Brevet FR2444754A1 — publié le 19800718

PROCEDE ET DISPOSITIF. NETTOYAGE DE LA SURFACE DE L'EAU APYRES UN SINISTRE AY ffi PROVOQUE L'ETALEMENT DE NAPPES D'HYDRCCARBURES. / \ La présente invention concerne un procédé permettant le nettoyage de la surface de l'eau, notamment de mer après un sinistre ayant eu pour conséquence l'étalement de nappes d'hydrocarbures, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait qu'a la suite d'un sinistre touchant les navires ou les oléoducs transportant des hydrocarbures, ou bien les plates-formes de forage en mer, il se forme à la surface de l'eau une nappe huileuse, communément appelée "marée noi re" , que les vents et les courants étalent sur de grandes surfaces, et dont l'épaisseur varie entre quelques dizièmes de millimètres et quelques centimètres. Cette nappe huileuse cause toujours des dégats considérables à la flore et à la faune marines, ainsi que sur les côtes voisines du lieu du sinistre, et le pouvoir régénérateur de la mer est complètement et gravement sature si un procédé de nettoyage efficace de la surface de l'eau n'est pas mis en oeuvre très rapidement. Il existe actuellement différents procédés mécaniques de nettoyage de la surface de l'eau permettant d'abord d'é- paissir la nappe d'hydrocarbures grâce à l'utilisation de barrages flottants tractés par des remorqueurs légers, barrages au fond desquels s'accumule une masse importante d'hydrocarbures; cette masse est alors pompée par un navireusine suivant lesdits barrages flottants, ce navire-usine effectuant ensuite par centrifugation la séparation entre l'eau et les hydrocarbures. Cependant, ces procédés présentent certains inconvénients. En effet, pour que le traitement dans le navire-usine soit efficace, il est nécessaire que soit pompé un mélange à forte teneur dthydrocarbures. Or, lors d'un sinistre, la mer est généralement démontée, avec de forts vents, ce qui rend illusoire l'utilisation des barrages flottants puisque les vagues permettent aux hydrocarbures de s'en échapper. Par suite, le navire-usine ne peut traiter qu'un mélange à faible teneur d'hydrocarbures ne contenant presque exclusivement que de l'eau de mer. Toutefois, les côtes voisines du lieu du sinistre peuvent être partiellement protégées à l'aide de barrages flottants mais ancrés, remplis d'un matériau absorbant hygrophobe mais oléophile tels que décrits dans le brevet fran çais 2 329 808. Selon un autre procédé,le nettoyage est effectué à l'aide d'embarcations autopropulsées pourvues à leur proue de cylindres collecteurs rotatifs et de spatules collectrices des nappes superficielles, et de moyens d'emmagasinage du mélange recueilli, comme décrit dans le brevet français 2 328 801. Ce procédé présente des inconvénients identiques à ceux indiqués précédemment puisque1 d'une part, en cas de grosse mer, ces embarcations ne peuvent pas être mises à l'eau et, d'autre part, le mélange recueilli et emmagasiné inclut essentiellement de l'eau, ce qui rend en outre inefficace ce procédé lors de sinistres d'une certaine importance. La présente invention a pour but d'obier à ces incon vônients à l'aide d'un procédé permettant dans un premier temps de fixer les hydrocarbures pour éviter qu'ils soient emportés par les vagues, et, dans un second temps, d'effec- tuer le pompage d'un mélange très riche en hydrocarbures, avant, dans un troisième temps, d'assurer la séparation des composants du mélange recueilli0 Selon la présente invention, la fixation des hydrocarbures est obtenue à laide de moyens magnétiques consistant à arroser la surface de la mer touchée par le sinistre à l'aide d'une poudre ferromagnétique ou aimantée présentant une grande perméabilité magnétique, éventuellement mélangée à un liant, de telle façon que cette poudre coule si elle ne rencontre que de l'eau, ou se fixe dans les nappes huileuses flottant à la surface de l'eau. Le balayage de la surface de la mer est alors effectué à l'aide d'un barrage flottant tracté pourvu d'un conducteur électrique dans lequel circule un courant électrique, formant boucle,de façon à engendrer un champ électromagnétique non uniforme sous l'effet d'attraction duquel les hydrocarbures rendus magnétiques par la poudre vont venir se coller au barrage avec une force suffisante pour que les vagues ne les en arrachent pas.Le pompage des hydrocarbures peut alors être effectué en déplaçant le long du barrage flottant un tuyau pourvu à sa bouche d'as-piration d'un dispositif engendrant localement un champ ma gnétique plus intense que celui engendré par le barrage flottant, par exemple à l'aide d'un solénolde. La séparation du mélange aspiré peut également être effectuéesur un navireusine suivant le barrage flottant en mettant en oeuvre les propriétés magnétiques introduites dans les hydrocarbures, ou bien, de façon classique, par séparation non chimique des composants du mélange recueilli. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et à la lumière des dessins annexés dans lesquels - la figure l représente schématiquement un premier mode de réalisation d'une boucle élçctromagnétique à la surface de la mer, - la figure 2 représente schématiquement un second mode de réalisation de cette boucle, - la figure 3 représente schématiquement en coupe un barrage flottant pourvu d'un câble électrique, et - la figure 4 représente schématiquement en perspective un autre mode de réalisation d'une partie du barrage flottant représenté figure 3. - la figure 5 représente schématiquement en éléva- tion, la bouche d'aspiration du tuyau de pompage conformément à l'invention. Puisque la eonductibilite de l'eau de mer est trop importante pour pouvoir utiliser un procédé mettant en oeuvre des moyens électrostatiques, et insuffisante pour pouvoir utiliser un procédé mettant en oeuvre des moyens électrodynamiques, le procédé selon l'invention met en oeuvre des moyens électromagnétiques pour le nettoyage de la surface dé L'eaux Dans ce but, il est nécessaire de donner sélectivement à l'hydrocarbure étalé en nappes parfois disjointes, des propriétés magnétiques permettant de collecter et de fixer lesdits hydrocarbures meme dans des conditions météorologiques défavorables. Pour cela, on arrose la surface de la mer à l'aide d'une poudre ferromagnétique ou aimantée présentant une grande perméabilité magnétique, éventuellement mélangée à un liant. Selon un mode préféré, la poudre comprend un oxyde magnétique de fer Fe3 04 qui présente un moment magnétique - . magnétiques important. Cependant, d'autres suDstancesS W0tv-entaëtre utl- lisées. Cette poudre est dispersée sur la surface de la mer par un procédé quelconque, par exemple par saupoudrage a partir d'un hélicoptère ou d'un avion, ou par projection à partir d'une lance hydraulique disposée sur un navire approprié, au vent par rapport à la nappe à traiter. La densité de la poudre doit être telle que la poudre coule lorsqu'elle ne rencontre que de l'eau, c'est-à-dire hors des nappes huileuses, et qu'elle se fixe sur les nappes huileuses lorsqu'elle les rencontre, sans pour autant les entrainer au fond de la mer. De façon préférée, un liant est incorporé à la poudre de manière que, d'une part, les éléments ferromagnétiques paissent se fixer fermement aux hydrocarbures, et, d'autre part, lorsqu'un champ magnétique sera engendré, ces éléments ferromagnétiques entrainent dans leur mouvement une masse relativement importante dthydrocarbures. En eau douce lorsque la taille des particules d'hydrocarbures est très faible, un tel liant peut, par exemple, être obtenu à l'aide d'un hydrocarbure d'aluminiruAl OH ou Al (QH)3 dans lequel la charge électrique des ions d'aluminium est importante (Al+3) ou d'un sel ferrique dans lequel la charge électrique des ions est également importante (Fe+3).Cependant, en eau de mer, lorsque les hydrocarbures sont répartis en nappes importantes, le liant peut, par exemple être constitué par des éléments de matière fibreuse telle que de la paille coupée. Lorsque des propriétés magnétiques ont été ainsi données à la nappe d'hydrocarbures, la surface de la mer est balayée à l'aide d'un barrage flottant tracté pourvu d'un conducteur électrique formant boucle, de telle manière qu'en faisant circuler dans le conducteur un courant électrique approprié, un champ électromagnétique non uniforme soit en gendre' à la surface de la mer. I1 en résulte une force d'attraction (et de répulsion) appliquée au centre de gravité de chaque partie élémentaire de la nappe d'hydrocarbures comprenant au moins un élément ferromagnétique et un agglo mérat fixé sur cet élément avec le liant. Selon le mode de traction du barrage flottant, le champ électromagnétique peut être de différentes formes, à choisir selon les conditions météorologiques locales. Sur la figure 1, la boucle est constituée par deux câbles de traction i et 2, grâce auxquels un remorqueur léger 3 tire deux flotteurs 4 et 5 dont la forme de la quille est prévue pour faire diverger les flotteurs l'un par rapport à l'autre. A ces deux flotteurs 4 et 5 sont attachées les extrémités du barrage flottant tracté 6. Un conducteur électrique est prévu le long des câbles de traction 1 et 2 et dans le barrage 6 de façon à former une boucle en forme sensiblement de poire. Selon un autre mode représenté schématiquement figure 2, deux remorqueurs légers 23 et 33 tractent chacun l'une des extrémités du barrage flottant 6; les deux remorqueurs 23 et 33 sont électriquement reliés l'un à l'autre par l'in termédiaire du câble-conducteur 7; selon le mou donné à ce câble conducteur trainant derrière les remorqueurs, le champ électromagnétique engendre par la boucle obtenue peut pré- senter des formes variables et par suite présenter des points de fort gradient nécessaires à la fixation des parties élémentaires de la nappe d'hydrocarbures sur le barrage flottant. Comme représenté schematiquement en coupe figure 3, le barrage flottant est constitué par un élément assurant la flottaison 8 de l'ensemble, pourvu d'un lest 9 à l'extrémi- té d'une jupe déflectrice 10 permettant de diriger, par grosse mer, les parties épaisses d'hydrocarbures vers le conducteur il disposé au fond d'un cylindre magnétique 12 ouvert sur une génératrice, de façon à former un réceptacle 13 pourvu de bavettes magnétiques 24 solidaires du cylindre magnétique 12 ouvert au niveau de la ligne de flottaison de l'ensemble. La partie supérieure 13 du barrage est prévue pour faire écran aux vents superficiels qui peuvent arracher des particules d'hydrocarbures de la surface de la mer et les transporter au-delà de la zone d'action du barrage flottant. La nappe d'hydrocarbures 15, présentant des caractéristiques magnétiques, est attirée dans le réceptacle 13 du barrage par le jeu complémentaire du champ magnétique et du déplacement du barrage flottant dans le sens de la flèche 16. Les parties élémentaires d'hydrocarbures mélangées à la poudre ferromagnétique et éventuellement au liant, viennent alors se loger dans l'ouverture ménagée dans le cylindre creux au niveau de la ligne de flottaison du barrage flottant. Etant donné que les hydrocarbures magnétisés auront tendance à se grouper au niveau de ltentrée du réceptacle 13 puisque le champ magnétique engendré y est le plus intense, le champ engendré entre les deux bords du cylindre 12 peut être rendu particulièrement non-uniforme en ménageant des dentures 25 de part et d'autre des bords en regard, éventuellement décalés les uns par rapport aux autres, comme représenté figure 4. Du fort gradient ainsi obtenu pour le module du champ, résulte une force importante d'attraction appliquée aux particules rendues magnétiques des hydrocarbures.Lorsque la nappe d'hydrocarbures est relativement grande, ces particules sont d'abord captées entre les dents 25 du fait du fort gradient du champ magnétique, puis sont re foulees à l'intérieur du cylindre 12 dans le réceptacle 13 par les particules d'hydrocarbures restant à I'extérieur du réceptacle et attirées par le champ engendré. En se reportant maintenant aux figures 3 et 5, les bords du réceptacle 13, réalisé par l'ouverture du cylindre 12 sur une gônôratrice, sont pourvus de part et d'autre d'une gorge éventuellement crénelée 17 dans laquelle est fixée, pour être mobile le long de la génératrice, perpendiculairement à cette génératrice, au moins une bouche d'aspiration reliée par un tuyau à un dispositif de pompage situé sur la navire-usine suivant le barrage flottant. Cette bouche d'aspiration, représentée schématiquement figure 5, est pourvue des gorges 18 complémentaires aux gorges 17 du bord du réceptacle 13, et éventuellement d'un moteur électrique 19 entraînant une roue dentée 20 permettant de déplacer latéralement la bouche d'aspiration le long-de la génératrice du cylindre 12. La bouche d'aspiration comprend essentiellement un solénoïde 21 dont les enroulements sont schématiquement représentés, engendrant localement un champ magnétique plus intense que le champ engendré par le conducteur Il dans le barrage flottant, de façon à décaver les parties élémentai- res d'hydrocarbures du conducteur Il et à nettoyer le réceptacle 13 par aspiration. Cette bouche d'aspiration pourvue du solenolde, est reliée par l'intermédiaire d'un raccord 22 au tuyau de pompage 23 connecté au navire-usine, et sur lequel sont fixés les fils d'alimentation électrique 26 du solénolde et éventuellement du moteur assurant le déplacement latéral de la bouche. Plusieurs bouches d'aspiration peuvent être prévues le long du barrage flottant, de telle façon que les parties élémentaires d'hydrocarbures agglomérées dans le réceptacle du barrage soient rapidement aspirées par le navire-usine, et que le réceptacle reste propre, donc efficace. De manière à augmenter le rendement du dispositif de pompage, un détecteur d'hydrocarbures peut être prévu à l'in- trieur de chaque bouche d'aspiration. Un tel détecteur d'hydrocarbures peut, par exemple, être constitué par un ohm mètre mesurant en permanence la résistance du fluide circulant entre deux bornes, et relié à un amplificateur de seuil. Lorsque le détecteur indique que le mélange aspiré comprend trop d'eau de mer, un signal de commande est envoyé à une électro-vanne disposée entre la bouche d'aspiration et le tuyau-collecteur relié aux divers tuyaux de pompage, de façon à arrêter le pompage effectué à partir de la bouche d'aspiration commandée. Par suite, une plus grande puissance de pompage est disponible pour les autres bouches d'aspira- tion se déplaçant dans une région où la nappe d'hydrocarbures est plus importante. Le mélange aspiré comprend de ce fait relativement peu d'eau de mer, et présente une forte teneur en hydrocarbures. De façon préférée, le champ électromagnétique engendré par le solénoïde est compris entre quel-ques dizièmes de tesla et quelques teslas. Le navire-usine suivant le barrage flottant peut alors traiter efficacement le mélange pompé du fait de sa forte teneur en hydrocarbures, soit, selon une méthode classique, par centrifugation, soit en mettant en oeuvre les propriétés magnôtiques des hydrocarbures récupérés, soit en couplant les deux méthodes. Bien que seul un mode de réalisation du procédé selon l'invention ait été décrit, il est évident que toute variante apportée par l'Homme de l'Art aux dispositifs mis en oeuvre ne sortirait pas du cadre de la présente invention. En particulier, les bouches d'aspiration peuvent ne pas être disposées perpendiculairement à la génératrice. En outre, des bouches d'aspiration fixes peuvent être prévues de part et d'autre du barrage flottant, leurs axes étant alors parallèles à celui du cylindre magnétique. Revendications 1.- Procédé de nettoyage de la surface de l'eau, notamment de mer, après un sinistre ayant pour conséquence ltétalement de nappes d'hydrocarbures, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - saupoudrage de la surfacede l'eau à traiter avec une poudre comprenant des particules ferromagnétiques, - réalisation dtune boucle permettant d'engendrer un champ magnétique non-uniforme à la surface de l'eau, - traction de la boucle sur la surface à traiter pour attirer et fixer dans un réceptacle les particules ferroma gnétiques et les parties éIémentaires d'hydrocarbures auxquelles elles se sont agglomérées, - aspiration des particules ferromagnétiques et des parties élémentaires d'hydrocarbures à l'aide d'un champ magnétique local intense engendré au niveau d'une bouche d'aspiration, reliée au dispositif de pompage, assurant en outre le nettoyage dudit receptacle. - séparation du mélange ainsi aspiré. 2.- Procédé de nettoyage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre comprend en outre un liant. 3. - Procédé de nettoyage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les particules ferromagnétiques comprises dans ladite poudre sont constituées par un oxyde ma gnétique de fer. 4.- Procédé de nettoyage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liant est constitué par un hydroxyde d'aluminium ou de fer. 5.- Procédé de nettoyage selon la revendication 2 caractérisé en ce que le liant est constitué par des particules d'une matière fibreuse. 6.- Procédé de nettoyage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le liant est constitué par de la paille coupée. 7.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : - un barrage flottant constitué par - un élément de flottaison (8) pourvu d'un lest (9) et d'une jupe déflectrice (10,14), - un cylindre magnétique (12) ouvert sur une généra trice de façon à former un réceptacle (13) au ni veau de la ligne de flottaison dudit barrage, - un conducteur électrique (11) disposé longitudinale lement à l'intérieur dudit cylindre et formant bou cle, au moins une bouche d'aspiration disposée à proximité immédiate de la génératrice dudit cylindre (12) et mobile le long de ladite génératrice, connectée à un tuyau de pompage (23) et pourvue d'enroulements électriques en forme de solenoide (21) en vue d'engendrer un champ électromagné- tique local intense. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'axe de ladite bouche d'aspiration est perpendiculaire à l'axe dudit cylindre. 9. - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les bords extérieurs du réceptacle et la bouche d'aspiration sont pourvus de gorges complémentaires (17-18) de manière à assurer leur positionnement relatif et la mobilité latérale de ladite bouche d'aspiration. 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que, au moins anodes gorges (17) dont est pourvu le réceptacle, est crénelée et qu'un moteur électrique (19) entrainant une roue dentée (20) est fixé sur la bouche d'aspiration, de manière à assurer le déplacement latéral de cette dernière le long dudit cylindre. 11.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les bords du cylindre magnétique ouvert sont pourvus de bavettes magnétiques (24). 12.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que des dentures (25) sont ménagées sur les bords de la génératrice ouverte dudit cylindre magnéti- que (12) de façon à provoquer un fort gradient du champ ma gnetique au niveau de l'entrée dudit réceptacle (13). 13.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un détecteur d'hydrocarbures est prévu à l'intérieur de chaque bouche d'aspiration de manière à commander la fermeture d'une électro-vanne disposée entre ladite bouche et le~tuyau-collecteur relié aux divers tuyaux de pompage, lorsque le mélange aspiré ne comprend pas une quantité suffisante d'hydrocarbures.