Brevet FR2484774A2 — publié le 19811224

FR 2484774 A2 19811224 FR 8013745 A 19800620 La présente invention a pour objet un procédé de modification artificielle des précipitations atmosphériques ainsi que des compositions destinées à mettre en oeuvre ce procédé, conformément au brevet principal. Plus précisément le procédé de l'invention permet d'obtenir localement la stimulation de la pluie, la dissipation des brouillards et la prévention de la grêle. Le procédé du brevet principal consiste à disperser dans une atmosphère susceptible de donner lieu à des précipitations tel qu'un nuage ou un brouillard, des micro-gouttelettes à la fois très hygroscopiques et cryoprotectrices qui vont grossir très rapidement dès que l'humidité relative de l'air dépasse 40 à 50% pour atteindre, à la saturation, soit par rapport à la glace (au-dessous de 0 C) soit par rapport à l'eau (au-dessus de OOC) des dimensions pouvant aller jusqu'à 50 à 100 microns et même au delà, tout en restant à l'état liquide, ou à l'état surfondu dans le cas de températures négatives, malgré l'effet de la dilution. Ce résultat est obtenu, selon le brevet principal, en dispersant dans ladite atmosphère des micro-gouttelettes ayant de préférence des diamètres moyens pouvant varier de 1 à 10 microns, notamment de 1 à 6 microns, lesdites micro-gouttelettes étant obtenues à partir d'une composition constituée par le mélange d'au moins un composé cryoprotecteur et d'au moins un matériau hygroscopique, ledit mélange étant à l'état liquide. Certains composés polaires sont des cryoprotecteurs. On attribue cette propriété notamment à leur aptitude à former des liaisons hydrogène et donc à modifier la structure de l'eau liquide en la stabilisant. Ainsi, le cryoprotecteur, dans les nuages froids et dans les zones de formation de grêle, agira principalement par sa fonction de "cryoprotecteur" et maintiendra les gouttelettes à l'état surfondu même à des températures très basses. Les cryoprotecteurs, et les propriétés qui les caractérisent, ont été décrits par H.T MERYMAN, CRYOBIOLOGY (1966) ACADEMIC PRESS; S.W JACOB, E.E ROSENBOM, D.C WOOD, Dimethyl sulfoxide (basic concepts of DMSO), 1971, M. DEKKER. Parmi les cryoprotecteurs actuellement préférés on citera notamment le diméthylsulfoxyde, le glycérol, le pyridine N-oxyde, l'hexaméthylènetétramine, l'acétamide, des saccharides. Parmi les produits hygroscopiques, on a mentionné en particulier dans le brevet principal l'utilisation de certains sels minéraux. Selon le présent certificat d'addition le produit hygroscopique utilité dans le procédé et les compositions de l'invention est choisi par les produits organiques hygroscopiques et les sels d'ammonium hygroscopiques. Le produit hygroscopique doit être capable de constituer avec le cryoprotecteur une composition liquide. Autrement dit, le produit hygroscopique choisi est soluble dans le cryoprotecteur. Dans le mélange d'un produit hygroscopique et d'un cryoprotecteur, qui constitue la composition de l'invention, la teneur en produit hygroscopique est faible et varie généralement de 0,1 à 15% en poids et notamment de 1 à 10% en poids, par rapport au poids total de la composition. Bien entendu les produits hygroscopiques utilisés, sont de préférence des produits qui ne sont pas susceptibles de nuire à l'environnement ou qui peuvent même avoir un effet bénéfique sur celui-ci. De préférence il s'agira de produits au moins partiellement biodégradables. Parmi les substances organiques hygroscopiques utilisables selon l'invention, on citera en particulier l'urée, et les sels d'ammonium hygroscopiques d'acides organiques. Parmi les sels minéraux d'ammonium, on citera par exemple les halogénures, en particulier le chlorure et l'iodure. Ainsi la présente invention a notamment pour objet l'utilisation comme matériaux hygroscopiques des sels d'ammonium, qu'ils soient minéraux ou organiques. Les avantages de l'association d'un produit hygroscopique et d'un produit cryoprotecteur sont décrits dans le brevet principal et ne seront pas rappelés ici. Pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, on utilise les appareils classiques permettant de pulvériser des liquides sous forme de micro-gouttelettes. Ces appareils sont notamment des conteneurs munis de moyens générateurs de microgouttelettes. Lesdits moyens générateurs de micro-gouttelettes sont des appareils associant généralement deux fonctions, l'une consistant à éjecter, à l'aide d'un jet gazeux, le liquide à travers une tuyère de façon à le transformer en un aérosol de fines gouttelettes, et l'autre fonction-consistant à propulser à une certaine distance (de quelques mètres à une dizaine de mètres) ledit aérosol. Le jet gazeux peut être obtenu soit à partir d'un compresseur à gaz, soit à partir de gaz comprimé, ou bien par des turbines qui assurent un débit gazeux très important. Parmi ce dernier type d'appareils, on peut citer l'appareil commercialise par la Société VOLUMAIR (Ivry sur Seine, France). Pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, on peut effectuer la dispersion des micro-gouttelettes soit à partir du sol (cas des brouillards), soit à partir de moyens aériens tels que fusées, avions ou hélicoptères adaptés pour contenir l'appareillage de dispersion (cas de la stimulation de la pluie ou de la prévention de la grêle). La procédure d'ensemencement aérien est réalisée selon les techniques connues, soit dans les nuages où à la base de ceux-ci, soit encore dans la zone frontale d'une cellule orageuse. Pour prévenir la grêle, on disperse généralement la composition de l'invention dans le coeur d'un nuage grèligène, avant formation des premiers grêlons. La présente invention a également pour objet les compositions telles que définies ci-dessus, utilisables comme agents de modification des précipitations atmosphériques dans le procédé défini ci-dessus. Les compositions de l'invention sont notamment constituées par lesdites solutions disposées dans un conteneur associé à un générateur de micro-gouttelettes. Les compositions de la présente demande sont également des dispersions sous forme de micro-gouttelettes ayant les dimensions rappelées ci-dessus. Les quantités de composition à utiliser dépendent de l'effet recherché. Dans le cas de la dissipation des brouillards, la quantité à dissiper dépendra de l'opacité du brouillard, c'est-àdire de la population de gouttelettes par -cm3 et de leur spectre dimensionnel, du volume de la zone à dissiper et de divers facteurs météorologiques dont la température et lentraînement de la dispersion sous l'influence des turbulences. A titre indicatif, on peut disperser, à partir dsun ou plusieurs générateurs de mcro-gouttelettes, de 2 à 50kg de composition par km2 à traiter. Dans le cas de la stimulation de la pluie les quantités à disperser dépendront du type de nuage considéré, et des paramètres dynamiques et microphysiques qui permettent de le caractériser, tels que courants ascendants (convection), spectre granulométrique, etc...). A titre d'exemple, on peut disperser, à l'aide d'un ou plusieurs générateurs de micro-gouttelettes, de 50 à 200kg de composition. Pour la prévention de la grêle, on peut par exemple disperser la composition, transportée à l'aide d'une fusée, dans la ou les zones d'accumulation qui sont caractérisées par un fort écho radar. Les fusées, telles que celles du type Oblako, emportent par exemple 5kg environ de composition à disperser. On procèdera à des tirs espacés dans le temps en fonction de l'évolution observée à l'aide des critères retenus, à partir des échos radar. La vitesse de croissance des gouttelettes à partir d'un aérosol d'une composition de l'invention est très rapide. Ainsi la présence du cryoprotecteur, qui est pourtant le constituant principal de la composition de l'invention, n'a pas sensiblement diminué le pouvoir hydrophile du produit organique hygroscopique. Alors que, sous forme d'aérosols de très fines gouttelettes, le cryoprotecteur (par exemple DMSO) s'évapore, l'adjonction d'un produit organique hygroscopique, par exemple l'urée, même en faible proportion, permet de stabiliser un aérosol de micro-gouttelettes de 1 à 10 microns. De telles gouttelettes peuvent demeurer à l'état "liquide" à des températures très basses, et même à -1000C. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter. EXEMPLE 1 On a réalisé des compositions constituées par des solutions d'urée dans le DMSO. Les compositions contenaient soit 5% soit 10% en poids d'urée par rapport au poids total de la composition. A l'aide d'un générateur de micro-gouttelettes on a obtenu un aérosol stable de micro-gouttelettes ayant un diamètre moyen de 1 à 10 microns environ. Cet aérosol est stable, alors qu'un aérosol comparable de DMSO n'est pas stable car il s'évapore par suite de l'augmenta tion de la tension de vapeur liée à la diminution du diamètre des gouttes. EXEMPLE 2 Pour étudier le comportement des micro-gouttelettes en simulant les conditions naturelles, on a construit une chambre de condensation sphérique d'un volume utile de 200 1. en verre pyrex, dont le refroidissement est assuré par une circulation annulaire homogène, périphérique de glycol. La température de cette enceinte est programmable entre +200 et -350C. La sursaturation en vapeur d'eau est assurée par détente adiabatique. Le comptage de l'aérosol de gouttelettes est effectué selon la méthode imaginée par J.S RYAN et al. (Méthode appelée "LASER BACKSCATTERING"-). Placés dans un milieu dont la teneur en vapeur d'eau croit depuis 40% (par rapport à la glace) des aérosols du mélange DMSO-urée à 5% d'urée se développent et conduisent à des gouttes de diamètre de 30 à 40 microns à la saturation par rapport à l'eau. Des résultats semblables ont été obtenus pour des concentrations d'urée de 10% et de 15%. EXEMPLE 3 On a réalisé une composition constituée par une solution d'iodure d'ammonium dans le DMSO, contenant 5% en poids d'iodure d'ammonium. Cette composition permet d'obtenir des résultats comparables à ceux obtenus avec les compositions contenant de 1' urée. REVENDICATIONS 1. Procédé de modification des précipitations atmosphériques, caractérisé par le fait que l'on disperse, dans une atmosphère susceptible de donner lieu à des précipitations, telle qu'un nuage ou un brouillard, des micro-gouttelettes d'une composition liquide constituée d'au moins un composé cryoprotecteur et d'au moins un matériau hygroscopique, ledit mélange étant à l'état liquide, et ledit matériau hygroscopique étant choisi parmi les produits organiques hygroscopiques et les sels minéraux d'ammonium hygroscopiques. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on disperse dans ladite atmosphère des micro-gouttelettes ayant des diamètres moyens pouvant varier de 1 à 10 microns. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les diamètres moyens varient de 1 à 6 microns. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le composé cryoprotecteur est choisi dans le groupe constitué par le diméthylsulfoxyde, le glycérol, le pyridine N-oxyde, l'hexaméthylènetétramine, l'acétamide et des saccharides. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit produit organique hygroscopique est choisi dans le groupe constitué par l'urée et les sels organiques d'ammonium hygroscopiques. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit matériau hygroscopique est un sel d'ammonium. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit sel d'ammonium est un sel minéral d'ammonium. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit sel minéral est un halogénure. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit halogénure est choisi parmi le chlorure ou l'iodure. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la teneur en matériau hygroscopique varie de 0,1 à 15 % en poids. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite teneur varie de 1 à 10 % en poids. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on disperse ladite composition à l'aide d'un appareil constitué par un conteneur muni de moyens générateurs de micro-gouttelettes. 13. Procédé selon llune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on disperse ladite composition sous forme de micro-gouttelettes dans un nuage, à la base d'un nuage, dans une zone de brouillard, ou dans la zone frontale d'une cellule orageuse. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes; caractérisé par le fait que l'on disperse ladite composition dans le coeur d'un nuage grêligène, avant formation des grêlons. 15. Composition pour la modification des précipitations atmosphériques, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par le mélange à l'état liquide d'au moins un composé cryoprotecteur et d'au moins un matériau organique hygroscopique. 16. Composition selon la revendication 15, caractérisée par le fait qu'elle présente les caractéristiques définies dans liune quelconque des revendications 4 à 7. 17. Composition selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisée par le fait qu'elle est disposée dans un conteneur associé à un générateur de micro-gouttelettes. 18. Composition selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisée par le fait qu'elle se présente sous la forme d'une dispersion sous forme de micro-gouttelettes ayant une dimension pouvant varier de 1 à 10 microns. 19. Composition selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée par le fait que le cryoprotecteur est le diméthylsulfoxyde 20. Composition selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisée par le fait que ledit matériau hygroscopique est choisi dans le groupe constitué par l'urée et les sels d'ammonium.