Brevet FR2754076A1 — publié le 19980403

Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie d'un milieu choisi sous l'action d'un courant électrique. La présente invention a pour objet un procédé de régulation assistée du taux d'hydrométrie d'un milieu choisi sous l'action d'un courant électrique. Différents procédés utilisent l'énergie électrique pour déshydrater certaines substances, dés lors qu'elles atteignent un taux de porosité et de porométrie leur permettant de se comporter comme des tubes capillaires, dans ce cas l'eau contenue obéit aux lois électroosmétiques. Le brevet US 670350 par exemple traite la déshydratation de la tourbe par électroosmose où dans le cas où la matière solide au contact de l'eau présente une charge électrique négative, le potentiel zéta est négatif et l'eau sort de la boue au niveau de la cathode. Ce procédé consistant à appliquer un champ électrique unidirectionnel continu entre deux électrodes. Nombreux sont les procédés et dispositifs qui utilisent l'énergie électrique pour essayer d'augmenter la mobilité de l'eau dans une substance. Les brevets US 3724543 et 3 782 465 par exemple décrivent des dispositifs selon lesquels on place une anode dans une cavité pétrolifère et on injecte de l'eau conductrice autour de cette anode. On établit alors une différence de potentiel continue entre cette anode et le cuvelage d'un point conducteur qui sert de cathode. L'eau chauffée autour de l'anode migre vers la cathode sous l'effet de la pression et de l'électroosmose en entraînant le pétrole. Le brevet F 2438122 par exemple concerne un procédé qui favorise l'enfoncement d'un pieu dans le sol ayant une nappe d'eau au-dessus de la surface. Ce pieu possède un revêtement électriquement conducteur relié au bas de celui-ci, une source d'énergie électrique isolée et reliée entre la borne négative de cette source d'énergie et le revêtement conducteur, un second conducteur électrique relié à la borne positive de la source d'énergie et placé dans l'eau vers le bas le long de l'extérieur du pieu de telle sorte qu'une friction entre le pieu et le sol soit réduite, facilitant l'enfoncement du pieu à travers le sol. La présente invention concernant la régulation assistée du taux hydrométrie d'un milieu choisi sous l'action d'un courant électrique trouve une application particulièrement efficace dans les domaines de la construction et de l'agriculture. Des essais ont été réalisés en laboratoire sur des échantillons de terre cuites, des pierres de carrières et des blocs de béton armé. Ces échantillons ont été préalablement séchés puis immergés au un tiers dans des bacs d'eau. Après un mois, on constate que l'eau est remontée dans la totalité des échantillons. On applique alors un champ électrique unidirectionnel entre les deux électrodes placé aux extrémités verticales non immergées de chaque échantillon en inversant les polarités alternativement. Les électrodes jouant successivement un rôle d'anode et de cathode. Ces essais ont démontré que les échantillons ainsi traités, pour les parties non immergées ont une perte en eau d'environ 70%. Lors de l'immersion de l'échantillon dans le liquide, celui-ci, par un phénomène d'électrosmose traverse 1 'échantillon. I1 s'ensuit une légère différence de polarité entre les extrémités non immergées de l'échantillon. A cela s'ajoutent des phénomènes interfaciaux entre le liquide et le solide dont les charges électriques se déplacent de paire avec le cheminement de l'eau dans le matériau. L'inversion de polarité séquentielle des électrodes a pour effet de perturber, dans un premier temps, la tension existant entre les polarités initiales à la base de l'échantillon et à son sommet, puis peu à peu il réduit et annule cette tension. cela a pour conséquence la disparition de l'ensemble des phénomènes et réactions liés à la migration de l'eau dans l'échantillon. La déshydratation du milieu traité se faisant alors par voie capillaire vers les surfaces d'évaporation. Une sonde de mesure d'humidité, disposée dans le matériau préalablement connecté à une centrale électronique reliée à la source d'énergie. Une fois le taux hydrométrique atteint, la source d'énergie cesse son action. I1 en est de même dans le cas où l'eau revient dans le matériau, la sonde de mesure le signale à la centrale qui met en marche la source d'énergie qui émet le champ électrique dans le milieu à traiter. Les mêmes résultats ont été obtenus dans un délai plus court en appliquant le signal précédent à travers une seule électrode dans le même type d'échantillon. Ce champ électrique n'agit plus pour drainer le liquide vers une cathode ou une anode mais se propage dans l'ensemble du matériau de façon aléatoire, rompant au passage certaines liaisons qui maintiennent le liquide dans son milieu. I1 remet en cause les phénomènes électriques interfaciaux, les tensions superficielles. I1 agit sur l'incidence des courants induits et les forces magnétiques qu'ils génèrent. Les molécules d'eau ainsi libérées migrent vers les surfaces d'évaporation du matériau traité, dans ce cas il ne s'agit plus de créer un contrechamp osmotique comme l'ensemble des applications découlant des travaux de P. ERNST au début du siècle, mais de considérer au sein du matériau concerné les mécanismes électriques générateurs des phénomènes hydrodynamiques. En tenant compte des mouvements liés; d'une part à la quantité et à la propagation d'électricité qui traverse le milieu électrothylique et d'autre part à l'aisance de celui-ci à répondre aux sollicitations du champ électrique, dépendant lui-même de la mobilité attachée aux interactions d'origine coulombienne. Une application parmi d'autres de la présente invention dans la construction se trouve dans l'accélération de l'assèchement des bétons armés fraîchement coulés. En effet les délais d'assèchement d'une dalle et des murs d'une construction neuve en béton créés un allongement des travaux, augmenté par des éventuelles précipitations atmosphériques ou un environnement hygrométrique défavorable. I1 peut s'ensuivre lors des livraisons des bâtiments que les enduits muraux, sol et plafond ne soient toujours pas secs. Ceci amène dans le temps un ensemble de désordre dont les conséquences sont bien connues. La présente invention enraye ces phénomènes et sa mise en oeuvre peut être faite juste après la coulée du béton armé ou plus tard afin de rattraper les désordres qui commenceraient à apparaître. Une fois le béton armé durci et décoffré, la source d'énergie diffuse son champ électrique spécifique par les électrodes insérées dans le béton mais on peut également utiliser comme électrode l'armature métallique du béton dès lors que l'intensité reste faible afin de ne pas mettre en péril la durée de vie des ferrailles armant le matériau. Dans certains cas, afin de ne pas atteindre un seuil d'assèchement trop élevé qui pourrait remettre en cause la qualité mécanique de certains matériaux traités, une sonde de mesure d'humidité est reliée à une centrale électronique qui stoppe le traitement, une fois le taux d'hydrométrie choisi atteint, laissant la centrale en alerte. Des écarts de températures peuvent apparaître, ceux-ci influencent la vitesse de migration du liquide dans le milieu vise. À l'échelle macromoléculaire, l'équilibre thermo dynamique fluctue selon l'interaction des électrons et des protons représentant des mouvements oscillatoires thermiques prépondérants qui perturbent les sollicitations électriques. Dans la présente invention la centrale électronique tient compte des écarts de conductibilité que peut avoir chaque milieu. La tension et l'intensité émises sont appropriées de façon à ce que le champ électrique reste efficace dans tous les cas rencontrés. La présente invention trouve une application dans le cadre de l'agriculture. Une série d'essais a été réalisée sur des terres de cultures. Ces expériences ne concernent que la couche superficielle du sol allant jusqu'à un mètre maximum de profondeur. On y applique une différence de potentiel unidirectionnel pulsé entre deux électrodes disposées à une profondeur différente l'une de l'autre. Après quelques semaines on constate une modification notable du taux hydrométrique de la couche de terre traitée. Le sol constitue un milieu électrolytique, où l'eau, au contact avec les substances solides de la terre, met en jeu des phénomènes électrocinétiques. La différence de potentiel des deux milieux détermine une incidence fondamentale sur le sens de la migration de l'eau. Ceci est variable et dépend du taux de PH de la terre. Aussi on tient compte du signe du potentiel zéta rencontré pour établir le sens du champ unidirectionnel pulsé. Dans le cas où le sol présente une siccité élevée, on applique le champ électrique pour attirer l'eau des couches plus profondes du sol. L'eau chemine par voie osmotique vers l'électrode disposée le moins profondément dans le sol. Ceci n'est possible uniquement dans le cas ou le potentiel zéta est négatif, dans le cas contraire, une inversion des polarités, commandée par la centrale électronique à la source d'énergie permet d'obtenir le résultat recherché. Pour les terres arides qui n'ont plus de conductibilité du tout il peut être nécessaire pour faciliter la marche du procédé présentement décrit, de verser de l'eau au-dessus des emplacements des électrodes de traitement. L'eau versée s'écoule dans la terre jusqu'à ce qu'elle atteigne la couche humide plus profonde. Ensuite on met en marche la source d'énergie qui, dans une première phase remonte l'eau précédemment versée vers les couches supérieures du sol attirant derrière elle la nappe d'eau plus profonde, et dans une deuxième phase l'électrode draine vers les surfaces d'évaporation l'eau venue à sa hauteur, la terre retrouve un taux hydrométrique normal, la sonde de mesure stoppe la source d'énergie. Le cheminement de l'eau dans les capillaires avec l'éventuelle aide du procédé permet à la terre de retrouver un niveau d'humidité souhaité. Si d'importantes pluies surviennent, liteau sature le milieu, le champ électrique est orienté vers l'électrode disposée le plus profondément dans le sol. Le drainage de l'eau se faisant vers le bas. Lorsque l'on atteint le taux hydrométrique désiré, la source d'énergie stoppe son travail. Si la zone traitée de terre de culture couvre une distance importante pour une même source d'énergie, une série d'électrodes disposées les unes au-dessus des autres sur l'ensemble de la surface concernée sont nécessaires. Leur nombre étant important, la centrale augmente automatiquement l'intensité pour compenser la charge supplémentaire de travail. Dans le cas où le potentiel zéta est nul, la matière solide au contact de l'eau ne présente pas une charge superficielle. Lorsque l'on applique une différence de potentiel entre les électrodes haute et basse disposées dans la terre de culture aucun mouvement d'eau se produit. Si l'on veut assécher le milieu cela est possible dans la présente invention en diffusant un champ electrique unidirectionnel pulsé par une seule électrode. Le processus de fonctionnement se déroule dans la terre comme dans l'expérience précedemment décrite sur les échantillons de terre cuite, pierres de carrière et béton; celle-ci s'assèche rapidement après chaque précipitation atmosphérique. Mais si l'on veut réguler le sol à un taux hydrométrique souhaité dans le cas de Pz nul, il est possible d'ajouter des agents tensioactifs ioniques biologiquement compatibles avec le milieu. Afin de pouvoir établir comme précédemment une différence de potentiel entre les deux électrodes pour drainer l'eau. Pour la réalisation et la mise en oeuvre de la présente invention, il faudra tenir compte des contraintes attachées au milieu et à l'environnement. Plus le milieu autorise une bonne propagation du champ électrique et plus les électrodes pourront être éloignées les unes des autres et inversement. L'emplacement des sondes de mesure détermine la zone traitée et régulée par la centrale électronique, ceci n'empêchant pas au procédé d'être efficace au-delà de l'aire choisie. Dans des proportions variables, la disposition des sondes et des électrodes est spécifique afin d'optimaliser le résultat recherché cas par cas. La périodicité du drainage électrique dépend du taux hydrométrique à atteindre mais aussi de la nature des terres, des différentes régions et saisons traversées. REVENDICATIONS 1 Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie d'un milieu choisi sous l'action d'un courant électrique, caractérisé en ce qu'on applique un champ électrique unidirectionnel pulsé entre une ou deux électrodes insérées dans le milieu traité avec une inversion séquentielle des polarités du générateur. 2 Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie caractérisé en ce que l'on applique une différence de potentiel unidirectionnel entre une cathode et une anode en choisissant l'orientation de ce champ par l'inversion des polarités du générateur afin de charger le sens du drainage de l'eau pour assécher ou au contraire humidifier le milieu visé. 3 Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie selon la revendication 1 caractérisé en ce que la dite électrode peut être constituée par une partie métallique ou une armature conductrice existante dans le milieu. 4 Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que dans le cas où le milieu traité possède une trop grande ou trop faible conductibilité pour atteindre le taux hydrométrique choisi ou que celle-ci varie sous l'influence d'agents extérieurs, la centrale électronique régule automatiquement la tension et l'intensité adaptée de façon à ce que le champ électrique puisse toujours agir efficacement. 5 Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on dispose d'une ou plusieurs sondes de mesure d'humidité dans le milieu à traiter. Ces sondes de mesure peuvent dans certains cas avoir aussi la fonction d'électrode de traitement, ceci étant géré par la centrale électronique elle même reliée au générateur. 6 Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie selon l'une des revendications 1 à s caractérisé en ce que la centrale électronique analyse en permanence les relevés effectués par les sondes de mesure d'humidité insérées dans le milieu traité et stoppe ou met en marche le générateur selon les besoins.