Toutefois respirer sous l’eau étant un rêve pour l’Homme depuis des millénaires, nombre de scientifiques s’étaient déjà penchés sur le sujet sans résultats probants.
Avec les avancées technologiques du XXIème siècle, les scientifiques auraient réalisé de nombreuses prouesses dans ces domaines. Entre réalité et rumeur, nous avons démêlé le vrai du faux afin de vous présenter les inventions de demain.
Il apparaît qu’en 2016, seuls deux procédés concrets sont en train de voir le jour. Le premier est un masque, le « Triton », qui permettrait de respirer sans bouteille, seulement grâce à de petites bonbonnes de dioxygène pur. Ce projet a subi de nombreuses controverses, il a en effet vu le jour entre les mains du designer coréen Jeabyun Yeon dont l’équipe ne comporte aucun scientifique. Toutefois, la sortie du « Triton » ne serait officialisée qu’en 2017 (initialement prévue pour fin 2016). Ce masque serait mis en vente au prix moyen de 300 dollars auquel s’ajouterait 17,99 dollars par bonbonne de gaz. Nous allons rapidement vous présenter son fonctionnement.
Il aurait été imaginé en suivant le principe de branchies artificielles, (fonctionnement expliqué dans la partie biologie) fabriquées à l’aide d’une fibre creuse micro-poreuse ; les différents trous permettraient l’arrivée d’eau en grande quantité. C’est pourquoi nous allons rapidement vous présenter le fonctionnement des branchies : le dioxygène étant dissous dans l’eau, un poisson doit être équipé d’un système respiratoire capable de filtrer rapidement une grande quantité d’eau ; le dioxygène étant en effet 35 fois moins présent dans l’eau qu’à la surface de la terre. Enfin, la masse volumique de l’eau étant de 1000 kg/m3 tandis que celle de l’air est de 1,225 kg/m3 (à une température de 20 degrés Celsius), la respiration demande une quantité d’énergie énorme (près de 30% des dépenses énergétiques d’un poisson). Pour ces raisons, une tentative de greffe de branchies ne serait pas intéressantes car trop coûteuse en énergie. De même, un masque fonctionnant selon ce système devrait être capable de filtrer une énorme quantité d’eau : la surface d’échange minimale pour assurer son fonctionnement ferait augmenter trop considérablement sa taille pour pouvoir être utilisé de façon commode.
Mais pour l’instant, revenons-en à notre masque, dans la certitude de vous présenter une alternative répondant à ces divers problèmes. Filtrées rapidement, les molécules de dioxygène seraient alors conservées dans un réservoir après avoir été comprimées par un micro-compresseur. Nombre de chercheurs restent toutefois méfiants, jugeant qu’un aussi petit appareil ne peut pas être équipé d’un micro-compresseur suffisant. C’est là qu’intervient le « Cristal d’Aquaman ».
On parle pour la première fois de ce cristal dans un article écrit par Jonas Sundberg, Lisa J. Cameron, Peter D. Southon, Cameron J. Kepert et Christine J. McKenzie, une équipe de chercheurs suédois appartenant au département de physique, de chimie et de pharmacie du Danemark. Leurs expériences ont étés publiés dans « Chemical Science ». Ce cristal, de nature organique, serait composé en partie de cobalt (minéral de couleur bleu de numéro atomique 27), un métal qui modifierait la structure du cristal afin de permettre au dioxygène de se fixer dessus.
La réaction chimique à la base de tout le processus se nomme la « chimisorption », ou encore adsorption. Elle consiste en la fixation de molécules de gaz ou de liquides (appelées adsorbat) sur la surface solide d’un adsorbant. Cette réaction est réversible car elle permet de fixer les molécules par des liaisons faibles. En chauffant ensuite l’adsorbat, composé ici de molécules de dioxygène, ou en le soumettant à un environnement pauvre en dioxygène, il est alors possible d’inverser le processus.
l’adsorption : Elle repose sur la propriété qu’ont certaines surfaces solides comme le charbon de fixer de manière réversible des molécules d’un gaz ou d’un liquide par des liaisons faibles. Cette propriété est rendue possible grâce à la structure du solide où subsistent des forces non équilibrées. La formation d’une couche de molécules adsorbées permet de pallier une partie du déséquilibre.
Respirer sous l'eau
Comme vous pouvez le constater, un an avant la sortie officielle du Triton, la publicité bat déjà son plein!
Structure du cristal d’Aquaman : les boules bleues de grande taille symbolisent les molécules de cobalt et les molécules bleues plus petites celles d’azote. Enfin, les boules rouges symbolisent les molécules de dioxygène qui sont attirées par le cristal. (Crédit : Université du Danemark/Chemical Science)
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