2020-06 - InnovationMethodeOriginaleProprietesMecaniques

[Innovation] une méthode originale « sans contact » de mesure des propriétés mécaniques des hydrates de gaz

La revue Nature Communications vient d’accepter la publication des travaux d’une équipe pluridisciplinaire de trois chercheurs de l’UPPA (LFCR et IPREM) et d’un chercheur de l’école des Ponts et Chaussées, sur une nouvelle méthode de mesure des propriétés mécaniques des hydrates de gaz très originale : sans contact avec l’objet observé et sur une nouvelle échelle d’observation jusque là inexplorée.

[Contactless probing of polycrystalline methane hydrate at pore scale suggests weaker tensile properties than thought.
Essais de traction sans contact de l'hydrate de méthane suggérant la sur-évaluation actuelle de sa tenue à l'échelle des pores sédimentaires.] - DOI : 10.1038/s41467-020-16628-4. Lire l'article

Cette nouvelle méthode est le résultat des observations de Dyhia Atig, doctorante au LFCR jusqu’en novembre 2019, combinée aux expertises de Daniel Broseta, physico-chimiste au LFCR, Ross Brown, expert en microscopie à l’IPREM et Jean-Michel Pereira géomécanicien à l’EPC.

« L'hydrate de méthane, sorte de glace à nano-poches remplies de gaz, très répandu dans les pores sédimentaires des fonds marins ou des pergélisols, contribue à leur tenue, explique Ross Brown. Mais ses propres caractéristiques mécaniques sont mal ou pas connues car il est stable à haute pression et basse température. Ainsi, nos mesures en capillaires de verre sous le microscope révèlent le comportement des hydrates de gaz à l’échelle du micromètre, zone d’exploration encore inconnue à ce jour s'intercalant dans l'absence de données entre des simulations de dynamique moléculaire à l'échelle de quelques nanomètres et les seules données expérimentales à l'échelle du millimètre. Elles indiquent une nouvelle approche expérimentale des fluides, des matériaux et même des micro-organismes en conditions difficiles, par exemple les extrémophiles producteurs de méthane des grands fonds marins, étudiés avec A. Ranchou-Peyruse, spécialiste des milieux profonds à l'IPREM. Ce travail, né de l'observation fortuite mais perspicace de D. Atig (thèse en 2019) illustre aussi que les découvertes, les grandes comme cette petite, ne se programment pas. »

« Ce travail nous a permis, de façon inattendue, de mesurer les propriétés mécaniques d'hydrates de méthane dans les conditions des fonds marins, par une méthode originale "sans contact", qui nécessite seulement de bien contrôler la température et de bonnes images de microscopie optique, précise Daniel Broseta. Une telle méthode n'aurait pas pu être mise au point en adaptant ou perfectionnant des dispositifs classiques. L'étude a été réalisée en collaboration avec le laboratoire NAVIER de l'Ecole des Ponts et Chaussées dans le cadre d'un projet soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche, qui nous a laissé une grande liberté par rapport à ce qui était envisagé initialement. Elle fait partie d'un ensemble de travaux de recherche à l'UPPA associant la microscopie optique multi-modes de l'IPREM et le savoir-faire en hautes pressions du LFCR.

Ces travaux académiques ont permis à Dyhia Atiag de soutenir une thèse avec une réelle valeur ajoutée par rapport à son sujet thèse initial et à la communauté scientifique d'ouvrir de nouvelles voies d'observation et ainsi démontrer que les hydrates de méthane des fonds sous-marins sont moins solides que ce qui était supposé.»