublier les bouteilles d’oxygène lourdes et contraignantes pour avoir de l’oxygène à partir de ce matériau en« filtres » et concentre l’oxygène de l’entourant air ou de l’eau dans un simple masque sur le visage. Quelques grains seulement de cette merveille contiennent assez d’oxygène pour une respiration, et l’exploit, c’est que le matériau peut absorber ensuite l’oxygène de l’eau autour du plongeur pendant qu’il nage et lui fournir ainsi un apport complémentaire en rechargeant son filtre en permanence, le plongeur serait en mesure de rester de longues heures sous l’eau.  »
Le matériel a été conçu et synthétisé à l’Université du Danemark du Sud. Certaines des mesures d’absorption de gaz ont été faites avec un équipement spécial par des collègues de l’Université de Sydney, en Australie.

Pour aller plus loin dans les perspectives technologiques, on pourrait imaginer équiper dans les packs de survie des bateaux ce type de masques pour permettre aux passager en cas de naufrage de pouvoir continuer à respirer même s’ils sont inconscients et dans l’eau. On pourrait même envisager l’idée de fournir à l’ISS des éponges d’oxygènes permettant de continuer à respirer pendant plusieurs jours en cas de rupture de l’alimentation d’oxygène. Et pourquoi pas se projeter plus loin encore en pensant aux missions humaines sur la planète Mars, avec des chargement d’oxygène qui ne présuraient que le poids du gaz sans bouteilles et sans détendeurs et autres accessoires qui pèsent lourd (car le poids coute cher lorsqu’il s’agit de l’envoyer dans l’espace). Ou terraformer une planète en accélérant son oxygénation en y combinant ces éponges …
Bref les perspectives de cette découverte sont nombreuses, et je pense que nous n’avons pas fini d’en entendre parler ! Et nous pourrons peut-être découvrir notre planète comme nous ne l’aurions jamais imaginé, de nouveaux espaces à domestiquer …

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Révolutio-n’air, n’est-ce pas ?

[Source : Université du Danemark Article en Anglais]

[Source : Détail en Anglais pdf (payant) ]

 

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