Un bain de bulles ne procure pas seulement une sensation agréable. Apparemment, il est désormais testé scientifiquement comme une méthode pour offrir aux fruits et légumes, au matériel médical et aux matériaux industriels un nettoyage doux, sans produits chimiques.
Pour une étude récente décrite dans une revue Droplet, des chercheurs de l’Université Cornell ont conçu une technique qui injecte de minuscules bulles en même temps qu’une onde sonore basse fréquence dans l’eau. Cette combinaison provoque un mouvement amplifié et oscillant qui rend les légumes 90 % plus propres que les bains uniquement à bulles ou uniquement à l’eau, selon un communiqué. L’équipe a testé des produits comme des tomates, mais elle estime que les caractéristiques douces et sans produits chimiques de la méthode pourraient la rendre utile pour le nettoyage d’équipements médicaux sensibles ou de semi-conducteurs.
« Nous avons démontré qu’en traitant la bulle comme un oscillateur harmonique forcé, où la tension de surface agit comme le ressort et le fluide environnant comme la masse, nous pouvons augmenter et régler de manière prévisible les fréquences acoustiques pour maximiser l’efficacité du nettoyage », a déclaré Sunny Jung, auteur principal et ingénieur à Cornell, à Gizmodo.
Propreté étincelante
Selon Jung, les industries agroalimentaire et agricole utilisent généralement des produits chimiques agressifs ou le nettoyage ultrasonique pour éliminer des agents pathogènes nocifs, comme la listériose ou la salmonelle. Mais les premiers peuvent laisser des résidus, tandis que les seconds pourraient « favoriser involontairement la croissance microbienne », a ajouté Jung.
Mais l’alimentation et l’agriculture ne sont pas les seules industries confrontées au besoin d’un moyen relativement doux et chimiquement sûr pour rester propres. Par exemple, les biofilms des dispositifs médicaux sensibles tels que les implants ou les cathéters doivent être éliminés, tandis que les semi-conducteurs, bien que délicats, sont notoirement sensibles à la contamination.
« Nous voulions savoir si nous pouvons obtenir un nettoyage efficace des surfaces guidé par les bulles ou par le son en utilisant des fréquences acoustiques basses, sous cavitation, », a déclaré Jung, « évitant ainsi l’érosion destructive et la turbulence provoquées par le nettoyage ultrasonique traditionnel à haute fréquence. »
Une solution à bulles
Pour l’étude, l’équipe a mis au point un réservoir en verre à ouverture supérieure relié à une pompe à seringue pour générer des bulles. Ensuite, les chercheurs ont installé des caméras à grande vitesse afin de suivre les interactions entre les bulles et la « salissure », qui, dans ce cas, était une saleté à base de protéines artificiellement conçue pour faciliter la quantification. Le dispositif expérimental prenait en compte les dynamiques des bulles aussi bien lorsqu’elles flottaient en suspension que lorsqu’elles glissaient le long d’un plan en verre incliné.
Une fois monté, le système a produit de minuscules bulles (d’environ 0,6 millimètre, soit 0,02 pouce, de diamètre) et les a exposées à des ondes sonores de faible fréquence émanant d’un haut-parleur sous-marin. De manière fascinante, cela a donné lieu à un mouvement « arrêt-démarrage » des bulles qui a créé des forces de cisaillement locales et fortes, a expliqué Jung.
« Pendant la phase de décélération, la bulle s’« accroche » essentiellement au bord du contaminant », a expliqué-il. « Et à mesure qu’elle accélère, elle décolle la saleté avec des poussées transitoires de contrainte de cisaillement élevée. C’est comme regarder, à l’échelle microscopique, un nettoyeur oscillant qui martèle et décolle la saleté en temps réel. » Les résultats démontrent que « la physique fondamentale détient souvent la clé du développement de technologies extrêmement durables », a déclaré Jung.
Au cœur même, les fondements théoriques de cette méthode sont simples. Mais les implications vont bien au-delà — oui, même pour votre propre bain dans un jacuzzi, aussi, ajoute-t-il (en plaisantant) dans le communiqué : « Un message à retenir est que lorsque vous êtes assis dans le jacuzzi, mettez la musique à basse fréquence ».
