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Inventions de l'année 2019

Xpulsion: un carburant vert pour les fusées

03-10-2019

Cristina Mottillo est la pdg d’ACSYNAM. Une seule goutte de son carburant mélangée à un peu d’oxydant engendre une forte réaction. Photo: Jean-François Hamelin

Alors que l’industrie spatiale est en pleine mutation, ACSYNAM concocte un carburant moins nocif pour l’environnement et la santé des travailleurs.

Une goutte, et hop ! ça s’enflamme. En une fraction de seconde, l’hypothèse de Cristina Mottillo venait d’être validée. « La première fois qu’on l’a testé, c’était un moment très excitant ! Avec un peu de carburant et un peu d’oxydant, on a vu une forte réaction », raconte la pdg d’ACSYNAM, une jeune pousse montréalaise fondée en 2016. Son carburant, baptisé Xpulsion, pourrait bientôt alimenter fusées, satellites et autres engins spatiaux. Il serait plus sécuritaire et au moins aussi performant que les agents de propulsion actuellement utilisés.

Photo: Jean-François Hamelin

Chimiquement, Xpulsion est constitué de réseaux métallo-organiques ou MOF (pour metal-organic frameworks), des matériaux de synthèse dont Cristina Mottillo est devenue experte pendant son doctorat en chimie dans le laboratoire de Tomislav Friščić à l’Université McGill. Petites éponges à l’échelle moléculaire, les MOF font l’objet d’études industrielles pour absorber des émanations toxiques, capter du CO2 à la bouche des usines ou emmagasiner du gaz naturel. Mais personne n’avait encore pensé à s’en servir pour faire voler des fusées.

« Nous avons été les premiers à découvrir qu’on peut transformer les MOF en propergols [des produits de propulsion combinant comburant et combustible] et nous sommes présentement la seule entreprise à travailler sur un tel carburant pour l’industrie spatiale », explique la chimiste. Xpulsion est d’ailleurs en voie d’être breveté et devrait fonctionner avec les réacteurs existants des engins spatiaux. En variant sa composition ou en le mélangeant à d’autres produits, il sera adaptable à de multiples usages, du simple décollage à la balade interstellaire.

À l’heure actuelle, c’est surtout de l’hydrazine qui propulse les satellites. « Ce composé est vraiment efficace. Par contre, il est très toxique et difficile à utiliser », souligne Cristina Mottillo. Les techniciens qui le manipulent doivent prendre d’infinies précautions, à un point tel que l’Union européenne envisage de bannir la substance en 2021. À l’inverse, la forme pâteuse d’Xpulsion facilite sa manipulation et réduit les risques de fuite, tandis que sa composition est intrinsèquement moins toxique que celle de l’hydrazine.

Qui plus est, l’entrée massive d’acteurs privés dans l’industrie spatiale, qui ne disposent pas des mêmes moyens pour gérer des produits dangereux que les agences nationales, gonfle la demande de carburants plus simples d’utilisation et moins chers.

Et c’est justement ce marché que vise ACSYNAM. La compagnie collabore avec cinq entreprises aérospatiales canadiennes et américaines − dont Reaction Dynamics, établie à Montréal, qui met au point un lanceur spécialisé dans les petites livraisons vers l’espace − en vue d’une commercialisation. Cristina Mottillo affirme que sa PME pourra synthétiser le carburant elle-même et qu’elle est prête à multiplier l’échelle de la production. Une mise en marché pourrait survenir dès le début de 2020.

Houston, nous avons un carburant !

Comment ça marche?

  1. Un réseau métallo-organique (MOF) est d’abord fabriqué grâce à un procédé novateur, moins gourmand en énergie que la méthode traditionnelle pour synthétiser ces éponges moléculaires et non générateur de sous-produits toxiques.
  2. À l’aide de manipulations chimiques, le MOF est transformé en un propergol adapté à l’utilisation prévue. Sa phase solide rend plus facile son maniement.
  3. Dans le réacteur du véhicule spatial, la pâte est mise en contact avec un oxydant, comme de l’acide nitrique.
  4. La réaction provoque un puissant souffle qui propulse l’engin.

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