Brevet 3896993 – Procédé de modification locale du brouillard et des nuages ​​pour déclencher leur précipitation et empêcher le développement de nuages ​​produisant la grêle – 1975

1. Domaine de l’invention

La présente invention concerne un procédé permettant une modification locale de la structure du brouillard et des nuages, ainsi que le déclenchement de leur précipitation. L’invention concerne également un procédé permettant de contrecarrer le développement de nuages ​​producteurs de grêle.

2. Description de l’art antérieur

Les difficultés inhérentes au brouillard sont bien connues, et nous savons à quel point il est important de pouvoir localement précipiter une nappe de brouillard, par ex. au-dessus d’un aéroport, pour permettre le décollage et l’atterrissage des avions. Il est également intéressant de pouvoir déclencher la précipitation des nuages ​​de manière à empêcher le développement de nuages ​​produisant de la grêle, empêchant ainsi la formation de grêle.

De nombreuses expériences ont été menées pour essayer de résoudre ces problèmes. Les expériences ont jusqu’ici consisté principalement à disperser dans le brouillard ou les nuages ​​des particules d’une substance qui a la propriété de condenser ou d’absorber l’eau des gouttelettes microscopiques qui constituent le brouillard ou les nuages. On espérait ainsi que les fines gouttelettes d’eau, d’une taille moyenne de 5 à 20 microns, constituant le brouillard et les nuages, pourraient être remplacées par un plus petit nombre de particules plus grosses pouvant être précipitées.

Ainsi, on a conduit des expériences impliquant la dispersion de microcristaux de glace ou de substances telles que l’iodure d’argent dans des nuages ​​super-refroidis ou du brouillard, c’est-à-dire formés dans l’air à une température inférieure à 0 ° C. En utilisant ces procédures connues, des brouillards et des nuages ​​surfondus ont été précipitables sous forme de neige.

Les tentatives de précipitation du brouillard naturel formé à des températures supérieures à 0 ° C ont fait appel à des substances hygroscopiques telles que le chlorure de sodium. Les résultats de ces tentatives étaient peu concluants et généralement négatifs dans le cas où la feuille de brouillard a une épaisseur de l’ordre de plusieurs dizaines de mètres.

De même, les expériences menées jusqu’ici pour prévenir le développement de nuages ​​produisant de la grêle n’ont pas donné de résultats significatifs.

Résumé de l’invention

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités dans un procédé simple et efficace pour modifier la structure locale de la structure du brouillard et des nuages, déclenchant leur précipitation, et contrecarrant le développement de nuages ​​producteurs de grêle.

Le procédé de l’invention, une substance hydrophile particulaire ou en poudre comprenant de l’alginate de sodium est dispersée dans le brouillard ou dans le nuage.

On dit que l’alginate de sodium est un produit solide dérivé de l’acide alginique (algin) extrait de l’algue brune Laminariaceae. L’acide alginique est un composé organique polymérisé dont la chaîne est formée à partir d’acide mannuronique et d’acide guluronique en proportions variables.

L’alginate de sodium est une poudre de crème, soluble dans l’eau froide, formant une solution visqueuse colloïdale et utilisée dans la fabrication de la crème glacée dans laquelle elle agit comme agent stabilisant qui peut être développé dans de gros cristaux de glace (voir Index Merck 18 e éd., page 31).

L’alginate de sodium se caractérise par sa propriété d’hydrophilie, d’absorption d’eau en phase vapeur et liquide, lorsque les particules d’alginate de sodium sont mises en suspension dans une atmosphère saturée en humidité, ce qui est le cas des brouillards et des nuages. capable d’absorber plusieurs fois leur poids dans l’eau. Cette absorption s’explique par la grande affinité de l’alginate de sodium pour l’eau, favorisée par la configuration tubulaire des macromolécules qui le constituant. De même, où gouttelette d’eau liquide entre en contact avec la surface d’une particule d’alginate de sodium, elle est immédiatement absorbée par la particule. En raison de ces deux processus, les particules d’alginate de sodium.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’alginate de sodium présente une granulométrie inférieure à 70 microns, en moyenne 30 microns. Ainsi les particules d’alginate de sodium dispersées dans les nuages ​​ou dans le brouillard ont des dimensions proches des gouttelettes qui composent les nuages ​​ou le brouillard, ce qui permet aux particules de rester en suspension dans les nuages ​​et de l’ancien des buées pendentif une durée suffisante pour absorber la phase vapeur SERA également efficace que possible, et de sorte que la probabilité de contact avec les particules avec les gouttelettes Sérial maximum.

Selon un autre mode de réalisation préféré de l’invention, l’alginate de sodium, en solution aqueuse à 1,2% en poids, à 18 ° C, ayant une viscosité supérieure à 600 centipoises est particulièrement applicable pour empêcher le développement de nuages ​​producteurs de grêle. On sait que la haute turbulence règne dans les nuages ​​producteurs de grêle au cours de leur développement et que les gouttelettes d’eau que contiennent les nuages ​​sont le siège d’une multiplication permanente par réaction en chaîne. Le processus de réaction en chaîne a été décrit par I. Langmuir dans « Rapport final: projet cirrus ». W36-039-SC-32427 pages 49-70. La dispersion de particules d’alginate de sodium selon l’invention avec la viscosité mentionnée ci-dessus dans le coeur des nuages ​​produisant la grêle a pour effet d’inhiber et de freiner le processus de multiplication des gouttelettes. Sans que l’invention soit liée à cette explication, il apparaît que les particules d’alginate de sodium, au contact des gouttelettes du nuage, forment des gouttes de solution visqueuse de dimensions nettement plus grandes, sujettes à la précipitation sans division, vers une altitude inférieure où le risque de congélation, c’est-à-dire la formation de grêle, est considérablement moindre. Du fait qu’elles contiennent de l’alginate de sodium, ces gouttes visqueuses ont, en outre, l’avantage de se solidifier à des températures inférieures à celles auxquelles des gouttelettes d’eau pure de même taille se congèlent; par conséquent, le risque de formation de grêle est encore limité.

D’autres détails de l’invention deviendront évidents à partir de la description suivante.

On décrit ci-dessous plusieurs exemples non limitatifs qui se réfèrent à différentes applications du procédé de l’invention.

DESCRIPTION DES DESSINS

Dans les dessins annexés:

FIGUE. 1 montre schématiquement le procédé de l’invention pour la modification et la précipitation locale du brouillard;

FIGUE. La figure 2 montre, sous forme de courbe, les résultats d’essais réalisés dans le cadre de l’application telle qu’illustrée à la Fig. 1.

Les exemples suivants sont inclus pour illustrer davantage la présente invention.

Exemple I

Application à la modification et au déclenchement de la précipitation

Il est proposé de dissiper localement une couverture de brouillard de 60 à 80 mètres d’épaisseur au-dessus d’une zone désignée par le chiffre 1 sur la figure. Pour cela, suivant une ligne perpendiculaire à la direction de la composante du vent, en amont de la zone de production de particules de sodium dans l’atmosphère.

Les appareils 2 sont d’un type connu comprenant un réservoir pour le produit à disperser dans l’atmosphère et un dispositif de soufflante relié à la cuve, communiquant avec un tuyau vertical.

Ces appareils envoient le produit pulvérulent à une hauteur de 4 à 6 mètres au dessus du sol. Le produit est dirigé vers la zone 1 par le vent.

Dans l’exemple d’essai, les appareils 2 étaient disposés à une distance égale à environ 400 m de la zone 1 et la vitesse du vent était de l’ordre de 2 m / s.

Les appareils 2 étaient séparés outre les autres 60 à 80 mètres répartis le long d’un long correspondant à celui de la zone 1.

Dans cet exemple d’essai, sur une alvéole de sodium, avec une taille de particules inférieure à 70 microns, en moyenne 30 microns, et ayant une solution aqueuse à 1,2% en poids à 18 ° C une viscosité comprend entre 400 et 600 centipoises. Cette valeur a été établie avec un champ de Brook R.V.S. viscosimètre.

L’alginate de sodium correspond à un produit dénommé Nouralgine F 300 HV 60 (marque déposée) commercialisée par la Société Carbonisation et Charbons actifs (C.E.C.A.).

Deux cent cinquante kg de ce produit ont été dispersés en l’espace de 6 minutes à raison de 8 kg / min par appareil 2, et les observations suivantes ont été faites:

On a trouvé que dans la zone 1, peu de temps après le début de la dispersion du produit, il y avait une précipitation de grosses particules d’un diamètre supérieur à 100 microns, et en même temps il y avait une augmentation considérable de la visibilité dans la zone 1.

La visibilité a été enregistrée dans la zone 1 au moyen d’un vidéographe IMPULS (marque déposée) avant, pendant et après la dispersion des particules d’alginate de sodium.

La courbe ainsi enregistrée et reproduite sur la Fig. 2 donne sur les ordonnées, la visibilité V en mètres et en abscisse, le temps t. Cette courbe C montre que la visibilité, à l’origine d’environ 300 m, a rapidement augmenté jusqu’à 600 m, 6 à 7 minutes après l’instant A, lorsque la dispersion du produit a commencé. La visibilité a ensuite diminué, pour revenir à sa valeur d’origine plusieurs minutes après l’instant B, correspondant à la fin de la dispersion du produit.

Lorsque la visibilité est revenue à sa valeur initiale, il a été noté que les grosses particules dans le brouillard ont disparu.

Ces observations, ainsi que le temps écoulé entre l’instant A où la dispersion du produit a commencé et l’instant où la visibilité a atteint son maximum correspondaient assez exactement au temps nécessaire aux particules d’alginate de sodium pour parcourir la distance entre l’appareil 2 et l’aire 1 Ne laissez aucun doute quant à l’action efficace des particules d’alginate de sodium sur le brouillard.

Exemple II

Application au déclenchement de la précipitation nuageuse

Pour une telle application, un alginate de sodium peut être dispersé dans le nuage, dans une solution aqueuse à 1,2% en poids à 18 ° C, avec une viscosité de 100 à 400 centipoises, la taille des particules étant ici inférieure à 70 microns , en moyenne 30 microns.

Dans le cas d’un nuage Cumulus en contact avec un pic de montagne, les moyens de dispersion peuvent être les mêmes que dans l’exemple précédent. Cependant, on utiliserait généralement un avion équipé d’un système de pulvérisation similaire à celui utilisé en agriculture pour épousseter.

D’excellents résultats peuvent être obtenus en dispersant ainsi des quantités de 50 à 200 kg d’alginate de sodium pendant des périodes allant de 10 à 30 minutes.

Exemple III

Application à la modification des nuages ​​produisant la grêle

Il est proposé d’agir à l’avance sur le développement d’un nuage produisant de la grêle afin d’éviter la formation de grêle. Dans une telle application, il est indispensable de pouvoir remplacer les gouttes d’eau originales par des gouttes très visqueuses et plus grosses.

Pour cela, il est fourni une utilisation de particules d’alginate de sodium inférieures à 70 microns, d’une moyenne de 30 microns, ayant une viscosité de 600 à 1200 poises dans une solution aqueuse à 1,2% en poids.

Les particules d’alginate de sodium peuvent être dispersées dans des nuages ​​producteurs de grêle au cours du développement en utilisant un avion équipé d’un dispositif de pulvérisation, la quantité du produit dispersé étant de l’ordre d’une tonne.

Il est également envisageable d’utiliser une fusée ou un projectile similaire, capable de disperser le produit sur une partie de sa trajectoire, correspondant à son passage dans le nuage.

L’utilisation d’alginate de sodium pour modifier la structure du brouillard et des nuages, pour déclencher les précipitations et empêcher la formation de nuages ​​produisant de la grêle présente les avantages supplémentaires suivants:

stocker l’alginate de sodium ne pose aucun problème, à condition que le produit soit protégé contre une humidité excessive, ce qui constitue un avantage lointain par rapport au chlorure de sodium ou autres sels minéraux hygroscopiques qui, pour rester finement divisés, doivent être mélangés avec des matériaux anti-grumeaux;

en référence à de nombreux sels minéraux, l’alginate de sodium présente l’avantage supplémentaire d’être beaucoup moins corrosif et de ne pas être toxique pour les plantes ou les animaux.

Un autre avantage de l’invention est que dans la précipitation des brouillards dans les zones urbaines ou industrialisées, il y a également une précipitation au sol des polluants liquides et solides en suspension dans le brouillard. L’invention est ainsi un moyen de lutte contre la pollution.