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La science et les technologies russes au jour le jour

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Biocarburants/ ouragans/ mammouths/ RadioSkaf

Biocarburants/ ouragans/ mammouths/ RadioSkaf

La Russie pourra-t-elle produire des biocarburants?

Alors que l'on avance inexorablement vers la fin des combustibles fossiles traditionnels, l'académicien Vladimir Debabov s'interroge sur les possibilités qu'a la Russie de leur substituer des sources d'énergie renouvelables, en l'occurrence des agro-carburants. Son point de vue, exprimé dans la revue Biotechnologuia, a été repris par le site informnauka.ru.

Les hydrocarbures fossiles n'offrent pas des réserves inépuisables. De plus, leur combustion nuit à l'environnement. Le pétrole peut, techniquement, être remplacé par un agro-carburant (appelé aussi bio-carburant), réalisé à partir de matières premières oléagineuses. Selon Vladimir Debabov, membre correspondant de l'Académie des sciences russe et membre de l'Académie russe des sciences agricoles, la Russie pourra demeurer une grande puissance énergétique, même après l'extinction de ses réserves d'énergie fossile, si elle parvient à maîtriser la production de carburant à partir de la lignocellulose.

On utilise dès à présent comme carburant le bioéthanol et le biodiesel. Le bioéthanol est un alcool éthylique anhydre obtenu grâce à la fermentation de sucres par des microorganismes. On peut utiliser comme matière première, pour ce faire, la saccharose provenant de la canne à sucre, de la betterave sucrière ou du sorgo sucrier, ou encore le glucose obtenu par saccharification de l'amidon issu essentiellement du maïs ou des graminées. Si l'on ajoute 15% d'éthanol à de l'essence, son indice d'octane s'élève, et la quantité de rejets nocifs diminue. Et l'on n'a pas besoin, à ce niveau, de modifier les moteurs. En apportant des modifications aux moteurs, on peut ajouter au carburant automobile des quantités plus importantes d'éthanol, et même de l'alcool pur. Les principaux producteurs de bioéthanol sont le Brésil et les Etats-Unis. La Russie se situe au 6e rang mondial.

Le carburant diesel est constitué par des éthers complexes d'acides gras et d'alcools de faible poids moléculaire. On peut utiliser comme matières premières, pour le biodiesel, des graisses (le plus souvent des huiles végétales - colza, soja, palme), et l'alcool méthylique, que l'on obtient par oxydation du méthane naturel. Les caractéristiques du biodiesel sont très proches de celles du carburant diesel obtenu à partir du pétrole.

Aujourd'hui, la principale source de matières premières utilisée pour fabriquer des agro-carburants est constituée par les produits alimentaires, ce qui a déjà entraîné la hausse du coût de ces derniers. La solution pourrait être de recourir à des matières premières non alimentaires. Ainsi, le bioéthanol peut être obtenu à partir de la lignocellulose, le matériau constituant les parois des cellules végétales. Peuvent servir de matière première, dans ce cas de figure, les déchets de bois, la paille, l'herbe, les fanes, les tiges de maïs et autres déchets. Aux Etats-Unis et dans certains autres pays, il existe déjà des usines de transformation de la lignocellulose, mais cette technologie est loin d'être parfaitement au point. Du carburant pour les moteurs peut aussi être obtenu à partir des algues, qui sont potentiellement capables de produire davantage d'énergie à l'hectare que le soja ou le colza.

Outre l'éthanol et le biodiesel, il existe d'autres postulants au rôle d'agro-carburants du futur. Citons le butanol, que l'on peut tirer par fermentation de la biomasse végétale saccharifiée, le 2,5-diméthylfurane (DMF), obtenu à partir du fructose et de l'hydrogène, et le gaz de synthèse, composé d'oxyde de carbone (CO) et d'hydrogène. Ce gaz de synthèse peut être produit à partir du bois des conifères, difficilement convertible en sucre.

La Russie possède des atouts exceptionnels pour développer une industrie des agro-carburants. Elle possède 10% des terres cultivables de la planète, alors même qu'elle ne représente que 2,4% de la population mondiale. Et son territoire concentre environ le quart des réserves forestières mondiales. Mais pour se concrétiser, ces potentialités requièrent d'énormes efforts et le soutien de l'Etat. Plus même que d'un soutien de l'Etat, il faudrait qu'il s'agisse d'une véritable volonté de celui-ci, sous forme d'un programme à long terme et de puissantes aides financières.

Le retard de l'agriculture, et en premier lieu son faible rendement, demeure un frein au développement d'une industrie des agro-carburants en Russie. Si elle veut satisfaire ses besoins alimentaires et fourragers, la Russie devra rapidement doubler sa production de céréales et la porter à 140 millions de tonnes par an. Ces objectifs très ambitieux devraient être atteints en lançant un programme national de renaissance de l'agriculture dans les régions centrales du pays, en s'inspirant un peu de ce qui avait été fait du temps de l'URSS avec la conquête des terres vierges.

Cette intensification de l'agriculture doit s'accompagner de la création de grandes entreprises permettant une transformation complexe de la matière première agricole en agro-carburant. La presse russe a fait état ces deux ou trois dernières années de plusieurs projets en ce sens, mais aucune usine ne fonctionne pour l'instant. Il n'existe du reste même pas de base législative en Russie pour l'utilisation des agro-carburants. La question des taxes, notamment, n'est pas claire, car le mélange essence-alcool tombe, formellement, sous l'appellation de mélange alcoolique.

Selon Vladimir Debabov, la Russie pourra demeurer une grande puissance énergétique même dans l'ère post-pétrole, si elle parvient à maîtriser la production de carburant à partir de la lignocellulose. Il n'est pas trop tard pour qu'elle s'engage dans la course mondiale à la création d'une économie sur la base de ressources renouvelables. Mais son potentiel scientifique et technique actuel est nettement insuffisant pour parvenir à un tel objectif, d'autant plus que les forces sont éparpillées dans différents instituts. Peut-être serait-il temps pour la Russie de créer de nouveaux organismes de recherche dotés d'une solide base expérimentale. C'est tout de même son économie de demain qui est en jeu.

Des progrès dans l'étude des ouragans

Les chercheurs russes ont élaboré une technique permettant d'étudier comment les ouragans se déplacent et quelle quantité de chaleur et d'humidité ils transportent des tropiques vers les latitudes moyennes et moyennement hautes, rapporte le site informnauka.ru.

Des chercheurs de l'Institut d'études spatiales (IES) de l'Académie des sciences russe se sont intéressés, sous la direction du professeur Evgueni Charkov, aux ouragans. Ils ont développé une méthode permettant d'appréhender la quantité de chaleur et d'eau que les ouragans déplacent des tropiques vers les latitudes moyennes et moyennement élevées. Leur procédé repose sur le traitement des données recueillies par les satellites dans les différentes fréquences, dans les bandes radio, visible et infrarouge. Leur procédé a pu être testé dès l'été 2000 sur l'ouragan Alberto, qui s'était déplacé au-dessus de l'Atlantique. Cette méthode s'est avérée véritablement universelle: elle permet d'étudier n'importe quel ouragan, pour peu qu'il soit suffisamment puissant et dure suffisamment longtemps.

Le principal mérite de cette technique est d'offrir la possibilité d'évaluer l'énergie cachée d'un ouragan, autrement dit la quantité de vapeur d'eau qui est capturée par le cyclone tropical. Les spectromètres des satellites, qui effectuent des relevés dans les bandes optique et infrarouge, ne peuvent détecter la vapeur d'eau, de la même manière que nous ne la voyons pas, lorsqu'il fait chaud, quand nous la rejetons en respirant. Si bien que dans ces canaux de fréquence, on ne peut obtenir des informations que sur la couche supérieure, relativement fine (de quelques dizaines à une centaine de mètres) des systèmes nuageux. Et tout ce qui se passe "sous la couverture des nuages" et entre les nuages demeure un mystère pour ces spectromètres. Mais on peut combler ces "trous dans les connaissances" si l'on observe la surface à travers une "fenêtre radio".

Ce travail se déroule de la manière suivante. Les spectromètres qui sont embarqués sur les satellites et fonctionnent dans les bandes optique et infrarouge, permettent de "voir" la structure des cyclones tropicaux - les ouragans - et d'étudier leur couche supérieure. A l'aide du programme informatique élaboré par les chercheurs de l'IES, il est possible de détecter automatiquement les amas de nuages qui sont des ouragans - des tourbillons atmosphériques présentant une pression atmosphérique moindre au centre et des vents de plus de 120 km/h.

Dans le même temps, l'image que l'on peut recevoir dans la bande hyperfréquence permet d'évaluer également la quantité de vapeur d'eau là où il semblerait, de prime abord, qu'il n'y a pas d'eau dans l'atmosphère (en tout cas, pas de nuages ni de minuscules gouttes) - au centre, ou, comme l'on dit, dans "l'oeil" de l'ouragan. Mais des problèmes se posent: premièrement, les images obtenues à partir des différents satellites ne "couvrent" pas de manière égale toute la surface - celle de l'océan, en l'occurrence. Or, il faut que l'on ait des cartes bien denses, sans "trous". En second lieu, il faut que l'on ait une synchronisation entre les données obtenues par les divers spectromètres situés sur les différents satellites. Ces deux problèmes peuvent être résolus par le procédé élaboré par l'Institut de recherches spatiales, avec le soutien du Fonds russe de recherche fondamentale.

Les chercheurs ont mis au point un programme qui permet, sur la base d'observations réalisées pendant de nombreuses années, de construire des champs radiothermiques globaux de la Terre et de synchroniser les données de la surveillance satellitaire obtenues dans des bandes différentes. Ce qui rend possible, sur cette base, d'étudier le "contenu" de l'ouragan, y compris dans le domaine de rayonnement hyperfréquence invisible à l'oeil. Comme le dit de manière imagée le professeur Charkov, il s'agit de "trouver un chameau grâce à sa bosse".

Les chercheurs russes sont ainsi parvenus, pour la première fois, à déterminer la quantité de vapeur d'eau et de systèmes nuageux faits de petites et de grosses gouttes se trouvant dans le "corps" de l'ouragan Alberto, et ils savent désormais comment opérer pour n'importe quel ouragan. Ce qui permet d'évaluer la contribution d'un ouragan en particulier, ou des ouragans en général, au processus de transfert global de chaleur depuis les tropiques vers des latitudes plus hautes. Car la chaleur que la Terre reçoit du Soleil, elle la reçoit, pour l'essentiel, justement dans la zone tropicale. Il est très important de savoir ce qui s'y passe, car, estiment les chercheurs, les ouragans constituent une sorte de mécanisme original de rejet de la chaleur excédentaire permettant "d'effacer" le gradient de température entre l'équateur et les pôles, une sorte de soupape de sécurité. Cela, naturellement, lorsque les autres mécanismes, tels que la convection (autrement dit la remontée de masses d'air échauffées au contact du sol), s'avèrent insuffisamment efficaces.

Région de Stavropol: découverte d'un squelette de mammouth du sud

Un squelette de mammouth du Sud (*) a été mis au jour dans le territoire de Stavropol. Remarquablement bien conservé (80% des ossements), il constitue le plus complet des squelettes de ce type d'animal découvert à ce jour dans le monde, annonce le site nkj.ru.

Les responsables du Musée ethnographique d'Etat de Stavropol ne cachent pas leur satisfaction. La découverte effectuée à l'automne 2007 dans une carrière située entre les petites localités de Rodionov et Ravninoïé (territoire de Stavropol) par des membres de ce musée est à bien des égards exceptionnelle. Il s'agit ni plus ni moins d'un squelette, complet à 80%, de mammouth du Sud - ancêtre du mammouth des steppes - qui vécut dans ces contrées il y a environ 1 à 1,8 million d'années.

Seuls quatre squelettes de ce type d'animal sont exposés à ce jour dans des musées de par le monde, souligne le directeur du musée, Nikolaï Okhonko. Ils seront désormais cinq, dont deux découverts sur le territoire de Stavropol. Le premier avait été trouvé dans la région de Stavropol à la fin du XIXe siècle. "Nous en avons trouvé aujourd'hui un second, et la mise au jour de deux squelettes en bon état de conservation donne à penser que les conditions d'enfouissement de ces animaux dans la région de Stavropol sont meilleures que dans les autres endroits où l'on en a découvert. Ce qui signifie qu'il est probable que l'on découvre d'autres squelettes, souligne le responsable du musée."

Nikolaï Okhonko a noté aussi qu'après restauration (laquelle prendra environ un an), cette pièce d'exposition pourra prétendre réellement à une place dans le livre Guinness des records en tant que plus beau spécimen de mammouth du Sud existant à ce jour. Le niveau de conservation des squelettes analogues exposés à Saint-Pétersbourg et Paris n'est que de 70%, a-t-il précisé. "Et à Tbilissi, a-t-il ajouté, ne sont conservées que les pattes de l'animal."

Sur la base de cette découverte, le musée prévoit de préparer une nouvelle exposition consacrée aux proboscidiens (gros mammifères dotés d'une trompe pour la préhension), à leur mode de vie et à leur habitat. Cette découverte paléontologique exceptionnelle, assure Nikolaï Okhonko, améliorera le statut du musée-réserve en tant que centre analytique et de recherche au niveau du territoire de Stavropol et de toute cette région de la Russie.

(*) Le mammouth du Sud, ou éléphant méridional - Mammuthus meridionalis, ou Archidiskodon meridionalis Nesti (du nom de l'italien Nesti, le premier à l'avoir décrit) ou bien encore Elephas meridionalis - est venu d'Afrique en Eurasie il y a environ 3 millions d'années. On estime qu'il a gagné aussi l'Amérique, via le détroit de Béring (alors à sec), il y a 1,7 million d'années. Il s'éteignit définitivement il y a environ 750.000 ans, laissant la place, notamment, au mammouth des steppes et au mammouth de Colomb. Sa morphologie l'apparente davantage au mammouth qu'à l'éléphant, mais on ignore si son corps était recouvert d'une fourrure.


RadioSkaf: deux scaphandres russes lancés dans l'espace en 2009

En 2009, l'équipage de la Station spatiale internationale (ISS) lancera dans l'espace deux scaphandres russes "farcis" de matériels scientifiques, rapporte le site inauka.ru.

Les deux scaphandres Orlan-M seront équipés d'un magnétomètre pour étudier le champ magnétique de la Terre et de capteurs de particules élémentaires. Ils devraient aussi transmettre à la Terre des signaux radio et vidéo, ainsi que des données télémétriques, qui pourront être captés par tous ceux qui le souhaiteront.

"On prévoit d'organiser cette expérience en mai 2009, lorsque les scaphandres Orlan-M actuellement utilisés auront été remplacés par de nouveaux, a commenté Sergueï Sambourov, le responsable adjoint de ce programme, baptisé RadioSkaf. Une fois qu'ils auront achevé leur mission, ces scaphandres-satellites se consumeront dans les couches denses de l'atmosphère."

Alimentés par des batteries solaires, ces scaphandres, qui pourraient être équipés de microcaméras, devraient avoir une durée de vie de six mois. Il devraient recevoir un maximum d'équipements scientifiques. "Des collaborateurs de l'Institut de recherches spatiales et des étudiants du MGOu (Université d'Etat de Moscou) y travaillent déjà, confiait il y a quelques mois à RIA Novosti ce même Sergueï Sambourov.

La décision de procéder à cette expérience avait été prise en 2007. Celle-ci aurait dû être réalisée en 2008, mais le retard pris dans les programmes de l'ISS a conduit à repousser la durée de vie des scaphandres et à reporter à 2009 la mise en œuvre du programme RadioSkaf.

Cette expérience n'est pas la première de ce type. En février 2006, déjà, l'équipage américano-russe Mc Arthur-Tokariov avait procédé au "lancer dans l'espace", à la main, d'un scaphandre, baptisé Ivan Ivanytch par le cosmonaute russe, dans le cadre du premier programme RadioSkaf. Le scaphandre transmettait toutes les minutes, dans cinq langues, un message de 30 secondes, suivi d'une pause de 30 secondes. Doté d'un émetteur diffusant dans la bande radio amateur, ses messages avaient pu être captés pendant un mois par un grand nombre de radioamateurs de par le monde dans la gamme d'ondes 145.99 MHz.

Les deux nouveaux scaphandres devraient, eux aussi, émettre en plusieurs langues. Autrefois, tous les scaphandres usagés étaient placés à l'intérieur des vaisseaux Progress arrimés à l'ISS mais non réutilisables, et se consumaient avec ceux-ci lorsqu'on les faisait se détruire dans les couches denses de l'atmosphère.

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