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Sciences

La science des bulles

20-11-2019

Image: Shutterstock

Les bulles n’amusent pas que les enfants. Des scientifiques s’intéressent aux questions fondamentales les concernant.

«Les gens me demandent souvent : mais que peux-tu donc étudier au sujet des bulles ? Pourtant, elles sont importantes : elles sont partout !» s’exclame Pengbo Chu, qui se passionne pour le sujet depuis plusieurs années et qui vient de publier, avec des collègues, une revue de la littérature sur la formation de ces globules gazeux. En plus de vous masser le dos dans le spa, les bulles sont notamment utilisées dans l’industrie des pâtes et papiers, dans le traitement de l’eau potable et dans l’extraction minière.

C’est ce dernier usage qui occupe le chercheur rattaché au CanmetMINING, un laboratoire de Ressources naturelles Canada, et titulaire d’un doctorat de l’Université McGill. Dans l’industrie, on réduit d’abord le minerai brut en fines particules. Un procédé appelé « flottation » permet ensuite de séparer le minéral de la roche dans un bassin d’eau. Un agent moussant et un apport d’air fournissent les bulles, tandis que des produits chimiques rendent les particules recherchées hydrophobes. « Elles vont vouloir fuir l’eau, explique Pengbo Chu. Et où iront-elles ? Sur les bulles », qui migrent vers la surface. Quelque 20 millions de tonnes de cuivre sont ainsi traitées annuellement dans le monde et la majorité des autres minéraux subissent le même traitement.

Cette technique existe depuis plus de 100 ans, mais les scientifiques ne savent pas précisément ce qui se passe dans les bassins de flottation, sous le couvert des bulles. Comprendre ce qui influence la formation des bulles tout au fond des cuves serait une avancée majeure, car plus les bulles sont petites, plus elles captent de particules collectivement.

La revue de la littérature publiée en août dans Advances in Colloid and Interface Science indique justement les pistes de recherche à privilégier. On sait déjà que la taille des bulles résulte de l’interaction entre trois éléments : la masse d’air diffusée par l’appareil, les propriétés du liquide dans le bassin ainsi que la concentration et la nature des agents actifs à la surface. Le phénomène de coalescence, soit la fusion de deux bulles, est également pris en compte.

Mais comment étudier la création des bulles (aussi appelée « rupture », car il s’agit d’une coupure avec une masse d’air) dans un laboratoire ? Grâce à des caméras haute vitesse, mais aussi à l’écoute du bruit causé par la rupture d’une bulle. « Ces “boops” contiennent deux informations importantes, mentionne M. Chu. La fréquence acoustique est liée à la taille des bulles [plus le son est aigu, plus la bulle est petite]. Le son nous dit également à quelle vitesse le système dissipe son énergie. » Des analyses plus fines de ces données permettent de déterminer la stabilité de la bulle.

Pengbo Chu n’a pas fini de regarder et d’écouter les bulles. Il assure que le sujet a la cote. « La microfluidique gagne en popularité. Un jour, on pourra utiliser des bulles pour livrer des médicaments dans le corps. Une équipe a même publié un article fascinant qui s’appuie sur la rupture d’une bulle pour expliquer l’Univers ! »

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